Hive: چیست، ذخیره‌ساز NoSQL و توسعه بدون کد بومی

Hive چیست؟

Hive — یک پایگاه داده NoSQL است که کاملاً در Dart نوشته شده و به کتابخانه‌های بومی نیاز ندارد. توسط Simon Leiter در سال ۲۰۱۹ به عنوان جایگزینی برای SQLite در پروژه‌های Flutter ایجاد شد. Hive داده‌ها را در قالب باینری .hive ذخیره می‌کند که برای خواندن و نوشتن سریع در دستگاه‌های موبایل بهینه شده است. فرمت .hive از یک طرح سریال‌سازی سفارشی استفاده می‌کند که در آن هر نوع داده پیشوند بایت مخصوص خود را دارد و این امکان را می‌دهد که فایل بدون دانش قبلی از طرح خوانده شود — برخلاف Protocol Buffers یا FlatBuffers.

ایده اصلی Hive — حداکثر سادگی است. پایگاه داده به راه‌اندازی موتورهای بومی نیاز ندارد، شامل تجزیه‌گر SQL نیست و از بازتاب (reflection) استفاده نمی‌کند. همه عملیات‌ها فراخوانی مستقیم توابع Dart با سریال‌سازی باینری از طریق WriteBuffer و ReadBuffer هستند.

بر اساس نظرسنجی Flutter Community (۲۰۲۳)، Hive در بین ۵ بسته پرکاربرد برای ذخیره‌سازی داده در Flutter قرار دارد و از نظر محبوبیت فقط پس از shared_preferences است، اما از نظر عملکرد و سرعت از آن پیشی می‌گیرد.

معماری Hive

Hive از مفهوم Box استفاده می‌کند — مشابه جدول در پایگاه‌های داده رابطه‌ای. هر Box یک فایل روی دیسک با مجموعه‌ای از جفت‌های کلید-مقدار است. کلید می‌تواند int یا String باشد، مقدار — هر نوع اولیه، لیست، Map یا شیء سفارشی از طریق TypeAdapter. Boxها از یکدیگر ایزوله هستند و به طور مستقل باز می‌شوند.

مزایا نسبت به راه‌حل‌های بومی

Hive به کانال‌های پلتفرمی (platform channels) نیاز ندارد. این بدان معناست که روی Android، iOS، Web، macOS، Windows و Linux بدون پیکربندی اضافی یکسان کار می‌کند. برای پروژه‌هایی که هدف آنها کامپایل وب است، Hive تنها راه‌حل سبک NoSQL باقی می‌ماند — SQLite در مرورگر کار نمی‌کند. در عین حال Hive از IndexedDB به عنوان بک‌اند برای وب استفاده می‌کند که ماندگاری داده‌ها را در محیط مرورگر تضمین می‌کند.

Hive چگونه کار می‌کند؟

Hive داده‌ها را در زمان نوشتن به فرمت باینری سریالایز و در زمان خواندن دیسریالایز می‌کند. مکانیزم داخلی بر اساس BinaryWriter و BinaryReader است که داده‌ها را در آرایه‌های بایت فشرده بسته‌بندی می‌کنند. اندازه ذخیره‌ساز روی دیسک به طور متوسط ۲ تا ۳ برابر کوچک‌تر از نمایش JSON همان داده‌ها است.

هنگام باز کردن Box، Hive کل فایل را در حافظه RAM بارگذاری می‌کند. این سرعت بالای خواندن (میکروثانیه) را تضمین می‌کند، اما محدودیتی بر اندازه داده اعمال می‌کند: توصیه می‌شود بیش از ۵۰-۱۰۰ مگابایت در یک Box ذخیره نکنید. برای حجم‌های بزرگتر از LazyBox — بارگذاری تنبل رکوردها از دیسک استفاده کنید.

تراکنش‌ها و هم‌روندی

Hive به صورت تک‌رشته‌ای در ایزوله Dart کار می‌کند. عملیات نوشتن به صورت همزمان با قفل فایل انجام می‌شود. برای دسترسی ناهمزمان از Hive.openBox() با await استفاده کنید. دسترسی هم‌روند از چندین ایزوله به طور مستقیم پشتیبانی نمی‌شود — برای این کار به یک مکانیزم همگام‌سازی جداگانه نیاز است.

Hive در مقابل SharedPreferences و SQLite

Hive جایگاهی بین SharedPreferences و SQLite دارد. از SharedPreferences پیچیده‌تر است (اشیاء سفارشی را پشتیبانی می‌کند)، اما از SQLite ساده‌تر است (نیاز به کوئری‌های SQL ندارد). ویژگی‌های کلیدی را مقایسه کنیم.

چه زمانی Hive را انتخاب کنیم

Hive برای حجم‌های کوچک داده بهینه است: تنظیمات برنامه، کش پاسخ‌های API، صف همگام‌سازی محلی، موارد علاقه‌مندی و تاریخچه بازدید. اگر داده‌ها از ۵۰ مگابایت تجاوز نمی‌کنند و به کوئری‌های رابطه‌ای نیاز ندارند — Hive سریع‌تر و ساده‌تر از SQLite است.

چه زمانی Hive مناسب نیست

Hive از کوئری‌های با فیلتر بر چندین فیلد، JOIN، توابع تجمعی پشتیبانی نمی‌کند. اگر به کوئری‌های پیچیده مانند «انتخاب همه وظایف امروز با اولویت بالای ۳» نیاز دارید — از SQLite با drift یا floor استفاده کنید. Hive همچنین برای ذخیره بیش از ۱۰۰ مگابایت داده به دلیل بارگذاری در حافظه مناسب نیست.

مثال‌های کد با Hive

Hive با راه‌اندازی و باز کردن Box شروع می‌شود. در زیر عملیات‌های پایه برای یک سناریوی معمولی — ذخیره لیست وظایف در برنامه Flutter آورده شده است. همه مثال‌ها بدون فراخوانی‌های بومی پلتفرم کار می‌کنند.

راه‌اندازی و باز کردن Box

قبل از استفاده از Hive باید Hive.initFlutter() در تابع main فراخوانی شود. سپس Box از طریق Hive.openBox() باز می‌شود — نتیجه یک نمونه Box آماده برای خواندن و نوشتن خواهد بود.

import 'package:hive/hive.dart';
import 'package:hive_flutter/hive_flutter.dart';

void async main() {
    await Hive.initFlutter();
    final settingsBox = await Hive.openBox('settings');
    runApp(MyApp());
}

عملیات CRUD

Box متدهای put، get، delete را فراهم می‌کند و شامل یک پیمایشگر برای مرور همه رکوردها است. کلیدها و مقادیر از طریق جنریک‌ها تایپ می‌شوند — به طور پیش‌فرض Box<dynamic> هر نوعی را مجاز می‌داند، اما توصیه می‌شود نوع مشخصی تعیین شود.

// نوشتن داده
final box = await Hive.openBox<String>('tasks');
await box.put('task_1', 'خرید محصولات');

// خواندن
final task = box.get('task_1');

// همه کلیدها
final allTasks = box.values.toList();

// حذف
await box.delete('task_1');

// پاک کردن Box
await box.clear();

مشاهده واکنش‌گرا از طریق WatchBox

WatchBox — توسعه‌ای از Box است که مشترکان را از تغییرات مطلع می‌کند. در Flutter این با ValueListenableBuilder یکپارچه می‌شود: با تغییر هر مقداری در Box، ویجت بدون فراخوانی setState به طور خودکار بازسازی می‌شود.

final watchBox = await Hive.openBox('settings');

// در ویجت
ValueListenableBuilder(
    valueListenable: watchBox.listenable(),
    builder: (context, box, _) {
        final counter = box.get('counter') ?? 0;
        return Text('شمارنده: $counter');
    },
)

TypeAdapter و اشیاء سفارشی

TypeAdapter — مکانیزم Hive برای سریال‌سازی اشیاء سفارشی Dart. آداپتور نحوه تبدیل شیء به فرمت باینری (write) و بازگشت (read) را توصیف می‌کند. برخلاف json_serializable، TypeAdapter به بازتاب (reflection) نیاز ندارد و سریع‌تر کار می‌کند.

ایجاد TypeAdapter

آداپتور اینترفیس TypeAdapter را با دو متد پیاده‌سازی می‌کند: read و write. کلاس قبل از باز کردن Box از طریق Hive.registerAdapter() ثبت می‌شود. به هر آداپتور یک ID عددی اختصاص داده می‌شود — در فایل برای شناسایی نوع ذخیره می‌شود.

// مدل داده
class Task {
    final String title;
    final bool isCompleted;
    Task({required this.title, this.isCompleted = false});
}

// TypeAdapter
class TaskAdapter extends TypeAdapter<Task> {
    @override
    final int typeId = 0;

    @override
    Task read(BinaryReader reader) {
        return Task(
            title: reader.readString(),
            isCompleted: reader.readBool(),
        );
    }

    @override
    void write(BinaryWriter writer, Task obj) {
        writer.writeString(obj.title);
        writer.writeBool(obj.isCompleted);
    }
}

تولید آداپتورها از طریق تولید کد

برای پروژه‌هایی با تعداد زیادی مدل، Hive hive_generator و build_runner را فراهم می‌کند. حاشیه‌نویسی @HiveType روی کلاس و @HiveField روی فیلدها آداپتور را به طور خودکار تولید می‌کند. این زمانی مفید است که مدل شامل ۱۰+ فیلد باشد — نوشتن دستی read/write وقت‌گیر می‌شود.

بهینه‌سازی عملکرد Hive

Hive خواندن را از حافظه انجام می‌دهد، نه از دیسک، که سرعت تا ۳۰٬۰۰۰ عملیات در ثانیه را فراهم می‌کند. برای بهینه‌سازی: Box را یک بار باز کنید و در کل برنامه از آن مجدداً استفاده کنید، openBox را دوباره فراخوانی نکنید. پس از راه‌اندازی از Hive.box() (getter همزمان) استفاده کنید — بدون ایجاد نمونه جدید، Box از قبل باز شده را برمی‌گرداند.

Hive در ترکیب با Provider و Riverpod

Hive به راحتی با مدیریت‌کننده‌های حالت محبوب Flutter یکپارچه می‌شود. برای Provider از ChangeNotifierProvider استفاده کنید که داده‌ها را از Box در زمان راه‌اندازی می‌خواند و از طریق listenable به‌روز می‌شود. برای Riverpod StreamProvider که روی WatchBox مشترک می‌شود مناسب است. چنین ترکیبی به‌روزرسانی واکنش‌گرای UI را در هر تغییر داده در Hive بدون فراخوانی دستی setState فراهم می‌کند. در یک پروژه معمولی Flutter چنین معماری به همگام‌سازی وضعیت بین صفحه‌ها بدون singleton سراسری اجازه می‌دهد.