持久化存储架构：SQL

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。

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。

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 TodoListScreen 和 TodoListViewModel 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 TodoRepository 和 DatabaseService 构成。

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 TextField 和 Button。

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。

dartListenableBuilder(
  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。

dartList<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。

dartFilledButton.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。

dartFuture<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。

dartvoid _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。

dartIconButton(
  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。

dartFuture<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();
  }
}

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;
}

该功能的数据层由 TodoRepository 和 DatabaseService 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 sqlite3、drift，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 sqlite3、 drift ，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() 和 deleteTodo() 方法。

dartclass 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。

dartstatic 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.

dartFuture<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 key 和 autoincrement，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。

dartFuture<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 id 和 task 列中的所有值。对于每一条记录，它创建一个 Todo 类的实例。

dartFuture<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。

dartFuture<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);
  }
}

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。

dartvoid 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。

dartTodoListScreen(
  viewModel: TodoListViewModel(todoRepository: widget.todoRepository),
)

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持久化存储架构：SQL

示例应用：待办事项应用

采用 SQL 存储复杂数据

待办事项 UI 层

待办事项领域层

待办事项数据层

整合业务