Hive: що це, NoSQL сховище та розробка без нативного коду

Що таке Hive?

Hive — це NoSQL база даних, написана цілком на Dart, яка не потребує нативних бібліотек. Вона створена Симоном Лейтером у 2019 році як альтернатива SQLite для Flutter-проєктів. Hive зберігає дані в бінарному форматі .hive, який оптимізований для швидкого читання та запису на мобільних пристроях. Формат .hive використовує кастомну схему серіалізації, за якої кожен тип даних має свій байтовий префікс, що дозволяє читати файл без попереднього знання схеми — на відміну від Protocol Buffers або FlatBuffers.

Основна ідея Hive — максимальна простота. База даних не потребує ініціалізації нативних двигунів, не включає SQL-парсер і не використовує рефлексію. Всі операції — це прямі виклики Dart-функцій з бінарною серіалізацією через WriteBuffer та ReadBuffer.

За даними опитування Flutter Community (2023), Hive входить до топ-5 найбільш використовуваних пакетів для зберігання даних у Flutter, поступаючись лише shared_preferences за популярністю, але перевершуючи його за функціональністю та швидкістю.

Архітектура Hive

Hive використовує концепцію Box — аналога таблиці в реляційних БД. Кожен Box — це файл на диску з набором пар ключ-значення. Ключем може бути int або String, значенням — будь-який примітивний тип, список, Map або кастомний об'єкт через TypeAdapter. Box-и ізольовані один від одного і відкриваються незалежно.

Переваги перед нативними рішеннями

Hive не потребує платформених каналів (platform channels). Це означає, що він працює однаково на Android, iOS, Web, macOS, Windows та Linux без додаткового налаштування. Для проєктів, націлених на web-збірку, Hive залишається єдиним легким NoSQL-рішенням — SQLite в браузері не працює. При цьому Hive використовує IndexedDB як бекенд для web, що забезпечує персистентність даних і в браузерному середовищі.

Як працює Hive?

Hive серіалізує дані в бінарний формат при записі та десеріалізує при читанні. Внутрішній механізм заснований на BinaryWriter та BinaryReader, які упаковують дані в компактні байтові масиви. Розмір сховища на диску в середньому в 2–3 рази менший, ніж JSON-представлення тих самих даних.

При відкритті Box Hive завантажує весь файл в оперативну пам'ять. Це забезпечує високу швидкість читання (мікросекунди), але накладає обмеження на розмір даних: рекомендується зберігати в Hive не більше 50–100 МБ на один Box. Для більших обсягів використовуйте LazyBox — ліниве завантаження записів з диска.

Транзакції та конкурентність

Hive працює однопоточно в ізоляції Dart-ізолята. Операції запису виконуються синхронно з блокуванням файлу. Для асинхронного доступу використовуйте Hive.openBox() з await. Конкурентний доступ з кількох ізолятів не підтримується безпосередньо — для цього потрібен окремий механізм синхронізації.

Hive vs SharedPreferences та vs SQLite

Hive займає нішу між SharedPreferences та SQLite. Він складніший, ніж SharedPreferences (підтримує кастомні об'єкти), але простіший, ніж SQLite (не потребує SQL-запитів). Порівняймо ключові характеристики.

Коли вибрати Hive

Hive оптимальний для невеликих обсягів даних: налаштувань додатку, кешу відповідей API, локальної черги синхронізації, обраного та історії переглядів. Якщо дані не перевищують 50 МБ і не потребують реляційних запитів — Hive швидший і простіший за SQLite.

Коли Hive не підходить

Hive не підтримує запити з фільтрацією за кількома полями, JOIN, агрегатні функції. Якщо потрібно робити складні запити типу «вибрати всі завдання на сьогодні з пріоритетом вище 3» — використовуйте SQLite з drift або floor. Hive також не підходить для зберігання понад 100 МБ даних через завантаження в пам'ять.

Приклади коду з Hive

Hive починає роботу з ініціалізації та відкриття Box. Нижче наведено базові операції для типового сценарію — зберігання списку завдань у Flutter-додатку. Всі приклади працюють без нативних платформених викликів.

Ініціалізація та відкриття Box

Перед використанням Hive необхідно викликати Hive.initFlutter() у main-функції. Потім відкрити Box через Hive.openBox() — результатом буде екземпляр Box, готовий до читання та запису.

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());
}

CRUD-операції

Box надає методи put, get, delete та містить ітератор для обходу всіх записів. Ключі та значення типізуються через дженерики — за замовчуванням Box<dynamic> допускає будь-які типи, але рекомендується вказувати конкретний тип.

// Запис даних
final box = await Hive.openBox<String>('tasks');
await box.put('task_1', 'Купити продукти');

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

// Всі ключі
final allTasks = box.values.toList();

// Видалення
await box.delete('task_1');

// Очищення Box
await box.clear();

Реактивне спостереження через WatchBox

WatchBox — розширення Box, яке сповіщає підписників про зміни. У Flutter це інтегрується з ValueListenableBuilder: при зміні будь-якого значення в Box віджет перебудовується автоматично, без виклику setState.

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

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

TypeAdapter та кастомні об'єкти

TypeAdapter — механізм Hive для серіалізації кастомних Dart-об'єктів. Адаптер описує, як перетворити об'єкт у бінарний формат (write) та назад (read). На відміну від json_serializable, TypeAdapter не потребує рефлексії та працює швидше.

Створення TypeAdapter

Адаптер реалізує інтерфейс TypeAdapter з двома методами: read та write. Клас реєструється через Hive.registerAdapter() до відкриття Box. Кожному адаптеру присвоюється числовий ID — він зберігається у файлі для ідентифікації типу.

// Модель даних
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);
    }
}

Генерація адаптерів через кодогенерацію

Для проєктів з великою кількістю моделей Hive надає hive_generator та build_runner. Анотація @HiveType на класі та @HiveField на полях генерує адаптер автоматично. Це зручно, коли модель містить 10+ полів — ручне написання read/write стає трудомістким.

Оптимізація продуктивності Hive

Hive виконує читання з пам'яті, а не з диска, що дає швидкість до 30 000 операцій за секунду. Для оптимізації: відкривайте Box один раз і перевикористовуйте його у всьому додатку, не викликайте openBox повторно. Використовуйте Hive.box() (синхронний геттер) після ініціалізації — він повертає вже відкритий Box без створення нового екземпляра.

Hive у зв'язці з Provider та Riverpod

Hive легко інтегрується з популярними state-менеджерами Flutter. Для Provider використовуйте ChangeNotifierProvider, який читає дані з Box при ініціалізації та оновлюється через listenable. Для Riverpod підійде StreamProvider, підписаний на WatchBox. Така зв'язка дає реактивне оновлення UI при кожній зміні даних у Hive без ручного виклику setState. У типовому проєкті Flutter така архітектура дозволяє синхронізувати стан між екранами без глобального сінглтона.