DataStore: یہ کیا ہے، ڈیٹا ذخیرہ کرنے کی بنیادی باتیں اور SharedPreferences کا متبادل

DataStore کیا ہے؟

DataStore Android میں مقامی ڈیٹا ذخیرہ کرنے کے لیے Google کا حل ہے، جو 2020 میں SharedPreferences کے متبادل کے طور پر پیش کیا گیا۔ یہ دو طریقوں کو سپورٹ کرتا ہے: Preferences DataStore (سادہ کلید-قدر جوڑے) اور Proto DataStore (Protocol Buffers پر مبنی ٹائپ شدہ اسکیما)۔

بنیادی فائدہ مکمل غیر متزامنیت ہے: تمام پڑھنے کی کارروائیاں Kotlin Coroutines سے Flow لوٹاتی ہیں، اور تحریریں coroutine-سیاق میں انجام دی جاتی ہیں۔ یہ مرکزی تھریڈ کی رکاوٹ کو ختم کرتا ہے، جو بڑی مقدار میں ڈیٹا کے ساتھ کام کرتے وقت SharedPreferences کا ایک عام مسئلہ تھا۔

DataStore کارروائیوں کی جوہریت کی ضمانت دیتا ہے: متوازی تحریریں اس کے لین دین کے ماڈل کی وجہ سے ڈیٹا کے نقصان کا سبب نہیں بنتیں۔ اگر دو اجزاء ایک ہی وقت میں ایک ہی قدر کو تبدیل کرتے ہیں، تو DataStore compare-and-swap میکانزم کے ذریعے تنازع کو صحیح طریقے سے سنبھالتا ہے۔

Google I/O 2023 کے مطابق، DataStore 40% نئے Android پروجیکٹس میں استعمال ہوتا ہے، اور Google ان تمام ایپلیکیشنز میں SharedPreferences سے منتقلی کی سفارش کرتا ہے جہاں ترتیبات کے ذخیرہ کے استحکام کی ضرورت ہو۔

DataStore کا فن تعمیر

DataStore کے مرکز میں SingleProcessDataStore ہے — ایک نفاذ جو ایک عمل کے اندر کام کرتا ہے۔ یہ فائل لاکنگ کے ساتھ فائل پر مبنی ذخیرہ استعمال کرتا ہے: ڈیٹا لکھتے وقت، فائل لاک ہو جاتی ہے، متوازی رسائی کے تحت خرابی کو روکتا ہے۔

DataStore خود بخود ڈی سیریلائزیشن کی غلطیوں کو سنبھالتا ہے: اگر فائل خراب ہے، تو یہ ایک ڈیفالٹ قدر لوٹاتا ہے اور فائل کو اوور رائٹ کرتا ہے۔ یہ رویہ corruptionHandler کے ذریعے ترتیب پذیر ہے، جسے DataStore بناتے وقت سیٹ کیا جا سکتا ہے۔

SharedPreferences کے مسائل جو DataStore حل کرتا ہے

SharedPreferences تین بنیادی مسائل کا شکار ہے: مرکزی تھریڈ پر مطابقت پذیر ڈسک پڑھنا، متوازی تحریروں کے لیے جوہریت کی ضمانتوں کا فقدان، اور تبدیلیوں کو رد عمل کے ساتھ ٹریک کرنے میں ناکامی۔ DataStore تینوں کو حل کرتا ہے: مشاہدے کے لیے Flow، جوہریت کے لیے فائل لاکنگ، اور تھریڈ سیفٹی کے لیے غیر متزامن API۔

Android میں DataStore کیسے کام کرتا ہے؟

DataStore ڈیوائس کی اندرونی اسٹوریج میں فائلوں میں ڈیٹا ذخیرہ کرتا ہے۔ Preferences DataStore SharedPreferences جیسا فائل فارمیٹ استعمال کرتا ہے لیکن سالمیت کی جانچ کے لیے اضافی میٹا ڈیٹا کے ساتھ۔ Proto DataStore بائنری Protocol Buffers فارمیٹ استعمال کرتا ہے، جو فائل کا سائز کم کرتا ہے اور سیریلائزیشن کو تیز کرتا ہے۔

ڈیٹا پڑھتے وقت، DataStore پوری فائل کو ایک بار میموری میں لوڈ کرتا ہے، جس کے بعد سبسکرائبرز Flow کے ذریعے موجودہ حالت حاصل کرتے ہیں۔ تبدیلیاں تمام فعال سبسکرائبرز کو خود بخود نشر کی جاتی ہیں — SharedPreferences کی طرح دستی سننے والے رجسٹریشن کی ضرورت نہیں۔

Preferences DataStore کیسے کام کرتا ہے

Preferences DataStore Map پر مبنی ایک بلٹ ان سیریلائزیشن میکانزم استعمال کرتا ہے۔ ہر اندراج ایک سٹرنگ اور ایک قدیم قسم (Int, Boolean, Float, Long, String, Set) کا جوڑا ہے۔ ڈیٹا SharedPreferences کی طرح XML فائل میں محفوظ کیا جاتا ہے، لیکن فائل لاکنگ کے ذریعے جوہری تحریر کے ساتھ۔

Preferences DataStore بنانے کی مثال: Context پر preferencesDataStore ایکسٹینشن فائل نام کے ساتھ ایک سنگلٹن بناتا ہے۔ بار بار کال کرنے پر، وہی مثال لوٹائی جاتی ہے — یہ فائل کی نقل اور مختلف اسٹوریج مثالوں کے درمیان الجھن کو ختم کرتا ہے۔

Proto DataStore کیسے کام کرتا ہے

Proto DataStore کو .proto فائل کے ذریعے ڈیٹا اسکیما کی تعریف اور protobuf پلگ ان کے ساتھ کمپائلیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ تیار کردہ Java کلاس تمام فیلڈز کے لیے واحد داخلے کے مقام کے طور پر استعمال ہوتی ہے — یہ SharedPreferences میں عام کلیدی ٹائپو غلطیوں کو ختم کرتی ہے۔

Proto DataStore اسکیما ایک بار متعین کیا جاتا ہے اور پرانے ڈیٹا کو کھوئے بغیر نئے فیلڈز شامل کرنے کی حمایت کرتا ہے۔ اگر ایپ کا نیا ورژن ڈیفالٹ قدر کے ساتھ ایک فیلڈ شامل کرتا ہے، تو پرانی فائل صحیح طریقے سے ڈی سیریلائز ہو جائے گی — پسماندہ مطابقت پروٹوکول میں شامل ہے۔

Preferences DataStore اور Proto DataStore: موازنہ

Preferences DataStore اور Proto DataStore کے درمیان انتخاب کا انحصار ڈیٹا کی پیچیدگی اور ٹائپنگ کی ضروریات پر ہے۔ دونوں اختیارات غیر متزامن اور لین دین والے ہیں، لیکن قسم کی حفاظت اور سیریلائزیشن کی کارکردگی میں مختلف ہیں۔

Preferences DataStore کب منتخب کریں

Preferences DataStore سادہ ترتیبات کے لیے موزوں ہے: فیچر فلیگ، اجازت نامہ ٹوکن سٹرنگ، ایپ لانچ کی تعداد۔ اگر ڈیٹا کم ہے (10–15 کلیدوں تک) اور سخت اسکیما کی ضرورت نہیں ہے، تو Preferences DataStore protobuf پلگ ان کو جوڑے بغیر کم سے کم داخلے کی حد فراہم کرتا ہے۔

Proto DataStore کب منتخب کریں

Proto DataStore اس وقت جائز ہے جب ڈیٹا کا ڈھانچہ پیچیدہ ہو یا ایپ کے ورژنز کے درمیان تبدیل ہو سکے۔ مثال کے طور پر، صارف پروفائل کی ترتیبات یا 20+ فیلڈز کے ساتھ A/B ٹیسٹ کنفیگریشن۔ Protobuf مضبوط ٹائپنگ اور خودکار منتقلی فراہم کرتا ہے، کلیدی عدم مماثلت کی وجہ سے رن ٹائم کی غلطیوں کو ختم کرتا ہے۔

SharedPreferences سے DataStore میں منتقلی کیسے کریں

Google SharedPreferencesMigration کلاس کے ذریعے ایک بلٹ ان منتقلی میکانزم فراہم کرتا ہے۔ منتقلی ایپ اپ ڈیٹ کے بعد پہلی لانچ پر ایک بار انجام دی جاتی ہے: DataStore SharedPreferences سے ڈیٹا پڑھتا ہے، اسے اپنے فارمیٹ میں لکھتا ہے، اور منتقلی کو مکمل قرار دیتا ہے۔

منتقلی حسب ضرورت تبدیلیوں کی حمایت کرتی ہے: اگر SharedPreferences میں موجود کلیدیں مطلوبہ DataStore کلیدوں سے مماثل نہیں ہیں، تو آپ SharedPreferencesMigration کے ذریعے ایک تبدیلی فنکشن بتا سکتے ہیں۔ یہ منتقلی کے دوران کلیدوں کا نام تبدیل کرنے اور ڈیٹا کی اقسام تبدیل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

مرحلہ وار منتقلی

پہلا، build.gradle میں DataStore شامل کریں اور منتقلی کے ساتھ DataStore مثال بنائیں: SharedPreferencesMigration SharedPreferences فائل کا نام اور منتقل کرنے کے لیے کلیدوں کا سیٹ قبول کرتا ہے۔ دوسرا، SharedPreferences کے ذریعے کام کرنے والے تمام کوڈ کو ہٹا دیں اور DataStore کالز سے تبدیل کریں۔ تیسرا، منتقلی کی جانچ کریں: پہلی لانچ پر، ڈیٹا DataStore میں ظاہر ہونا چاہیے اور پرانی SharedPreferences فائل مزید استعمال نہیں ہونی چاہیے۔

val Context.dataStore by preferencesDataStore(
    name = "settings",
    produceMigrations = { context ->
        listOf(
            SharedPreferencesMigration(context, "old_prefs")
        )
    }
)

کوڈ میں DataStore استعمال کرنے کی مثالیں

DataStore موجودہ پروجیکٹ میں آسانی سے ضم ہو جاتا ہے۔ ذیل میں Preferences DataStore اور Proto DataStore کے لیے عملی مثالیں دی گئی ہیں — دونوں ڈیٹا کو پڑھنے، لکھنے اور رد عمل کے ساتھ مشاہدہ کرنے کا مظاہرہ کرتے ہیں۔

Preferences DataStore: ترتیبات پڑھنا اور لکھنا

اس مثال میں، Preferences DataStore تین ترتیبات محفوظ کرتا ہے: ڈارک تھیم، صارف نام، اور لانچ کی تعداد۔ پڑھنا .data ایکسٹینشن کے ذریعے کیا جاتا ہے، جو Flow لوٹاتا ہے۔ لکھنا .edit معطل فنکشن کے ذریعے کیا جاتا ہے، جو تبدیلیوں کی جوہریت کی ضمانت دیتا ہے۔

val Context.settingsDataStore by preferencesDataStore(name = "settings")

val isDarkMode: Flow<Boolean> = settingsDataStore.data
    .map { preferences ->
        preferences[booleanPreferencesKey("dark_mode")] ?: false
    }

suspend fun toggleDarkMode() {
    settingsDataStore.edit { prefs ->
        val current = prefs[booleanPreferencesKey("dark_mode")] ?: false
        prefs[booleanPreferencesKey("dark_mode")] = !current
    }
}

Proto DataStore: اسکیما اور استعمال

Proto DataStore کو .proto فائل کی تعریف کی ضرورت ہوتی ہے۔ کمپائلیشن کے بعد، ایک UserSettings کلاس بنتی ہے جو پڑھنے اور لکھنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اسکیما کے ورژن کی منتقلی اسی .proto فائل میں بیان کی جاتی ہے اور خود بخود لاگو ہوتی ہے۔

// user_preferences.proto
syntax = "proto3";

message UserPreferences {
    string display_name = 1;
    int32 notification_count = 2;
    bool notifications_enabled = 3;
}

// DataStore سے پڑھنا
val userPreferencesFlow: Flow<UserPreferences> =
    protoDataStore.data

// نئی قدریں لکھنا
suspend fun updateDisplayName(name: String) {
    protoDataStore.updateData { prefs ->
        prefs.toBuilder()
            .setDisplayName(name)
            .build()
    }
}

تبدیلیوں کا رد عمل کے ساتھ مشاہدہ

DataStore ViewModel کے ذریعے MVVM فن تعمیر کے ساتھ ضم ہوتا ہے۔ DataStore سے Flow .stateIn کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے اور UI میں استعمال ہوتا ہے۔ ہر ڈیٹا تبدیلی کے ساتھ، UI خود بخود اپ ڈیٹ ہوتا ہے — دستی اپ ڈیٹس یا LiveData کی ضرورت نہیں۔

class SettingsViewModel(
    private val dataStore: DataStore<Preferences>
) : ViewModel() {

    val uiState: StateFlow<SettingsUiState> =
        dataStore.data
            .map { prefs ->
                SettingsUiState(
                    isDarkMode = prefs[booleanPreferencesKey("dark_mode")] ?: false,
                    counter = prefs[intPreferencesKey("launch_count")] ?: 0
                )
            }
            .stateIn(
                scope = viewModelScope,
                started = SharingStarted.WhileSubscribed(5000),
                initialValue = SettingsUiState()
            )
}