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JavaScript使用IndexedDB進行數據存儲

 更新時間：2025年05月24日 14:10:25   作者：夢的點滴  
在現(xiàn)代Web應用開發(fā)中,數據存儲是一個重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的cookie和localStorage/sessionStorage雖然簡單易用,但在存儲容量和功能上存在一定的局限性,IndexedDB作為一種強大的客戶端存儲解決方案,為前端開發(fā)者提供了更高級的數據存儲能力

一、引言

在現(xiàn)代Web應用開發(fā)中，數據存儲是一個重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的cookie和localStorage/sessionStorage雖然簡單易用，但在存儲容量和功能上存在一定的局限性。IndexedDB作為一種強大的客戶端存儲解決方案，為前端開發(fā)者提供了更高級的數據存儲能力。本文將深入探討如何使用JavaScript操作IndexedDB進行數據存儲，幫助開發(fā)者在前端應用中實現(xiàn)更復雜的數據管理功能。

二、IndexedDB概述

2.1 什么是IndexedDB

IndexedDB是一種在瀏覽器中存儲大量結構化數據的Web API，它提供了一個基于事務的數據庫系統(tǒng)，支持索引、事務、鍵值對存儲等功能。與localStorage相比，IndexedDB具有以下優(yōu)勢：

  • 更大的存儲容量：通常可以存儲數十MB甚至更多的數據，具體取決于瀏覽器和設備
  • 支持事務：所有操作都在事務中進行，確保數據的一致性和完整性
  • 支持索引：可以為數據建立索引，提高查詢效率
  • 支持二進制數據：可以存儲Blob和ArrayBuffer等二進制數據
  • 異步操作：所有操作都是異步的，不會阻塞主線程
  • 支持版本控制：數據庫可以有版本號，方便進行數據結構升級

2.2 IndexedDB的基本概念

在深入了解IndexedDB的API之前，需要先了解幾個基本概念：

  • 數據庫(Database)：IndexedDB的頂級容器，包含多個對象存儲
  • 對象存儲(Object Store)：類似于關系型數據庫中的表，存儲一組相關的對象
  • 鍵(Key)：每個存儲的對象都有一個唯一的鍵，用于標識和檢索對象
  • 索引(Index)：為對象的某個屬性建立索引，提高查詢效率
  • 事務(Transaction)：所有數據操作都在事務中進行，確保數據的一致性
  • 游標(Cursor)：用于遍歷對象存儲中的數據

三、IndexedDB的基本操作

3.1 打開數據庫

使用indexedDB.open()方法打開或創(chuàng)建一個數據庫：

// 打開或創(chuàng)建數據庫
const request = indexedDB.open('myDatabase', 1);

// 數據庫版本升級時觸發(fā)
request.onupgradeneeded = function(event) {
    const db = event.target.result;
    
    // 創(chuàng)建對象存儲
    if (!db.objectStoreNames.contains('users')) {
        const objectStore = db.createObjectStore('users', { keyPath: 'id', autoIncrement: true });
        
        // 創(chuàng)建索引
        objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });
        objectStore.createIndex('email', 'email', { unique: true });
    }
};

// 數據庫打開成功
request.onsuccess = function(event) {
    const db = event.target.result;
    console.log('數據庫打開成功');
    
    // 在這里可以進行數據操作
    // ...
    
    // 使用完畢后關閉數據庫
    db.close();
};

// 數據庫打開失敗
request.onerror = function(event) {
    console.error('數據庫打開失敗:', event.target.error);
};

3.2 添加數據

使用事務和對象存儲添加數據：

function addUser(db, user) {
    // 開啟一個讀寫事務
    const transaction = db.transaction(['users'], 'readwrite');
    
    // 獲取對象存儲
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    
    // 添加數據
    const request = objectStore.add(user);
    
    // 添加成功
    request.onsuccess = function(event) {
        console.log('數據添加成功，ID為:', event.target.result);
    };
    
    // 添加失敗
    request.onerror = function(event) {
        console.error('數據添加失敗:', event.target.error);
    };
    
    // 事務完成
    transaction.oncomplete = function() {
        console.log('事務完成');
    };
    
    // 事務錯誤
    transaction.onerror = function(event) {
        console.error('事務錯誤:', event.target.error);
    };
}

// 使用示例
const user = {
    name: 'John Doe',
    email: 'john.doe@example.com',
    age: 30,
    created: new Date()
};

addUser(db, user);

3.3 查詢數據

使用鍵或索引查詢數據：

// 通過ID查詢單個用戶
function getUserById(db, id) {
    const transaction = db.transaction(['users']);
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    const request = objectStore.get(id);
    
    request.onsuccess = function(event) {
        if (request.result) {
            console.log('查詢結果:', request.result);
        } else {
            console.log('未找到ID為', id, '的用戶');
        }
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('查詢失敗:', event.target.error);
    };
}

// 使用索引查詢多個用戶
function getUsersByName(db, name) {
    const transaction = db.transaction(['users']);
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    const index = objectStore.index('name');
    const request = index.openCursor(IDBKeyRange.only(name));
    
    request.onsuccess = function(event) {
        const cursor = event.target.result;
        if (cursor) {
            console.log('找到用戶:', cursor.value);
            cursor.continue();
        } else {
            console.log('查詢完成');
        }
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('查詢失敗:', event.target.error);
    };
}

3.4 更新數據

使用put()方法更新已存在的數據：

function updateUser(db, user) {
    const transaction = db.transaction(['users'], 'readwrite');
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    const request = objectStore.put(user);
    
    request.onsuccess = function(event) {
        console.log('數據更新成功');
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('數據更新失敗:', event.target.error);
    };
}

// 使用示例
getUserById(db, 1, function(user) {
    if (user) {
        user.age = 31;
        updateUser(db, user);
    }
});

3.5 刪除數據

使用delete()方法刪除數據：

function deleteUser(db, id) {
    const transaction = db.transaction(['users'], 'readwrite');
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    const request = objectStore.delete(id);
    
    request.onsuccess = function(event) {
        console.log('數據刪除成功');
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('數據刪除失敗:', event.target.error);
    };
}

四、IndexedDB的高級應用

4.1 使用游標遍歷數據

游標是IndexedDB中遍歷數據的一種強大方式：

function getAllUsers(db) {
    const transaction = db.transaction(['users']);
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    const request = objectStore.openCursor();
    
    const users = [];
    
    request.onsuccess = function(event) {
        const cursor = event.target.result;
        if (cursor) {
            users.push(cursor.value);
            cursor.continue();
        } else {
            console.log('所有用戶:', users);
        }
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('遍歷失敗:', event.target.error);
    };
}

4.2 使用事務

所有數據操作都必須在事務中進行。事務有三種模式：readonly、readwrite和versionchange。

// 復雜事務示例：批量添加數據
function batchAddUsers(db, users) {
    const transaction = db.transaction(['users'], 'readwrite');
    const objectStore = transaction.objectStore('users');
    
    users.forEach(user => {
        objectStore.add(user);
    });
    
    transaction.oncomplete = function() {
        console.log('批量添加完成');
    };
    
    transaction.onerror = function(event) {
        console.error('批量添加失敗:', event.target.error);
    };
}

4.3 處理二進制數據

IndexedDB可以存儲Blob和ArrayBuffer等二進制數據：

// 存儲圖片
function saveImage(db, imageFile) {
    const reader = new FileReader();
    
    reader.onload = function(event) {
        const arrayBuffer = event.target.result;
        
        const transaction = db.transaction(['images'], 'readwrite');
        const objectStore = transaction.objectStore('images');
        
        const imageData = {
            id: Date.now(),
            name: imageFile.name,
            type: imageFile.type,
            data: arrayBuffer
        };
        
        const request = objectStore.add(imageData);
        
        request.onsuccess = function() {
            console.log('圖片保存成功');
        };
        
        request.onerror = function(event) {
            console.error('圖片保存失敗:', event.target.error);
        };
    };
    
    reader.readAsArrayBuffer(imageFile);
}

// 獲取圖片
function getImage(db, id, callback) {
    const transaction = db.transaction(['images']);
    const objectStore = transaction.objectStore('images');
    const request = objectStore.get(id);
    
    request.onsuccess = function(event) {
        const imageData = event.target.result;
        if (imageData) {
            const blob = new Blob([imageData.data], { type: imageData.type });
            const url = URL.createObjectURL(blob);
            callback(url);
        } else {
            callback(null);
        }
    };
    
    request.onerror = function(event) {
        console.error('獲取圖片失敗:', event.target.error);
        callback(null);
    };
}

4.4 數據庫版本升級

當需要修改數據庫結構時，可以通過升級版本來實現(xiàn)：

const request = indexedDB.open('myDatabase', 2);

request.onupgradeneeded = function(event) {
    const db = event.target.result;
    
    // 檢查舊版本并升級
    if (event.oldVersion < 2) {
        // 創(chuàng)建新的對象存儲
        if (!db.objectStoreNames.contains('orders')) {
            const ordersStore = db.createObjectStore('orders', { keyPath: 'orderId' });
            ordersStore.createIndex('userId', 'userId', { unique: false });
        }
        
        // 修改現(xiàn)有對象存儲
        const usersStore = event.transaction.objectStore('users');
        if (!usersStore.indexNames.contains('age')) {
            usersStore.createIndex('age', 'age', { unique: false });
        }
    }
};

五、IndexedDB的兼容性和限制

5.1 瀏覽器兼容性

IndexedDB在現(xiàn)代瀏覽器中得到了廣泛支持，但在一些舊版瀏覽器中可能不支持或部分支持。使用前應檢查瀏覽器兼容性：

if (!window.indexedDB) {
    console.error('您的瀏覽器不支持IndexedDB');
} else {
    console.log('IndexedDB支持檢測通過');
}

5.2 存儲限制

不同瀏覽器對IndexedDB的存儲限制不同，通常在數十MB到數百MB之間。當存儲空間不足時，瀏覽器會觸發(fā)QuotaExceededError錯誤。

5.3 安全限制

IndexedDB受同源策略限制，只能訪問同源的數據庫。此外，在隱私模式下，IndexedDB可能會受到限制或完全禁用。

六、IndexedDB的應用場景

6.1 離線應用

對于需要在離線狀態(tài)下工作的Web應用，IndexedDB可以存儲應用數據，確保用戶在離線時仍能訪問和操作數據。

6.2 緩存數據

對于頻繁使用但不經常變化的數據，可以使用IndexedDB進行緩存，減少網絡請求，提高應用性能。

6.3 大數據存儲

對于需要存儲大量數據的應用，如筆記應用、圖片庫、本地數據庫等，IndexedDB是一個理想的選擇。

6.4 漸進式Web應用(PWA)

IndexedDB是PWA的重要組成部分，可以用于存儲應用資源、用戶數據等，實現(xiàn)離線支持和更好的用戶體驗。

七、封裝IndexedDB操作

為了簡化IndexedDB的使用，可以封裝一個工具類：

class IndexedDB {
    constructor(dbName, version, upgradeCallback) {
        this.dbName = dbName;
        this.version = version;
        this.db = null;
        
        this.open(upgradeCallback);
    }
    
    // 打開數據庫
    open(upgradeCallback) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const request = indexedDB.open(this.dbName, this.version);
            
            request.onupgradeneeded = function(event) {
                const db = event.target.result;
                if (upgradeCallback) {
                    upgradeCallback(db, event.oldVersion);
                }
            };
            
            request.onsuccess = function(event) {
                this.db = event.target.result;
                resolve(this.db);
            }.bind(this);
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 添加數據
    add(storeName, data) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const transaction = this.db.transaction([storeName], 'readwrite');
            const objectStore = transaction.objectStore(storeName);
            const request = objectStore.add(data);
            
            request.onsuccess = function(event) {
                resolve(event.target.result);
            };
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 獲取數據
    get(storeName, key) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const transaction = this.db.transaction([storeName]);
            const objectStore = transaction.objectStore(storeName);
            const request = objectStore.get(key);
            
            request.onsuccess = function(event) {
                resolve(event.target.result);
            };
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 更新數據
    put(storeName, data) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const transaction = this.db.transaction([storeName], 'readwrite');
            const objectStore = transaction.objectStore(storeName);
            const request = objectStore.put(data);
            
            request.onsuccess = function(event) {
                resolve(event.target.result);
            };
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 刪除數據
    delete(storeName, key) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const transaction = this.db.transaction([storeName], 'readwrite');
            const objectStore = transaction.objectStore(storeName);
            const request = objectStore.delete(key);
            
            request.onsuccess = function(event) {
                resolve();
            };
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 獲取所有數據
    getAll(storeName) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const transaction = this.db.transaction([storeName]);
            const objectStore = transaction.objectStore(storeName);
            const request = objectStore.getAll();
            
            request.onsuccess = function(event) {
                resolve(event.target.result);
            };
            
            request.onerror = function(event) {
                reject(event.target.error);
            };
        });
    }
    
    // 關閉數據庫
    close() {
        if (this.db) {
            this.db.close();
            this.db = null;
        }
    }
}

// 使用示例
const db = new IndexedDB('myDatabase', 1, (db, oldVersion) => {
    if (!db.objectStoreNames.contains('users')) {
        const objectStore = db.createObjectStore('users', { keyPath: 'id', autoIncrement: true });
        objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });
    }
});

// 添加用戶
db.add('users', { name: 'Alice', age: 25 })
  .then(id => console.log('用戶添加成功，ID:', id))
  .catch(error => console.error('用戶添加失敗:', error));

// 獲取所有用戶
db.getAll('users')
  .then(users => console.log('所有用戶:', users))
  .catch(error => console.error('獲取用戶失敗:', error));

八、總結

IndexedDB為前端開發(fā)者提供了一種強大的客戶端存儲解決方案，可以滿足復雜的數據存儲需求。通過本文的介紹，我們了解了IndexedDB的基本概念、核心API以及各種操作方法，包括打開數據庫、添加數據、查詢數據、更新數據和刪除數據等。同時，我們還探討了IndexedDB的高級應用、兼容性和限制，以及一些實用的封裝和應用場景。掌握IndexedDB的使用，可以幫助我們開發(fā)出更高效、更強大的前端應用，特別是在離線應用和數據密集型應用中。

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