SharedPreferences: шта је то, кључ-вредност складиште Android-а

Шта је SharedPreferences?

SharedPreferences је уграђени механизам Android-а за чување парова кључ-вредност у XML датотеци на унутрашњој меморији уређаја. Доступан је од API Level 1 и не захтева повезивање додатних библиотека. Основна намена — чување корисничких подешавања, стања интерфејса, first-launch заставица и других једноставних података који не захтевају структурирану базу података.

Свака SharedPreferences датотека је повезана са одређеним именом и режимом приступа. Подразумевано се користи режим Context.MODE_PRIVATE, који ограничава приступ датотеци само тренутној апликацији. Раније је Android подржавао режиме MODE_WORLD_READABLE и MODE_WORLD_WRITEABLE, али су они проглашени застарелим од API Level 17 и потпуно уклоњени у Android 7.0 (API 24) из безбедносних разлога.

Упркос својој једноставности, SharedPreferences се користи у милионима Android апликација. Према Google-у, преко 90% апликација објављених на Google Play-у користи SharedPreferences за чување подешавања. Међутим, за сложене сценарије (велике количине података, типска безбедност, асинхроност) Google препоручује модернија решења, попут Preferences DataStore из Android Jetpack библиотеке.

Формат чувања: XML на уређају

Физички, SharedPreferences се чува у облику XML датотеке у директоријуму апликације: /data/data/{package_name}/shared_prefs/{file_name}.xml. Датотека садржи коренски елемент <map> са елементима потомцима <string>, <int>, <boolean>, <float> и <long> у зависности од типа сачуване вредности. Величина датотеке није ограничена, али за велике количине података (преко 100 KB) перформансе читања и уписа почињу приметно да опадају.

Датотеке SharedPreferences нису подразумевано шифроване. Подаци се чувају у отвореном облику у датотечном систему уређаја. За чување осетљивих података (токени, лозинке) препоручује се коришћење EncryptedSharedPreferences из AndroidX Security библиотеке, која аутоматски шифрује кључеве и вредности помоћу AES256-GCM.

Како ради SharedPreferences у Android-у

SharedPreferences ради на принципу кеширања у меморији са периодичном синхронизацијом на диск. При првом приступу датотеци (путем getSharedPreferences), Android учитава XML датотеку у RAM меморију и парсира је у Map објекат. Све накнадне операције читања се извршавају из меморије, без поновног читања са диска. Ово обезбеђује велику брзину приступа подацима.

Операције уписа користе Editor — интерни бафер промена. Када програмер позове putString или putBoolean, промене се чувају у Editor објекту у меморији. Стварни упис на диск се дешава при позивању методе commit (синхроно) или apply (асинхроно). До позивања ових метода подаци се не чувају, а при наглом прекиду апликације промене могу бити изгубљене.

Режими приступа и контекст

За добијање инстанце SharedPreferences користе се две методе: getPreferences и getSharedPreferences. Прва је доступна само унутар Activity-ја и креира датотеку са именом Activity. Друга — флексибилнија, прихвата име датотеке и режим приступа, и доступна је из било ког контекста (Application, Activity, Service). Препоручује се коришћење getSharedPreferences са именом датотеке које одговара модулу или функционалности апликације.

// Добијање SharedPreferences
val prefs = context.getSharedPreferences(
    "user_settings", Context.MODE_PRIVATE
)

// Упис података
with(prefs.edit()) {
    putString("username", "Ана")
    putInt("age", 28)
    putBoolean("isLoggedIn", true)
    apply()
}

// Читање података
val username = prefs.getString("username", "")
val age = prefs.getInt("age", 0)
val isLoggedIn = prefs.getBoolean("isLoggedIn", false)

При коришћењу MODE_MULTI_PROCESS (застарео) SharedPreferences се синхронизује између процеса. Међутим, ова синхронизација не гарантује атомичност, и Google препоручује избегавање коришћења SharedPreferences у multi-process сценаријима. За такве случајеве боље је користити ContentProvider, Room са међупроцесним приступом или DataStore.

Главне методе SharedPreferences-а

SharedPreferences пружа скуп метода за читање података по кључу и Editor интерфејс за упис. Свака метода читања прихвата два параметра: кључ и подразумевану вредност која се враћа ако кључ није пронађен. Подразумевана вредност такође одређује тип повратне вредности: getString враћа String, getInt — Int и тако даље.

Editor и apply vs commit

Editor — интерни објекат SharedPreferences-а који прикупља промене у баферу. Након уноса свих промена, програмер позива commit() (синхрони упис) или apply() (асинхрони упис). Разлика је критична: commit блокира тренутну нит до потпуног уписа на диск и враћа boolean (успех/неуспех), док apply извршава упис у позадинској нити и одмах враћа контролу, али не враћа резултат.

Препоручује се коришћење apply уместо commit у свим случајевима када није потребно знати резултат уписа. apply је бржи и не блокира UI нит. commit треба користити само када је критично знати да ли су подаци успешно сачувани или при раду са multi-process режимом. За уклањање појединачних кључева користи се метода remove, за потпуно чишћење — clear. Све операције уклањања се такође извршавају кроз Editor.

// Вишеструке измене - један apply
prefs.edit {
    putString("theme", "dark")
    putBoolean("notifications", false)
    remove("old_key")
}

// Слушалац промене вредности
prefs.registerOnSharedPreferenceChangeListener { prefs, key ->
    Log.d("TAG", "Промењен је кључ: $key")
}

Од Android 12 (API 31), SharedPreferences је допуњен подршком за registerOnSharedPreferenceChangeListener са аутоматским одјављивањем путем Lifecycle-а. Ово омогућава избегавање цурења меморије повезаних са заборављеним слушаоцима. У старијим верзијама, програмер је дужан да ручно позове unregisterOnSharedPreferenceChangeListener у onDestroy или onStop компоненте.

SharedPreferences vs алтернативе чувања

Упркос широкој распрострањености, SharedPreferences није универзално решење за све сценарије чувања података на Android-у. У зависности од количине података, захтева за типском безбедношћу и перформансама, Google препоручује различите алтернативе укључене у Android Jetpack и стандардну Android библиотеку.

DataStore — модерна алтернатива

DataStore — Android Jetpack библиотека, представљена од Google-а као замена за SharedPreferences. Нуди две варијанте: Preferences DataStore (кључ-вредност, као SharedPreferences) и Proto DataStore (типизирано чување путем Protocol Buffers-а). DataStore користи корутине и Flow за асинхрони рад, гарантује типску безбедност и аутоматски обрађује миграције верзија. Google препоручује DataStore за све нове пројекте.

Главна предност DataStore-а — асинхроност на нивоу API-ја. Све операције читања враћају Flow, а операције уписа су suspend-функције. Ово потпуно елиминише блокирање UI нити, које је могуће при синхроном читању SharedPreferences-а. Поред тога, DataStore гарантује конзистентност података: упис се извршава у трансакцији, а при отказу све промене се поништавају.

Пример коришћења SharedPreferences-а у апликацији

Размотримо практичан пример: подешавања теме (светла/тамна/системска) у Android апликацији. Корисник бира тему, а избор се чува у SharedPreferences-у. При наредним покретањима апликације, тема се обнавља из сачуваних подешавања. За реактивно ажурирање интерфејса користи се посматрање промена кроз SharedPreferences.OnSharedPreferenceChangeListener.

Чување корисничких подешавања

Направићемо класу ThemePreferences, која инкапсулира сав рад са SharedPreferences-ом за тему. Класа пружа методе getTheme (читање), setTheme (упис) и observeTheme (посматрање). Име датотеке подешавања ће бити „app_preferences" са MODE_PRIVATE режимом. Ради практичности, кључеви су издвојени у companion object као константе.

class ThemePreferences(context: Context) {
    companion object {
        private const val PREF_NAME = "app_preferences"
        private const val KEY_THEME = "theme_mode"
        const val THEME_LIGHT = "light"
        const val THEME_DARK = "dark"
        const val THEME_SYSTEM = "system"
    }

    private val prefs = context
        .getSharedPreferences(PREF_NAME, Context.MODE_PRIVATE)

    fun getTheme(): String =
        prefs.getString(KEY_THEME, THEME_SYSTEM) ?: THEME_SYSTEM

    fun setTheme(theme: String) {
        prefs.edit { putString(KEY_THEME, theme) }
    }

    fun observeTheme(callback: (String) -> Unit) {
        prefs.registerOnSharedPreferenceChangeListener { _, key ->
            if (key == KEY_THEME) {
                callback.invoke(getTheme())
            }
        }
    }
}

У Activity-ју или Fragment-у, добијање инстанце ThemePreferences се врши кроз контекст апликације. При иницијализацији се позива getTheme за постављање тренутне теме. Када корисник изабере нову тему, позива се setTheme, и кроз observeTheme интерфејс се ажурира без поновног покретања Activity-ја. Важно је не заборавити да се одјавите са listener-а у onDestroy ради спречавања цурења меморије, посебно ако се Activity поново креира при промени конфигурације.

За апликације са минималном циљном верзијом Android 12+, препоручује се коришћење registerOnSharedPreferenceChangeListener заједно са LifecycleObserver-ом. Ово аутоматски управља претплатом и одјавом при промени животног циклуса компоненте. За старије верзије, претплату и одјаву је потребно ручно управљати, што је чест извор грешака у production апликацијама које користе SharedPreferences.