大多数 Flutter 应用程序,无论规模大小,往往需要在用户设备上存储数据。例如:API 密钥、用户偏好内容,以及需要支持离线访问的数据。

在本教程中,你将学习如何遵循 Flutter 架构设计模式,并在 Flutter 应用中实现基于 SQL 的复杂数据持久化存储。

如果你需要了解如何存储更简单的键值 (Key-Value) 数据,请参阅实用教程中的示例: 持久化存储架构:键值 (Key-Value) 数据

在阅读本教程之前,你应该先掌握 SQL 和 SQLite 的基础知识。如果你需要帮助,可以先阅读 用 SQLite 实现数据持久化 教程。

本示例采用 sqflite 并配合 sqflite_common_ffi 插件,能够同时支持移动端和桌面端。如果需要支持 Web 端,则需要使用实验性插件 sqflite_common_ffi_web,但本示例并未使用它。

示例应用:待办事项应用

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该示例应用为单页面结构,主要包含:顶部的 AppBar、中间的代办事项列表以及底部的文本输入框。

ToDo application in light mode

应用主体由 TodoListScreen 构成。该界面包含一个由 ListTile widget 组成的 ListView 列表,其中每一项代表一个待办事项。在底部,TextField 允许用户通过输入任务描述,然后点击带有 “Add” 字样的 FilledButton 来创建新的待办事项。

用户可以点击带有垃圾桶图标的“删除” IconButton 来删除待办事项。

待办事项列表使用数据库服务来实现本地存储,并在用户启动应用程序时重新加载到应用中。

采用 SQL 存储复杂数据

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此功能遵循推荐的 Flutter 架构设计,包含 UI 层 (UI Layer) 和数据层 (Data Layer)。此外,数据模型则定义在领域层 (Domain Layer) 中。

  • UI 层 (UI Layer) 由 TodoListScreenTodoListViewModel 构成。

  • 领域层 (Domain Layer) 由定义业务数据模型的 Todo 数据类构成。

  • 数据层 (Data Layer) 由 TodoRepositoryDatabaseService 构成。

待办事项 UI 层

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TodoListScreen 是一个用于显示和创建待办事项的 UI Widget。它遵循 MVVM 模式,由 TodoListViewModel 负责维护待办事项列表,并封装了加载、添加和删除待办事项列表这三项操作。

此界面由两部分组成:其一采用 ListView 实现的待办事项列表,其二用于创建新待办事项的 TextFieldButton

ListView 外层包裹着 ListenableBuilder,它通过监听 TodoListViewModel 的数据变化,从而为每个待办事项显示对应的 ListTile

dart
ListenableBuilder(
  listenable: widget.viewModel,
  builder: (context, child) {
    return ListView.builder(
      itemCount: widget.viewModel.todos.length,
      itemBuilder: (context, index) {
        final todo = widget.viewModel.todos[index];
        return ListTile(
          title: Text(todo.task),
          trailing: IconButton(
            icon: const Icon(Icons.delete),
            onPressed: () => widget.viewModel.delete.execute(todo.id),
          ),
        );
      },
    );
  },
)

待办事项列表定义于 TodoListViewModel 中,并由 load 命令负责加载。该方法会调用 TodoRepository 来获取待办事项列表。

dart
List<Todo> _todos = [];

List<Todo> get todos => _todos;

Future<Result<void>> _load() async {
  try {
    final result = await _todoRepository.fetchTodos();
    switch (result) {
      case Ok<List<Todo>>():
        _todos = result.value;
        return Result.ok(null);
      case Error():
        return Result.error(result.error);
    }
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  } finally {
    notifyListeners();
  }
}

当点击 FilledButton 时,会执行 add 命令,此时文本控制器的当前值将作为参数被传入。

dart
FilledButton.icon(
  onPressed: () =>
      widget.viewModel.add.execute(_controller.text),
  label: const Text('Add'),
  icon: const Icon(Icons.add),
)

add 命令随即调用 TodoRepository.createTodo() 方法,并传入用户输入的任务描述文本,从而创建一个新的待办事项。

createTodo() 方法返回新创建的待办事项,然后将其添加到视图模型的 _todo 列表中。

待办事项包含由数据库生成的唯一 ID。正因如此,创建待办事项的职责由 TodoRepository 承担,而非视图模型。

dart
Future<Result<void>> _add(String task) async {
  try {
    final result = await _todoRepository.createTodo(task);
    switch (result) {
      case Ok<Todo>():
        _todos.add(result.value);
        return Result.ok(null);
      case Error():
        return Result.error(result.error);
    }
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  } finally {
    notifyListeners();
  }
}

最后,TodoListScreen 还会监听 add 命令的执行结果,并在操作完成后清空 TextEditingController 中的内容。

dart
void _onAdd() {
  // Clear the text field when the add command completes.
  if (widget.viewModel.add.completed) {
    widget.viewModel.add.clearResult();
    _controller.clear();
  }
}

当用户点击 ListTile 中的 IconButton 时,执行删除命令。

dart
IconButton(
  icon: const Icon(Icons.delete),
  onPressed: () => widget.viewModel.delete.execute(todo.id),
)

然后,视图模型调用 TodoRepository.deleteTodo() 方法,传入唯一的待办事项标识符。与之相符的结果会被程序从视图模型和屏幕中移除。

dart
Future<Result<void>> _delete(int id) async {
  try {
    final result = await _todoRepository.deleteTodo(id);
    switch (result) {
      case Ok<void>():
        _todos.removeWhere((todo) => todo.id == id);
        return Result.ok(null);
      case Error():
        return Result.error(result.error);
    }
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  } finally {
    notifyListeners();
  }
}

待办事项领域层

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此示例应用程序的领域层 (Domain Layer) 包含 Todo 待办事项的数据模型。

数据项由不可变数据类 (Immutable Data) 进行定义。在本示例具体实现中,使用 freezed package 来自动生成相关代码。

该类定义了两个属性: ID(int 类型)和待办任务描述(String 类型)。

dart
@freezed
abstract class Todo with _$Todo {
  const factory Todo({
    /// The unique identifier of the Todo item.
    required int id,

    /// The task description of the Todo item.
    required String task,
  }) = _Todo;
}

待办事项数据层

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该功能的数据层由 TodoRepositoryDatabaseService 这两个类组成。

在内部,TodoRepository 使用 DatabaseService,它通过 sqflite package 实现 SQL 数据库的访问。你还可以使用其他存储 package,如 sqlite3drift,甚至云存储解决方案,如 firebase_database,来实现相同的 DatabaseService

在内部, TodoRepository 使用 DatabaseService ,它通过 sqflite 包实现 SQL 数据库的访问。你可以使用其他存储包,如 sqlite3drift ,甚至云存储解决方案,如 firebase_database ,来实现相同的 DatabaseService

TodoRepository 在每次执行请求前,均会检查数据库的连接状态,并在未开启时建立数据库连接。

它实现了 fetchTodos()createTodo()deleteTodo() 方法。

dart
class TodoRepository {
  TodoRepository({required DatabaseService database}) : _database = database;

  final DatabaseService _database;

  Future<Result<List<Todo>>> fetchTodos() async {
    if (!_database.isOpen()) {
      await _database.open();
    }
    return _database.getAll();
  }

  Future<Result<Todo>> createTodo(String task) async {
    if (!_database.isOpen()) {
      await _database.open();
    }
    return _database.insert(task);
  }

  Future<Result<void>> deleteTodo(int id) async {
    if (!_database.isOpen()) {
      await _database.open();
    }
    return _database.delete(id);
  }
}

DatabaseService 通过 sqflite package 实现了对 SQLite 数据库的访问。

在编写 SQL 代码时,建议将表名和列名定义为常量,这样可以避免拼写错误。

dart
static const String _todoTableName = 'todo';
static const String _idColumnName = '_id';
static const String _taskColumnName = 'task';

The open() method opens the existing database, or creates a new one if it doesn’t exist.

dart
Future<void> open() async {
  _database = await databaseFactory.openDatabase(
    join(await databaseFactory.getDatabasesPath(), 'app_database.db'),
    options: OpenDatabaseOptions(
      onCreate: (db, version) {
        return db.execute(
          'CREATE TABLE $_todoTableName($_idColumnName INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, $_taskColumnName TEXT)',
        );
      },
      version: 1,
    ),
  );
}

请注意,id 列被设置为 primary keyautoincrement,这意味着每条新插入的数据都会为 id 列分配一个唯一的递增值。

insert() 方法在数据库中创建一个新的待办事项,并返回一个新创建的 Todo 实例。其中 id 的值会按照上述机制来自动生成。

dart
Future<Result<Todo>> insert(String task) async {
  try {
    final id = await _database!.insert(_todoTableName, {
      _taskColumnName: task,
    });
    return Result.ok(Todo(id: id, task: task));
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  }
}

所有 DatabaseService 操作都使用 Result 类来返回值,正如 Flutter 架构建议 的那样。这有助于在应用程序代码的后续步骤中处理错误。

getAll() 方法执行数据库查询,获取 idtask 列中的所有值。对于每一条记录,它创建一个 Todo 类的实例。

dart
Future<Result<List<Todo>>> getAll() async {
  try {
    final entries = await _database!.query(
      _todoTableName,
      columns: [_idColumnName, _taskColumnName],
    );
    final list = entries
        .map(
          (element) => Todo(
            id: element[_idColumnName] as int,
            task: element[_taskColumnName] as String,
          ),
        )
        .toList();
    return Result.ok(list);
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  }
}

delete() 方法根据待办事项的 id 来执行数据库删除操作。

此时,如果没有删除任何数据项,将返回一个错误,以表明该操作未能按预期完成。

dart
Future<Result<void>> delete(int id) async {
  try {
    final rowsDeleted = await _database!.delete(
      _todoTableName,
      where: '$_idColumnName = ?',
      whereArgs: [id],
    );
    if (rowsDeleted == 0) {
      return Result.error(Exception('No todo found with id $id'));
    }
    return Result.ok(null);
  } on Exception catch (e) {
    return Result.error(e);
  }
}

整合业务

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在应用程序的 main() 方法中,首先初始化 DatabaseService(针对不同平台编写特定的初始化代码),然后将新创建的 DatabaseService 实例注入 TodoRepository,最后将 TodoRepository 作为构造依赖项注入 MainApp

dart
void main() {
  late DatabaseService databaseService;
  if (kIsWeb) {
    throw UnsupportedError('Platform not supported');
  } else if (Platform.isLinux || Platform.isWindows || Platform.isMacOS) {
    // Initialize FFI SQLite
    sqfliteFfiInit();
    databaseService = DatabaseService(databaseFactory: databaseFactoryFfi);
  } else {
    // Use default native SQLite
    databaseService = DatabaseService(databaseFactory: databaseFactory);
  }

  runApp(
    MainApp(
      // ···
      todoRepository: TodoRepository(database: databaseService),
    ),
  );
}

随后,在创建 TodoListScreen 时,需要同步创建 TodoListViewModel,并将 TodoRepository 作为其依赖项注入。

dart
TodoListScreen(
  viewModel: TodoListViewModel(todoRepository: widget.todoRepository),
)