ios学习系列5--应用程序数据存储

16 June 2015

本篇是第五部分，关于应用程序数据存储的一些内容。

####1. ios常用的数据存储方式

XML属性列表（plist）归档
Preference(偏好设置)
NSKeyedArchiver归档(NSCoding)
SQLite3
Core Data

####2. 沙盒

每个iOS应用都有自己的应用沙盒(应用沙盒就是文件系统目录)，与其他文件系统隔离。应用数据必须待在自己的沙盒里，其他应用不能访问该沙盒。目录结构如下：

应用程序包：(上图中的Layer)包含了所有的资源文件和可执行文件。
Documents：保存应用运行时生成的需要持久化的数据，iTunes同步设备时会备份该目录。例如，游戏应用可将游戏存档保存在该目录。
tmp：保存应用运行时所需的临时数据，使用完毕后再将相应的文件从该目录删除。应用没有运行时，系统也可能会清除该目录下的文件。iTunes同步设备时不会备份该目录。
Library/Caches：保存应用运行时生成的需要持久化的数据，iTunes同步设备时不会备份该目录。一般存储体积大、不需要备份的非重要数据。
Library/Preference：保存应用的所有偏好设置，iOS的Settings(设置)应用会在该目录中查找应用的设置信息。iTunes同步设备时会备份该目录。

目录路径获取：

应用沙盒根目录：NSString *home = NSHomeDirectory();

Documents：

 // 方式1
 NSString *home = NSHomeDirectory();
 NSString *documents = [home stringByAppendingPathComponent:@"Documents"];
	
 // 方式2，不建议使用，因为新版本的操作系统可能会修改目录名，利用NSSearchPathForDirectoriesInDomains函数
 // NSUserDomainMask 代表从用户文件夹下找
 // YES 代表展开路径中的波浪字符“~”
 NSArray *array =  NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, NO);
 // 在iOS中，只有一个目录跟传入的参数匹配，所以这个集合里面只有一个元素
 NSString *documents = [array objectAtIndex:0];

tmp：NSString *tmp = NSTemporaryDirectory();

Library/Caches：(跟Documents类似的2种方法)

 利用沙盒根目录拼接”Caches”字符串
 利用NSSearchPathForDirectoriesInDomains函数(将函数的第1个参数改为：NSCachesDirectory即可)

Library/Preference：通过NSUserDefaults类存取该目录下的设置信息

####3. 属性列表

属性列表是一种XML格式的文件，拓展名为plist。如果对象是NSString、NSDictionary、NSArray、NSData、NSNumber等类型，就可以使用writeToFile:atomically:方法直接将对象写到属性列表文件中。

字典写入文件：

// 将一个NSDictionary对象归档到一个plist属性列表中
// 将数据封装成字典
NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
[dict setObject:@"母鸡" forKey:@"name"];
[dict setObject:@"15013141314" forKey:@"phone"];
[dict setObject:@"27" forKey:@"age"];
// 将字典持久化到Documents/stu.plist文件中
[dict writeToFile:path atomically:YES];

从文件中读取字典：

// 读取属性列表，恢复NSDictionary对象
// 读取Documents/stu.plist的内容，实例化NSDictionary
NSDictionary *dict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:path];

####4. 偏好设置

许多ios应用支持使用偏好设置，如保存用户名，密码，程序设置等等。ios提供了一套标准的解决方案来为应用加入偏好设置。每个应用都有NSUserDefaults实例，通过它来存取偏好设置：

// 保存偏好设置
NSUserDefaults *defaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
[defaults setObject:@"cofcool" forKey:@"username"];
[defaults setFloat:18.0f forKey:@"age"];
[defaults setBool:YES forKey:@"auto_login"];

// 读取偏好设置
NSUserDefaults *defaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
NSString *username = [defaults stringForKey:@"username"];
float age = [defaults floatForKey:@"age"];
BOOL autoLogin = [defaults boolForKey:@"auto_login"];

需要注意的是，UserDefaults设置数据时，不是立即写入，而是根据时间戳定时地把缓存中的数据写入本地磁盘。所以调用了set方法之后数据有可能还没有写入磁盘应用程序就终止了。为了避免偏好设置数据丢失，可以通过调用synchornize方法强制写入：

[defaults synchornize];

####5. 归档

如果对象是NSString、NSDictionary、NSArray、NSData、NSNumber等类型，可以直接用NSKeyedArchiver进行归档和恢复。对象只有遵守了NSCoding协议才可以使用归档。NSCoding协议的方法：

encodeWithCoder: 每次归档对象时，都会调用这个方法。一般在这个方法里面指定如何归档对象中的每个实例变量，可以使用encodeObject:forKey:方法归档实例变量。
initWithCoder: 每次从文件中恢复(解码)对象时，都会调用这个方法。一般在这个方法里面指定如何解码文件中的数据为对象的实例变量，可以使用decodeObject:forKey方法解码实例变量。

归档一个数组对象：

   // 归档
   NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects:@”a”,@”b”,nil];
   [NSKeyedArchiver archiveRootObject:array toFile:path];
		
   // 恢复
   NSArray *array = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];

归档对象

定义Person类

// Person.h
@interface Person : NSObject<NSCoding>
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) float height;
@end
		
// Person.m
@implementation Person
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder {
    [encoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];
    [encoder encodeInt:self.age forKey:@"age"];
    [encoder encodeFloat:self.height forKey:@"height"];
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
    self.name = [decoder decodeObjectForKey:@"name"];
    self.age = [decoder decodeIntForKey:@"age"];
    self.height = [decoder decodeFloatForKey:@"height"];
    return self;
}
- (void)dealloc {
    [super dealloc];
    [_name release];
}
@end

归档，恢复:

 // 归档(编码)
 Person *person = [[[Person alloc] init] autorelease];
 person.name = @"cofcool";
 person.age = 27;
 person.height = 1.83f;
 [NSKeyedArchiver archiveRootObject:person toFile:path];
 // 恢复(解码)
 Person *person = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];

如果父类也遵守了NSCoding协议，请注意：应该在encodeWithCoder:方法中加上一句[super encodeWithCode:encode]确保继承的实例变量能被编码，即能被归档。另外应该在initWithCoder:方法中加上一句self = [super initWithCoder:decoder]确保继承的实例变量能被解码，即能被恢复。

NSData

使用archiveRootObject:toFile:方法可以将一个对象直接写入到一个文件中，但有时候可能想将多个对象写入到同一个文件中，那么就要使用NSData来进行归档对象。NSData可以为一些数据提供临时存储空间，以便随后写入文件，或者存放从磁盘读取的文件内容，可以使用[NSMutableData data]创建可变数据空间。

对象数据处理:

 //1. 归档（编码）
 // 新建一块可变数据区
 NSMutableData *data = [NSMutableData data];
 // 将数据区连接到一个NSKeyedArchiver对象
 NSKeyedArchiver *archiver = [[[NSKeyedArchiver alloc] initForWritingWithMutableData:data] autorelease];
 // 开始存档对象，存档的数据都会存储到NSMutableData中
 [archiver encodeObject:person1 forKey:@"person1"];
 [archiver encodeObject:person2 forKey:@"person2"];
 // 存档完毕(一定要调用这个方法)
 [archiver finishEncoding];
 // 将存档的数据写入文件
 [data writeToFile:path atomically:YES];
		
 // 2. 恢复
 // 从文件中读取数据
 NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:path];
 // 根据数据，解析成一个NSKeyedUnarchiver对象
 NSKeyedUnarchiver *unarchiver = [[NSKeyedUnarchiver alloc] initForReadingWithData:data];
 Person *person1 = [unarchiver decodeObjectForKey:@"person1"];
 Person *person2 = [unarchiver decodeObjectForKey:@"person2"];
 // 恢复完毕
 [unarchiver finishDecoding];

利用归档实现深复制

 // 比如对一个Person对象进行深复制
 // 临时存储person1的数据
 NSData *data = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:person1];
 // 解析data，生成一个新的Person对象
 Student *person2 = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:data];
 // 分别打印内存地址
 NSLog(@"person1:0x%x", person1); // person1:0x7177a60
 NSLog(@"person2:0x%x", person2); // person2:0x7177cf0

####5. SQLite3

SQL语句分类：数据定义语句，数据操作语句，数据查询语句。

创建表：

create table if not exists 表名 (字段名1 字段类型1, 字段名2 字段类型2, …);

SQLite3是一款开源的嵌入式关系型数据库，可移植性好、易使用、内存开销小。并且它是无类型的，意味着你可以保存任何类型的数据到任意表的任意字段中。为了保证可读性建议把字段类型加上，SQLite3常用的5种数据类型：text、integer、float、boolean、blob。要想使用SQLite3，首先要添加库文件libsqlite3.dylib和导入主头文件。

SQLite将数据划分为以下几种存储类型：integer : 整型值；real : 浮点值；text : 文本字符串；blob : 二进制数据（比如文件）。实际上SQLite是无类型的，如果声明为integer类型，还是能存储字符串文本（主键除外）。但是为了容易识别和阅读，建议加上字段类型。

良好的数据库编程规范应该要保证每条记录的唯一性，为此，增加了主键约束也就是说，每张表都必须有一个主键，用来标识记录的唯一性。主键设计原则：主键应当是对当前用户没有意义的；永远不要更新主键；主键不应包含动态变化的数据；主键应由计算机自动生成。在创表的时候用primary key声明一个主键。利用外键约束可以用来建立表与表之间的联系，外键的一般情况是：一张表的某个字段，引用着另一张表的主键字段。

表连接：内连接：inner join 或者 join （显示的是左右表都有完整字段值的记录）；左外连接：left outer join （保证左表数据的完整性）。

创建打开关闭数据库

// 创建或打开数据库
// path为：~/Documents/person.db
sqlite3 *db;
int result = sqlite3_open([path UTF8String], &db); 
// 代码解析：
// sqlite3_open()将根据文件路径打开数据库，如果不存在，则会创建一个新的数据库。如果result等于常量SQLITE_OK，则表示成功打开数据库
sqlite3 *db：一个打开的数据库实例
// 数据库文件的路径必须以C字符串(而非NSString)传入
// 关闭数据库：sqlite3_close(db);

执行SQL语句

<1> 执行创表语句

   char *errorMsg;  // 用来存储错误信息
   char *sql = "create table if not exists t_person(id integer primary key autoincrement, name text, age integer);";
   int result = sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &errorMsg);
		
   代码解析：
   sqlite3_exec()可以执行任何SQL语句，比如创表、更新、插入和删除操作。但是一般不用它执行查询语句，因为它不会返回查询到的数据
   sqlite3_exec()还可以执行的语句：
   1. 开启事务：begin transaction;
   2. 回滚事务：rollback;
   3. 提交事务：commit;

<2> 带占位符插入数据

   char *sql = "insert into t_person(name, age) values(?, ?);";
   sqlite3_stmt *stmt;
   if (sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, NULL) == SQLITE_OK) {
       sqlite3_bind_text(stmt, 1, "母鸡", -1, NULL);
       sqlite3_bind_int(stmt, 2, 27);
   }
   if (sqlite3_step(stmt) != SQLITE_DONE) {
       NSLog(@"插入数据错误");
   }
   sqlite3_finalize(stmt);
   代码解析：
   sqlite3_prepare_v2()返回值等于SQLITE_OK，说明SQL语句已经准备成功，没有语法问题。
   sqlite3_bind_text()：大部分绑定函数都只有3个参数
   第1个参数是sqlite3_stmt *类型
   第2个参数指占位符的位置，第一个占位符的位置是1，不是0
   第3个参数指占位符要绑定的值
   第4个参数指在第3个参数中所传递数据的长度，对于C字符串，可以传递-1代替字符串的长度
   第5个参数是一个可选的函数回调，一般用于在语句执行后完成内存清理工作
   sqlite_step()：执行SQL语句，返回SQLITE_DONE代表成功执行完毕
   sqlite_finalize()：销毁sqlite3_stmt *对象

<3>查询数据

   char *sql = "select id,name,age from t_person;";
   sqlite3_stmt *stmt;
   if (sqlite3_prepare_v2(db, sql, -1, &stmt, NULL) == SQLITE_OK) {
       while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW) {
           int _id = sqlite3_column_int(stmt, 0);
           char *_name = (char *)sqlite3_column_text(stmt, 1);
           NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:_name];
           int _age = sqlite3_column_int(stmt, 2);
           NSLog(@"id=%i, name=%@, age=%i", _id, name, _age);
       }
   }
   sqlite3_finalize(stmt);
		
   代码解析
   sqlite3_step()返回SQLITE_ROW代表遍历到一条新记录
   sqlite3_column_*()用于获取每个字段对应的值，第2个参数是字段的索引，从0开始

FMDB是iOS平台的SQLite数据库框架，FMDB以OC的方式封装了SQLite的C语言API。FMDB的优点：使用起来更加面向对象，省去了很多麻烦、冗余的C语言代码；对比苹果自带的Core Data框架，更加轻量级和灵活；提供了多线程安全的数据库操作方法，有效地防止数据混乱。

FMDB核心类：

FMDatabase：一个FMDatabase对象就代表一个单独的SQLite数据库，用来执行SQL语句。
FMResultSet：使用FMDatabase执行查询后的结果集。
FMDatabaseQueue：用于在多线程中执行多个查询或更新，它是线程安全的。

具体使用：

打开数据库
```
 // 通过指定SQLite数据库文件路径来创建FMDatabase对象
 FMDatabase *db = [FMDatabase databaseWithPath:path];
 if (![db open]) {
     NSLog(@"数据库打开失败！");
 }
```
文件路径有三种情况:
1. 具体文件路径：如果不存在会自动创建。
2. 空字符串@”“：会在临时目录创建一个空的数据库,当FMDatabase连接关闭时，数据库文件也被删除。
3. nil：会创建一个内存中临时数据库，当FMDatabase连接关闭时，数据库会被销毁。

执行更新

在FMDB中，除查询以外的所有操作，都称为“更新”，create、drop、insert、update、delete等。

 // 使用executeUpdate:方法执行更新
 - (BOOL)executeUpdate:(NSString*)sql, ...
 - (BOOL)executeUpdateWithFormat:(NSString*)format, ...
 - (BOOL)executeUpdate:(NSString*)sql withArgumentsInArray:(NSArray *)arguments
	
 // 示例
 [db executeUpdate:@"UPDATE t_student SET age = ? WHERE name = ?;", @20, @"Jack"]

执行查询

 // 查询方法
 - (FMResultSet *)executeQuery:(NSString*)sql, ...
 - (FMResultSet *)executeQueryWithFormat:(NSString*)format, ...
 - (FMResultSet *)executeQuery:(NSString *)sql withArgumentsInArray:(NSArray *)arguments
	
 // 查询数据
 FMResultSet *rs = [db executeQuery:@"SELECT * FROM t_student"];
	
 // 遍历结果集
 while ([rs next]) {
     NSString *name = [rs stringForColumn:@"name"];
     int age = [rs intForColumn:@"age"];
     double score = [rs doubleForColumn:@"score"];
 }

FMDatabaseQueue

FMDatabase这个类是线程不安全的，如果在多个线程中同时使用一个FMDatabase实例，会造成数据混乱等问题。为了保证线程安全，FMDB提供方便快捷的FMDatabaseQueue类。

 // FMDatabaseQueue的创建
 FMDatabaseQueue *queue = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:path];
	
 // 简单使用
 [queue inDatabase:^(FMDatabase *db) {
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Jack"];
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Rose"];
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Jim"];
	    
     FMResultSet *rs = [db executeQuery:@"select * from t_student"];
     while ([rs next]) {
         // …
     }
 }];

 // 使用事务
 [queue inTransaction:^(FMDatabase *db, BOOL *rollback) {
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Jack"];
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Rose"];
     [db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name) VALUES (?)", @"Jim"];
        
     FMResultSet *rs = [db executeQuery:@"select * from t_student"];
     while ([rs next]) {
         // …
     }
 }];
    
 // 事务回滚
 *rollback = YES;

####6. Core Data

Core Data框架提供了对象-关系映射(ORM)的功能，即能够将OC对象转化成数据，保存在SQLite3数据库文件中，也能够将保存在数据库中的数据还原成OC对象。在此数据操作期间，不需要编写任何SQL语句。使用此功能，要添加CoreData.framework和导入主头文件<CoreData/CoreData.h>。

模型文件

在Core Data，需要进行映射的对象称为实体(entity)，而且需要使用Core Data的模型文件来描述应用的所有实体和实体属性。这里以Person和Card(身份证)2个实体为例子，先看看实体属性和之间的关联关系：

创建模型文件

通过Core Data从数据库取出的对象，默认情况下都是NSManagedObject对象,NSManagedObject的工作模式有点类似于NSDictionary对象，通过键-值对来存取所有的实体属性:setValue:forKey: 存储属性值(属性名为key);valueForKey: 获取属性值(属性名为key)。
Core Data主要对象

搭建Core Data上下文环境：

   // 从应用程序包中加载模型文件
   NSManagedObjectModel *model = [NSManagedObjectModel mergedModelFromBundles:nil];
		
   // 传入模型，初始化NSPersistentStoreCoordinator
   NSPersistentStoreCoordinator *psc = [[[NSPersistentStoreCoordinator alloc] initWithManagedObjectModel:model] autorelease];
		
   // 构建SQLite文件路径
   NSString *docs = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
   NSURL *url = [NSURL fileURLWithPath:[docs stringByAppendingPathComponent:@"person.data"]];
		
   // 添加持久化存储库，这里使用SQLite作为存储库
   NSError *error = nil;
   NSPersistentStore *store = [psc addPersistentStoreWithType:NSSQLiteStoreType configuration:nil URL:url options:nil error:&error];
   if (store == nil) { // 直接抛异常
       [NSException raise:@"添加数据库错误" format:@"%@", [error localizedDescription]];
   }
		
   // 初始化上下文，设置persistentStoreCoordinator属性
   NSManagedObjectContext *context = [[NSManagedObjectContext alloc] init];
   context.persistentStoreCoordinator = psc;
   // 用完之后，还是要[context release];

   // 传入上下文，创建一个Person实体对象
   NSManagedObject *person = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Person" inManagedObjectContext:context];
		
   // 设置简单属性
   [person setValue:@"MJ" forKey:@"name"];
   [person setValue:[NSNumber numberWithInt:27] forKey:@"age"];
		
   // 传入上下文，创建一个Card实体对象
   NSManagedObject *card = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Card" inManagedObjectContext:context];
   [card setValue:@"4414241933432" forKey:@"no"];
		
   // 设置Person和Card之间的关联关系
   [person setValue:card forKey:@"card"];
		
   // 利用上下文对象，将数据同步到持久化存储库
   NSError *error = nil;
   BOOL success = [context save:&error];
   if (!success) {
       [NSException raise:@"访问数据库错误" format:@"%@", [error localizedDescription]];
   }
		
   // 如果是想做更新操作：只要在更改了实体对象的属性后调用[context save:&error]，就能将更改的数据同步到数据库
		
   // 初始化一个查询请求
   NSFetchRequest *request = [[[NSFetchRequest alloc] init] autorelease];
		
   // 设置要查询的实体
   NSEntityDescription *desc = [NSEntityDescription entityForName:@"Person" inManagedObjectContext:context];
		
   // 设置排序（按照age降序）
   NSSortDescriptor *sort = [NSSortDescriptor sortDescriptorWithKey:@"age" ascending:NO];
   request.sortDescriptors = [NSArray arrayWithObject:sort];
		
   // 设置条件过滤(name like '%Itcast-1%')
   NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"name like %@", @"*Itcast-1*"];
   request.predicate = predicate;
		
   // 执行请求
   NSError *error = nil;
   NSArray *objs = [context executeFetchRequest:request error:&error];
   if (error) {
       [NSException raise:@"查询错误" format:@"%@", [error localizedDescription]];
   }
		
   // 遍历数据
   for (NSManagedObject *obj in objs) {
       NSLog(@"name=%@", [obj valueForKey:@"name"]);
   }
		
   // 传入需要删除的实体对象
   [context deleteObject:managedObject];
		
   // 将结果同步到数据库
   NSError *error = nil;
   [context save:&error];
   if (error) {
       [NSException raise:@"删除错误" format:@"%@", [error localizedDescription]];
   }

Core Data的延迟加载

Core Data不会根据实体中的关联关系立即获取相应的关联对象。比如通过Core Data取出Person实体时，并不会立即查询相关联的Card实体；当应用真的需要使用Card时，才会查询数据库，加载Card实体的信息。

创建NSManagedObject的子类

默认情况下，利用Core Data取出的实体都是NSManagedObject类型，能够利用键-值对来存取数据。但是一般情况下，实体在存取数据的基础上，有时还需要添加一些业务方法来完成一些其他任务，那么就必须创建NSManagedObject的子类。

生成一个Person实体对象：

	Person *person = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Person" inManagedObjectContext:context];
	person.name = @"cofcool";
	person.age = [NSNumber numberWithInt:27];
	
	Card *card = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@”Card" inManagedObjectContext:context];
	card.no = @”4414245465656";
	person.card = card;

Development 22

ios 23

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