ObjectBox: mi ez, NoSQL adatbázis és adatkezelés

Mi az ObjectBox?

ObjectBox egy in-memory NoSQL adatbázis, amelyet a német ObjectBox.io vállalat fejlesztett ki. A hagyományos relációs adatbázisokkal ellentétben az ObjectBox közvetlenül lapos fájlokban tárolja az objektumokat saját SLOT (Super Lightweight Object Tree) formátumát használva. Ez kiküszöböli az ORM és az SQL elemző többletterhelését. A SLOT formátum korlátozott memóriájú eszközökre van optimalizálva: az adatok automatikusan defragmentálódnak, és az adatbázis mérete átlagosan 4–6-szor kisebb, mint egy egyenértékű SQLite adatbázis azonos számú rekorddal.

Az ObjectBox támogatja az összes főbb mobil platformot: Android, iOS és Flutter. Androidhoz a kódgenerálás az ObjectBox Gradle Plugin segítségével érhető el, amely feldolgozza a kommentált entitásokat és Box osztályokat hoz létre az adatok kezeléséhez. Flutterhez natív bővítményt használnak Dart burkolóval. A mobil platformok mellett az ObjectBox Linux, macOS, Windows és WebAssembly rendszereken is működik, lehetővé téve az adatmodell újrafelhasználását a mobilalkalmazás és a szerver szinkronizációja között.

Az ObjectBox (2023) kutatási adatai szerint az adatbázist több mint 5000 alkalmazásban használják a Google Play-en, köztük olyan alkalmazásokban, amelyek közönsége meghaladja a 10 millió felhasználót. Fő forgatókönyvek: adatok gyorsítótárazása, offline módban történő munkavégzés és idősorok tárolása (IoT). Az ObjectBox különösen népszerű az egészségkövető és fitnesz alkalmazásokban, ahol gyors érzékelőérték-rögzítésre van szükség az eszközön állandó internetkapcsolat nélkül, valamint több eszközről történő analitikai adatgyűjtésre.

Történet és pozicionálás

ObjectBox a Realm és az SQLite alternatívájaként jelent meg az Android platform számára. Az első stabil verzió 2018-ban jelent meg. A legfontosabb különbség a Realm-től: az ObjectBox-nak nincsenek GPL-korlátozásai (Apache 2.0-t használ), és több platformot támogat: a mobileszközöktől a Linux szerverekig.

Fő képességek

ObjectBox a következőket nyújtja: Box osztályok automatikus generálása, beépített indexek a gyors kereséshez, tranzakciók visszaállítási támogatással, reaktív lekérdezések RxJava és Kotlin Flow segítségével, valamint szinkronizáció eszközök között az ObjectBox Sync (saját protokoll) segítségével. A Firebase Realtime Database-től eltérően az ObjectBox Sync peer-to-peer modellben működik központi szerver nélkül, ami csökkenti a késleltetést és az infrastrukturális költségeket.

Hogyan működik az ObjectBox?

ObjectBox az adatokat saját bináris .mdb (ObjectBox Data File) formátumában tárolja. Minden entitás egy fájlra van leképezve, ahol a rekordok szekvenciálisan, rögzített eltolással kerülnek tárolásra. Ez lehetővé teszi az egyes objektumok olvasását és írását a teljes fájl beolvasása nélkül.

Az ObjectBox használatához nincs szükség SQL-re: a lekérdezések a kódban található fluent-API segítségével épülnek fel. A fordító létrehozza a MyObjectBox segédosztályokat és a Boxokat, amelyek az összes CRUD műveletet magukba foglalják. Az adatmodellt annotációk (@Entity, @Id, @Index és @Relation) segítségével írjuk le.

// ObjectBox csatlakoztatása Androidban
class App: Application() {
    lateinit var boxStore: BoxStore

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        boxStore = MyObjectBox.builder()
            .androidContext(this)
            .build()
    }
}

ObjectBox vs SQLite: teljesítmény összehasonlítás

A hivatalos tesztek szerint az ObjectBox jelentősen felülmúlja az SQLite-ot a műveletek sebességében, különösen a kötegelt beszúrásnál és a tömeges olvasásnál. Az SQLite azonban továbbra is de facto szabvány marad a mobilalkalmazások számára az elterjedtsége és a beépített SQL-támogatás miatt.

Mikor nem optimális az ObjectBox

ObjectBox alulmarad az SQLite-tal szemben olyan forgatókönyvekben, ahol összetett JOIN lekérdezésekre, aggregált függvényekre (SUM, COUNT csoportosítással) vagy meglévő SQL sémával való integrációra van szükség. Ha a projekt már használja az SQLite-ot Room ORM-mel, az ObjectBox-ra való migráció az adatelérési logika teljes újraírását igényli. Az ObjectBox emellett nem támogatja az egyéni SQL lekérdezéseket, csak a fluent-API-t. A tipikus CRUD műveletek és gyorsítótárazás esetén azonban az ObjectBox akár 100-szoros teljesítménynövekedést is biztosít, amit a hivatalos tesztek is megerősítenek különböző OS-verziójú Android-eszközökön.

Kódpéldák ObjectBox-szal

ObjectBox annotációkat használ az entitások meghatározásához. A fordítás után Box osztályok jönnek létre put, get, remove és query metódusokkal. Az alábbiakban a tipikus műveletek láthatók a Task modellhez egy teendőlista alkalmazásban.

Entitás meghatározása

Minden entitás @Entity annotációval van ellátva. A @Id mező lesz az elsődleges kulcs, a @Index gyorsítja a keresést a mezőben. Az ObjectBox támogatja az automatikus ID generálást 0 érték esetén.

@Entity
data class Task(
    @Id var id: Long = 0,
    @Index var title: String = "",
    var isCompleted: Boolean = false,
    var priority: Int = 0
)

CRUD műveletek

Box a fő osztály az entitásokkal való munkához. A put() metódus elmenti vagy frissíti az objektumot, a get() ID alapján olvas, a remove() töröl. Az összes alapművelet szinkron, és a hívó szálon hajtódik végre.

val taskBox: Box<Task> = boxStore.boxFor(Task::class.java)

// Létrehozás
val task = Task(title = "Termékek vásárlása", priority = 3)
val newId = taskBox.put(task)

// Olvasás
val savedTask = taskBox.get(newId)

// Frissítés
savedTask.isCompleted = true
taskBox.put(savedTask)

// Törlés
taskBox.remove(newId)

Reaktív lekérdezések

ObjectBox támogatja a reaktív lekérdezéseket a .subscribe() segítségével. Az előfizető értesítést kap minden olyan adatváltozásról, amely megfelel a lekérdezés feltételének. Ez kényelmes az UI számára, amely automatikusan frissíti a listát elemek hozzáadásakor vagy eltávolításakor.

val query = taskBox.query()
    .equal(Task_.isCompleted, false)
    .orderDesc(Task_.priority)
    .build()

query.subscribe { tasks ->
    // tasks — List, automatikusan frissül
    updateUi(tasks)
}

Kapcsolatok és lekérdezések az ObjectBox-ban

ObjectBox támogatja az entitások közötti kapcsolatokat — To-One, To-Many és Many-to-Many. A kapcsolatokat a @Relation annotáció segítségével határozzuk meg. Az SQLite-tól eltérően az ObjectBox nem használ külső kulcsokat: a kapcsolatok ID-listák segítségével valósulnak meg lapos fájlokban, ami gyorsítja az objektumgráfban való navigálást.

One-to-Many a @Backlink segítségével

A @Backlink kapcsolat lehetővé teszi a gyermek entitástól a szülőhöz való navigálást külön referenciamező nélkül. Az ObjectBox automatikusan fenntartja a visszafelé mutató hivatkozást, ami kiküszöböli az adatok duplikálását és a két tábla közötti szinkronizációt.

Fluent lekérdezések

ObjectBox Query Builder lehetővé teszi feltételláncok építését: equal, notEqual, greater, less, in, contains, startsWith. Minden feltétel and/or segítségével kombinálható. Az eredmény rendezhető, korlátozható, és List vagy LazyList formájában kérhető le (nagy adathalmazok esetén).

Indexek konfigurálása a keresés gyorsításához

ObjectBox automatikusan indexeli a @Id mezőt. Egyéni indexekhez használja a @Index annotációt azokon a mezőkön, amelyekre gyakran keres. Az indexek gyorsítják az equal és a in lekérdezéseket, de lassítják a beszúrást — ne indexeljen olyan mezőket, amelyekre nem keres. Az ObjectBox támogatja az összetett indexeket a több mezőre történő egyidejű szűréshez. Az összetett indexek különösen hasznosak a listák szűrőihez: például a befejezetlen, magas prioritású feladatok keresése tízszer gyorsabban történik meg összetett indexszel az isCompleted és priority mezőkön.

ObjectBox Sync — szinkronizáció eszközök között

ObjectBox Sync egy saját technológia az eszközök közötti valós idejű adatszinkronizációhoz. WebSocket-alapú protokollt használ utolsó-írás-nyer konfliktusmegoldással. A Sync olyan alkalmazásokhoz alkalmas, amelyek offline szinkronizációt igényelnek: jegyzetek, teendőlisták, IoT-adatok több érzékelőtől. A termelési használathoz azonban licenc vásárlása szükséges.

// Több feltételes lekérdezés
val highPriorityIncomplete = taskBox.query()
    .greater(Task_.priority, 5)
    .equal(Task_.isCompleted, false)
    .build()
    .find()

// Keresés részstring alapján
val searchResults = taskBox.query()
    .contains(Task_.title, "termék", StringOrder.CASE_INSENSITIVE)
    .build()
    .find()