浏览器数据库 IndexedDB 入门教程

一、概述

随着浏览器的功能不断增强，越来越多的网站开始考虑，将大量数据储存在客户端，这样可以减少从服务器获取数据，直接从本地获取数据。

现有的浏览器数据储存方案，都不适合储存大量数据：Cookie 的大小不超过4KB，且每次请求都会发送回服务器；LocalStorage 在 2.5MB 到 10MB 之间（各家浏览器不同），而且不提供搜索功能，不能建立自定义的索引。所以，需要一种新的解决方案，这就是 IndexedDB 诞生的背景。

通俗地说，IndexedDB 就是浏览器提供的本地数据库，它可以被网页脚本创建和操作。IndexedDB 允许储存大量数据，提供查找接口，还能建立索引。这些都是 LocalStorage 所不具备的。就数据库类型而言，IndexedDB 不属于关系型数据库（不支持 SQL 查询语句），更接近 NoSQL 数据库。

IndexedDB 具有以下特点。

（1）键值对储存。 IndexedDB 内部采用对象仓库（object store）存放数据。所有类型的数据都可以直接存入，包括 JavaScript 对象。对象仓库中，数据以"键值对"的形式保存，每一个数据记录都有对应的主键，主键是独一无二的，不能有重复，否则会抛出一个错误。

（2）异步。 IndexedDB 操作时不会锁死浏览器，用户依然可以进行其他操作，这与 LocalStorage 形成对比，后者的操作是同步的。异步设计是为了防止大量数据的读写，拖慢网页的表现。

（3）支持事务。 IndexedDB 支持事务（transaction），这意味着一系列操作步骤之中，只要有一步失败，整个事务就都取消，数据库回滚到事务发生之前的状态，不存在只改写一部分数据的情况。

（4）同源限制 IndexedDB 受到同源限制，每一个数据库对应创建它的域名。网页只能访问自身域名下的数据库，而不能访问跨域的数据库。

（5）储存空间大 IndexedDB 的储存空间比 LocalStorage 大得多，一般来说不少于 250MB，甚至没有上限。

（6）支持二进制储存。 IndexedDB 不仅可以储存字符串，还可以储存二进制数据（ArrayBuffer 对象和 Blob 对象）。

二、基本概念

IndexedDB 是一个比较复杂的 API，涉及不少概念。它把不同的实体，抽象成一个个对象接口。学习这个 API，就是学习它的各种对象接口。

数据库：IDBDatabase 对象
对象仓库：IDBObjectStore 对象
索引： IDBIndex 对象
事务： IDBTransaction 对象
操作请求：IDBRequest 对象
指针： IDBCursor 对象
主键集合：IDBKeyRange 对象

下面是一些主要的概念。

（1）数据库

数据库是一系列相关数据的容器。每个域名（严格的说，是协议 + 域名 + 端口）都可以新建任意多个数据库。

IndexedDB 数据库有版本的概念。同一个时刻，只能有一个版本的数据库存在。如果要修改数据库结构（新增或删除表、索引或者主键），只能通过升级数据库版本完成。

（2）对象仓库

每个数据库包含若干个对象仓库（object store）。它类似于关系型数据库的表格。

（3）数据记录

对象仓库保存的是数据记录。每条记录类似于关系型数据库的行，但是只有主键和数据体两部分。主键用来建立默认的索引，必须是不同的，否则会报错。主键可以是数据记录里面的一个属性，也可以指定为一个递增的整数编号。

{ id: 1, text: 'foo' }

上面的对象中，id属性可以当作主键。

数据体可以是任意数据类型，不限于对象。

（4）索引

为了加速数据的检索，可以在对象仓库里面，为不同的属性建立索引。

（5）事务

数据记录的读写和删改，都要通过事务完成。事务对象提供error、abort和complete三个事件，用来监听操作结果。

三、操作流程

IndexedDB 数据库的各种操作，一般是按照下面的流程进行的。这个部分只给出简单的代码示例，用于快速上手，详细的各个对象的 API 请看这里。

3.1 打开数据库

使用 IndexedDB 的第一步是打开数据库，使用indexedDB.open()方法。

var request = window.indexedDB.open(databaseName, version);

这个方法接受两个参数，第一个参数是字符串，表示数据库的名字。如果指定的数据库不存在，就会新建数据库。第二个参数是整数，表示数据库的版本。如果省略，打开已有数据库时，默认为当前版本；新建数据库时，默认为1。

indexedDB.open()方法返回一个 IDBRequest 对象。这个对象通过三种事件error、success、upgradeneeded，处理打开数据库的操作结果。

（1）error 事件

error事件表示打开数据库失败。

request.onerror = function (event) {
  console.log('数据库打开报错');
};

（2）success 事件

success事件表示成功打开数据库。

var db;

request.onsuccess = function (event) {
  db = request.result;
  console.log('数据库打开成功');
};

这时，通过request对象的result属性拿到数据库对象。

（3）upgradeneeded 事件

如果指定的版本号，大于数据库的实际版本号，就会发生数据库升级事件upgradeneeded。

var db;

request.onupgradeneeded = function (event) {
  db = event.target.result;
}

这时通过事件对象的target.result属性，拿到数据库实例。

3.2 新建数据库

新建数据库与打开数据库是同一个操作。如果指定的数据库不存在，就会新建。不同之处在于，后续的操作主要在upgradeneeded事件的监听函数里面完成，因为这时版本从无到有，所以会触发这个事件。

通常，新建数据库以后，第一件事是新建对象仓库（即新建表）。

request.onupgradeneeded = function(event) {
  db = event.target.result;
  var objectStore = db.createObjectStore('person', { keyPath: 'id' });
}

上面代码中，数据库新建成功以后，新增一张叫做person的表格，主键是id。

更好的写法是先判断一下，这张表格是否存在，如果不存在再新建。

request.onupgradeneeded = function (event) {
  db = event.target.result;
  var objectStore;
  if (!db.objectStoreNames.contains('person')) {
    objectStore = db.createObjectStore('person', { keyPath: 'id' });
  }
}

主键（key）是默认建立索引的属性。比如，数据记录是{ id: 1, name: '张三' }，那么id属性可以作为主键。主键也可以指定为下一层对象的属性，比如{ foo: { bar: 'baz' } }的foo.bar也可以指定为主键。

如果数据记录里面没有合适作为主键的属性，那么可以让 IndexedDB 自动生成主键。

var objectStore = db.createObjectStore(
  'person',
  { autoIncrement: true }
);

上面代码中，指定主键为一个递增的整数。

新建对象仓库以后，下一步可以新建索引。

request.onupgradeneeded = function(event) {
  db = event.target.result;
  var objectStore = db.createObjectStore('person', { keyPath: 'id' });
  objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });
  objectStore.createIndex('email', 'email', { unique: true });
}

上面代码中，IDBObject.createIndex()的三个参数分别为索引名称、索引所在的属性、配置对象（说明该属性是否包含重复的值）。

3.3 新增数据

新增数据指的是向对象仓库写入数据记录。这需要通过事务完成。

function add() {
  var request = db.transaction(['person'], 'readwrite')
    .objectStore('person')
    .add({ id: 1, name: '张三', age: 24, email: 'zhangsan@example.com' });

  request.onsuccess = function (event) {
    console.log('数据写入成功');
  };

  request.onerror = function (event) {
    console.log('数据写入失败');
  }
}

add();

上面代码中，写入数据需要新建一个事务。新建时必须指定表格名称和操作模式（"只读"或"读写"）。新建事务以后，通过IDBTransaction.objectStore(name)方法，拿到 IDBObjectStore 对象，再通过表格对象的add()方法，向表格写入一条记录。

写入操作是一个异步操作，通过监听连接对象的success事件和error事件，了解是否写入成功。

3.4 读取数据

读取数据也是通过事务完成。

function read() {
   var transaction = db.transaction(['person']);
   var objectStore = transaction.objectStore('person');
   var request = objectStore.get(1);

   request.onerror = function(event) {
     console.log('事务失败');
   };

   request.onsuccess = function( event) {
      if (request.result) {
        console.log('Name: ' + request.result.name);
        console.log('Age: ' + request.result.age);
        console.log('Email: ' + request.result.email);
      } else {
        console.log('未获得数据记录');
      }
   };
}

read();

上面代码中，objectStore.get()方法用于读取数据，参数是主键的值。

3.5 遍历数据

遍历数据表格的所有记录，要使用指针对象 IDBCursor。

function readAll() {
  var objectStore = db.transaction('person').objectStore('person');

   objectStore.openCursor().onsuccess = function (event) {
     var cursor = event.target.result;

 if (cursor) {
   console.log('Id: ' + cursor.key);
   console.log('Name: ' + cursor.value.name);
   console.log('Age: ' + cursor.value.age);
   console.log('Email: ' + cursor.value.email);
   cursor.continue();
} else {
  console.log('没有更多数据了！');
}

  };
}

readAll();

上面代码中，新建指针对象的openCursor()方法是一个异步操作，所以要监听success事件。

3.6 更新数据

更新数据要使用IDBObject.put()方法。

function update() {
  var request = db.transaction(['person'], 'readwrite')
    .objectStore('person')
    .put({ id: 1, name: '李四', age: 35, email: 'lisi@example.com' });

  request.onsuccess = function (event) {
    console.log('数据更新成功');
  };

  request.onerror = function (event) {
    console.log('数据更新失败');
  }
}

update();

上面代码中，put()方法自动更新了主键为1的记录。

3.7 删除数据

IDBObjectStore.delete()方法用于删除记录。

function remove() {
  var request = db.transaction(['person'], 'readwrite')
    .objectStore('person')
    .delete(1);

  request.onsuccess = function (event) {
    console.log('数据删除成功');
  };
}

remove();

3.8 使用索引

索引的意义在于，可以让你搜索任意字段，也就是说从任意字段拿到数据记录。如果不建立索引，默认只能搜索主键（即从主键取值）。

假定新建表格的时候，对name字段建立了索引。

objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });

现在，就可以从name找到对应的数据记录了。

var transaction = db.transaction(['person'], 'readonly');
var store = transaction.objectStore('person');
var index = store.index('name');
var request = index.get('李四');

request.onsuccess = function (e) {
  var result = e.target.result;
  if (result) {
    // ...
  } else {
    // ...
  }
}

3.9 索引升级与数据升级的问题

在增删索引时需要先得到对应的objectStore，而要得到objectStore必须先有事务，但是onupgradeneeded 时 你不能创建事务，这似乎是一个矛盾！ 其实onupgradeneeded 时已经自带了一个 versionchange的事务，这是一个作用域覆盖了所有objectStores的事务，像这样就可以操作数据了：

openDBRequest.onupgradeneeded = (e) => {
    objectStore = openDBRequest.transaction.objectStore('myObjectStore')   
    objectStore.createIndex('index_name', ['field1', 'field2', 'field3'], { unique: true })
}

有些时候我们必须要在onupgradeneeded 中操作数据，已便在升级数据库的同时，升级转换已经存在了的数据！上面解决拿到objectStore的问题（操作数据必须拿到objectStore），但确实不应该在onupgradeneeded中操作数据，当你成功完成了onupgradeneeded 数据库升级后，会触发 onsuccess回调，你应该在这里面操作数据！

3.10 删除数据库

/**
 * 删除数据库
 * @param {object} dbName 数据库名称
 */
function deleteDBAll(dbName) {
  console.log(dbName);
  let deleteRequest = window.indexedDB.deleteDatabase(dbName);
  deleteRequest.onerror = function (event) {
    console.log("删除失败");
  };
  deleteRequest.onsuccess = function (event) {
    console.log("删除成功");
  };
}

3.11 关闭数据库

当我们数据库操作完毕后，建议关闭它，节约资源。

/**
 * 关闭数据库
 * @param {object} db 数据库实例
 */
function closeDB(db) {
  db.close();
  console.log("数据库已关闭");
}

3.12 数据库升级面临的多窗口问题

用户可能打开了多个浏览器标签或窗口，这时所有页面链接的都是旧版的indexDB。如果用户刷新了某一个页面，从而下载了最新的代码，就会在这个页面触发数据库的升级，这时升级就会出现问题 —— 好在我们在其他页面，可以监听到数据库在请求升级，也可以主动断开链接，你可以这样：

openReq.onsuccess = e => {
    console.log('db open success!')
    db = openReq.result
    db.onversionchange=e=>{
        db.close()  // 关闭连接
        console.log("页面内容已过期，请刷新");
    }
}

当数据库已经升级，但页面没有刷新而使用老代码在打开低版本的数据库时，这时会触发VersionError错误，你可以监听这个错误，并提示用户刷新页面！

未经用户同意就直接关闭数据库的链接，可能会给用户带来不好的体验，如果不这么做，就要像下面这样给出提示：

openReq.onblocked = function(event) {  
  console.log("请先关闭其他页面，再加载本页面！");
};

示例代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>TODO APP</title>
    <style>
        .add,
        .view {
            padding: 30px;
            width: 40%;
        }

        .add {
            background: #ebe6e6;
        }

        section {
            padding: 10px;
            background: #3182d4;
            display: flex;
            flex-direction: row;
            flex-wrap: wrap;
            justify-content: center;
        }

        h1 {
            margin: 0;
        }

        ol {
            list-style-type: none;
        }

        div {
            margin-bottom: 10px;
        }
    </style>
</head>

<body>
    <section>
        <aside class="view">
            <h2>TODOs<button id="getData" onclick="getIndexDBdData()">获取数据</button></h2>
            <div class="todos">
                <ol></ol>
            </div>
        </aside>
        <aside class="add">
            <h2>添加 Todo</h2>
            <form>
                <div>
                    <label for="name">姓名：</label>
                    <input id="name" type="text" required />
                </div>
                <div>
                    <label for="email">邮箱</label>
                    <input id="email" type="text" required />
                </div>
                <div>
                    <button id="save">保存</button>
                </div>
            </form>
        </aside>
    </section>
    <script>
        const todos = document.querySelector('ol');
        const form = document.querySelector('form');
        const todoTitle = document.querySelector('#name');
        const todoDesc = document.querySelector('#email');
        const submit = document.querySelector('#save');
        const getBtn = document.querySelector('#getData');
        var db;
        //  兼容浏览器
        var indexedDB =
            window.indexedDB ||
            window.mozIndexedDB ||
            window.webkitIndexedDB ||
            window.msIndexedDB;
        var request = indexedDB.open('person', 9);
        request.onsuccess = function (event) {
            db = request.result;
            console.log('数据打开成功', db);
        }
        request.onerror = function (event) {
            console.log('数据库打开失败');
        }
        request.onupgradeneeded = function (event) {
            db = event.target.result;
            console.log('执行', db);
            var objectStore;
            // 新建数据库
            if (!db.objectStoreNames.contains('person')) {
                // 自动生成主键 autoIncrement
                objectStore = db.createObjectStore('person', { keyPath: 'id', autoIncrement: true });
                objectStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });
                objectStore.createIndex('email', 'email', { unique: false });
            } else {
                objectStore = request.transaction.objectStore('person') 
                if(db.version == 8)  {
                    objectStore.createIndex('age', 'age', { unique: false })
                } else if (db.version == 9) {
                    objectStore.deleteIndex('email')
                }
            }
            // else {
            //     const transaction = db.transaction(['person'], 'readwrite');
            //     const objectStore = transaction.objectStore('person');
            //     console.log('创阿金');
            //     objectStore.createIndex('age', 'age', { unique: false });
            // }

            var testStore;
            // 新建数据库
            if (!db.objectStoreNames.contains('test')) {
                // 自动生成主键 autoIncrement
                testStore = db.createObjectStore('test', { keyPath: 'id', autoIncrement: true });
                testStore.createIndex('name', 'name', { unique: false });
                testStore.createIndex('email', 'email', { unique: false });
            }
        }
        form.addEventListener('submit', addData)
        function addData(e) {
            e.preventDefault()
            if (!todoTitle.value || !todoDesc.value) return alert('表单未填写完整')
            const data = { name: todoTitle.value, email: todoDesc.value };
            console.log(data, 'data', db);
            // 开启事务
            const transaction = db.transaction(['person'], 'readwrite');
            const objectStore = transaction.objectStore('person');
            const request = objectStore.add(data)
            request.onsuccess = function (event) {
                console.log('写入成功');
                form.reset()
            }
            request.onerror = function (event) {
                console.log('写入失败');
            }
            transaction.oncomplete = function () {
                console.log('事务完成');

            };
            transaction.onerror = function (event) {
                console.log('事务错误:', event.target.error);
                alert(event.target.error)
            };
        }

        function getIndexDBdData() {
            var objectStore = db.transaction('person').objectStore('person');
            const list = []
            objectStore.openCursor().onsuccess = function (event) {
                var cursor = event.target.result;

                if (cursor) {
                    // const data = {id: cursor.key, name: cursor.value.name, email: cursor.value.email }
                    list.push({id: cursor.key, name: cursor.value.name, email: cursor.value.email })
                    cursor.continue();
                } else {
                    var node = document.createDocumentFragment()
                    for (let i = 0; i < list.length; i++) {
                        const element = list[i];
                        const listItem = document.createElement('li');
                        const h3 = document.createElement('h3');
                        const pg = document.createElement('p');
                        h3.textContent = '姓名：' + element.name;
                        pg.textContent = '邮箱：' + element.email;
                        listItem.appendChild(h3);
                        listItem.appendChild(pg);
                        node.appendChild(listItem)
                    }
                    todos.appendChild(node);
                    console.log('没有更多数据了！');

                }
            };
        }
    </script>
</body>

</html>