ObjectBox: що це, NoSQL БД та робота з даними

Що таке ObjectBox?

ObjectBox — in-memory NoSQL база даних, розроблена німецькою компанією ObjectBox.io. На відміну від традиційних реляційних БД, ObjectBox зберігає об'єкти безпосередньо у плоских файлах, використовуючи власний формат SLOT (Super Lightweight Object Tree). Це виключає накладні витрати на ORM та SQL-парсер. SLOT-формат оптимізований для роботи на пристроях з обмеженою пам'яттю: дані дефрагментуються автоматично, а розмір БД в середньому в 4–6 разів менший, ніж еквівалентна SQLite-база за тієї ж кількості записів.

ObjectBox підтримує всі основні мобільні платформи: Android, iOS та Flutter. Для Android доступна генерація коду через ObjectBox Gradle Plugin, який обробляє анотовані сутності та створює Box-класи для роботи з даними. Для Flutter використовується нативний плагін із Dart-обгорткою. Окрім мобільних платформ, ObjectBox працює на Linux, macOS, Windows та WebAssembly, що дозволяє перевикористовувати модель даних між мобільним застосунком та серверною синхронізацією.

За даними дослідження ObjectBox (2023), база даних використовується в більш ніж 5000 застосунках у Google Play, включаючи застосунки з аудиторією понад 10 мільйонів користувачів. Основні сценарії: кешування даних, робота в офлайн-режимі та зберігання часових рядів (IoT). ObjectBox особливо популярний у застосунках для трекінгу здоров'я та фітнесу, де потрібен швидкий запис показань сенсорів на пристрої без постійного інтернет-з'єднання та для збору аналітики з кількох пристроїв.

Історія та позиціонування

ObjectBox з'явився як альтернатива Realm та SQLite для платформи Android. Перша стабільна версія вийшла у 2018 році. Ключова відмінність від Realm — ObjectBox не має GPL-обмежень (використовується Apache 2.0) та підтримує більше платформ: від мобільних пристроїв до серверів на Linux.

Основні можливості

ObjectBox надає: автоматичну генерацію Box-класів, вбудовані індекси для швидкого пошуку, транзакції з підтримкою відкату, реактивні запити через RxJava та Kotlin Flow, а також синхронізацію між пристроями через ObjectBox Sync (пропрієтарний протокол). На відміну від Firebase Realtime Database, ObjectBox Sync працює за peer-to-peer моделлю без центрального сервера, що знижує затримки та витрати на інфраструктуру.

Як працює ObjectBox?

ObjectBox зберігає дані у власному бінарному форматі .mdb (ObjectBox Data File). Кожна сутність (Entity) маппиться на один файл, де записи зберігаються послідовно з фіксованим зміщенням. Це дозволяє читати та записувати окремі об'єкти без повного сканування файлу.

Для роботи з ObjectBox не потрібен SQL: запити будуються через fluent-API в коді. Компілятор генерує допоміжні класи MyObjectBox та коробки (Box), які інкапсулюють всі операції CRUD. Модель даних описується через анотації @Entity, @Id, @Index та @Relation.

// Connecting ObjectBox in Android
class App: Application() {
    lateinit var boxStore: BoxStore

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

ObjectBox vs SQLite: порівняння продуктивності

За даними офіційних бенчмарків, ObjectBox значно перевершує SQLite за швидкістю операцій, особливо при пакетній вставці та масовому читанні. Однак SQLite залишається стандартом де-факто для мобільних застосунків завдяки поширеності та вбудованій підтримці SQL.

Коли ObjectBox не оптимальний

ObjectBox програє SQLite у сценаріях, де потрібні складні JOIN-запити, агрегатні функції (SUM, COUNT з групуванням) або інтеграція з існуючою SQL-схемою. Якщо проєкт вже використовує SQLite з Room ORM — міграція на ObjectBox потребуватиме переписування всієї логіки доступу до даних. ObjectBox також не підтримує кастомні SQL-запити — тільки fluent-API. Однак для типових операцій CRUD та кешування ObjectBox дає виграш у продуктивності до 100 разів, що підтверджується офіційними бенчмарками на Android-пристроях з різними версіями ОС.

Приклади коду з ObjectBox

ObjectBox використовує анотації для визначення сутностей. Після компіляції створюються Box-класи з методами put, get, remove та query. Нижче наведено типові операції для моделі Task у застосунку-списку справ.

Визначення сутності

Кожна сутність анотується @Entity. Поле з @Id стає первинним ключем, @Index прискорює пошук за полем. ObjectBox підтримує автоматичну генерацію ID при значенні 0.

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

CRUD-операції

Box — основний клас для роботи з сутностями. Метод put() зберігає або оновлює об'єкт, get() читає за ID, remove() видаляє. Всі базові операції синхронні та виконуються на викликаючому потоці.

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

// Create
val task = Task(title = "Buy products", priority = 3)
val newId = taskBox.put(task)

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

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

// Delete
taskBox.remove(newId)

Реактивні запити

ObjectBox підтримує реактивні запити через .subscribe(). Підписник отримує сповіщення при будь-яких змінах даних, що відповідають умові запиту. Це зручно для UI, який автоматично оновлює список при додаванні або видаленні елементів.

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

query.subscribe { tasks ->
    // tasks — List, обновляется автоматически
    updateUi(tasks)
}

Зв'язки та запити в ObjectBox

ObjectBox підтримує зв'язки між сутностями — To-One, To-Many та Many-to-Many. Зв'язки задаються через анотацію @Relation. На відміну від SQLite, ObjectBox не використовує зовнішні ключі: зв'язки реалізовані через списки ID у плоских файлах, що прискорює навігацію по графу об'єктів.

One-to-Many через @Backlink

Зв'язок @Backlink дозволяє пройти від дочірньої сутності до батьківської без окремого поля-посилання. ObjectBox автоматично підтримує зворотне посилання, що виключає дублювання даних та синхронізацію між двома таблицями.

Fluent-запити

ObjectBox Query Builder дозволяє будувати ланцюжки умов: equal, notEqual, greater, less, in, contains, startsWith. Всі умови комбінуються через and/or. Результат можна відсортувати, обмежити та отримати як List або LazyList (для великих наборів даних).

Налаштування індексів для прискорення пошуку

ObjectBox автоматично індексує поле @Id. Для кастомних індексів використовуйте анотацію @Index на полях, за якими часто виконуються запити. Індекси прискорюють equal- та in-запити, але уповільнюють вставку — не індексуйте поля, за якими пошук не виконується. ObjectBox підтримує складені індекси для фільтрації за кількома полями одночасно. Комбіновані індекси особливо корисні для фільтрів у списках: наприклад, пошук незавершених завдань з високим пріоритетом виконується в десятки разів швидше зі складеним індексом за полями isCompleted та priority.

ObjectBox Sync — синхронізація між пристроями

ObjectBox Sync — пропрієтарна технологія для синхронізації даних між пристроями в реальному часі. Вона використовує протокол на основі WebSocket з conflict resolution за last-writer-wins. Sync підходить для застосунків, яким потрібна офлайн-синхронізація: нотатки, списки завдань, IoT-дані з кількох сенсорів. Однак для продакшну потрібна покупка ліцензії.

// Query with multiple conditions
val highPriorityIncomplete = taskBox.query()
    .greater(Task_.priority, 5)
    .equal(Task_.isCompleted, false)
    .build()
    .find()

// Substring search
val searchResults = taskBox.query()
    .contains(Task_.title, "product", StringOrder.CASE_INSENSITIVE)
    .build()
    .find()