[iOS开发]iOS持久化

Posted 2022-11-27 Billy Miracle

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[iOS开发]iOS持久化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

基础知识

应用沙盒

应用沙盒文件夹

Application（应用程序包）：包含了所有的资源文件和和可执行文件，上架前经过数字签名，上架后不可修改。
Documents：文档目录，要保存程序生成的数据，会自动被分到iCloud中。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。(注意点：不要保存从网络上下载的文件，否则会无法上架！)
Library:
1. 用户偏好，使用 NSUserDefault 直接读写！
2. 如果要想数据及时写入磁盘，还需要调用一个同步方法
3. 保存临时文件，“后续需要使用”，例如：缓存图片，离线数据（地图数据）
4. 系统不会清理 cache 目录中的文件,就要求程序开发时，“必须提供 cache 目录的清理解决方案”
5. Caches：存放体积大又不需要备份的数据
6. Preference：保存应用的所有偏好设置，iCloud会备份设置信息
Tmp：临时文件，系统会自动清理。重新启动就会清理。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。
1. 存放临时文件，不会被备份，而且这个文件下的数据有可能随时被清除的可能
2. 保存临时文件，“后续不需要使用”
3. tmp 目录中的文件，系统会自动清理
4. 重新启动手机，tmp 目录会被清空
5. 系统磁盘空间不足时，系统也会自动清理

应用沙盒目录的常见获取方式

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

Documents：

利用沙盒根目录拼接“Documents”字符串

NSString *home = NSHomeDirectory();
NSString *documents = [home stringByAppendingPathComponent:@"Documents"];

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）
1. 利用沙盒根目录拼接”Caches”字符串
2. 利用 NSSearchPathForDirectoriesInDomains 函数（将函数的第2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。

内存缓存和磁盘缓存的区别

缓存分为内存缓存和磁盘缓存两种。
其中内存是指当前程序的运行空间，缓存速度快容量小，是临时存储文件用的，供CPU直接读取，比如说打开一个程序，他是在内存中存储，关闭程序后内存就又回到原来的空闲空间；
磁盘是程序的存储空间，缓存容量大、速度慢、可持久化。与内存不同的是磁盘是永久存储东西的，只要里面存放东西，不管运行不运行，他都占用空间！磁盘缓存是存在Library/Caches

NSCache

NSCache是苹果提供的一套缓存机制，用法和NSMutableDictionary类似，在AFNetworking，SDWebImage中都有用到。
当内存不足时NSCache会自动释放内存。
NSCache设置缓存对象数量和占用的内存大小，当缓存超出了设置会自动释放内存。
NSCache是Key-Value数据结构，其中key是强引用，不实现NSCoping协议，作为key的对象不会被拷贝。

NSCache的属性

countLimit：能够缓存对象的最大数量，默认值是0，没有限制。
totalCostLimit：设置缓存占用的内存大小
evictsObjectsWithDiscardedContent：是否回收废弃内容，默认YES

NSCache的方法

objectForKey: 通过key获得缓存对象。
setObject:forKey: 缓存对象。
setObject: forKey: cost: 缓存对象，并指定key值对应的成本，用于计算缓存中所有对象的总成本。
removeObjectForKey: 删除指定对象。
removeAllObjects: 删除所有缓存对象。

NSCacheDelegate代理

willEvictObject：缓存对象即将被清理时调用，一般开发者用来调试，不能在此方法中修改缓存。
在下列场景中会被调用：

removeObjectForKey
缓存对象超过NSCache的countLimit和totalCostLimt属性设置的限制
App进入后台
系统发出内存警告
cache这个实例的生命周期结束前

NSCache需要注意的点

当收到内存警告，而我们又调用removeAllObjects，则无法再继续往缓存中添加数据。
不提供缓存总的大小，想知道NSCache占用的内存大小，只有通过添加缓存的cost自己计算。
NSCache自动释放内存的算法是不确定的，有时是按照LRU（最近最久未使用）释放，有时随机释放。
NSCache中的数据在APP重启后会消失，因为NSCache只是将数据保存在内存
的。

NSCache和NSMutableDictionary的区别

NSCache是线程安全的，不需要加线程锁，而NSMutableDictionary线程不安全。

示例

- (void)viewDidLoad 
    [super viewDidLoad];    // Do any additional setup after loading the view.
    self.view.backgroundColor = [UIColor purpleColor];
    
    self.myCache = [[NSCache alloc]init];
    self.myCache.delegate = self;
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        [self.myCache setObject:[NSString stringWithFormat:@"%d", i] forKey:@(i) cost: 1];
    
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        NSLog(@"NSCache取出---%@", [self.myCache objectForKey:@(i)]);
    
    
    // 清除缓存
    [self.myCache removeAllObjects];
    // 设置缓存限制
    self.myCache.totalCostLimit = 5;
    
    NSLog(@"设置缓存限制后=================");
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        // 设置成本数为1
        [self.myCache setObject:[NSString stringWithFormat:@"%d", i] forKey:@(i) cost:1];
    
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        NSLog(@"NSCache取出---%@", [self.myCache objectForKey:@(i)]);
    
    
    // 清除缓存
    [self.myCache removeAllObjects];
    NSLog(@"设置缓存限制后但未设置成本数cost=================");
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        [self.myCache setObject:[NSString stringWithFormat:@"%d", i] forKey:@(i)];
    
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        NSLog(@"NSCache取出---%@", [self.myCache objectForKey:@(i)]);
    
    // 清除缓存
    [self.myCache removeAllObjects];
    
    NSLog(@"设置对对象数量count=================");
    self.myCache.countLimit = 5;
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        [self.myCache setObject:[NSString stringWithFormat:@"%d", i] forKey:@(i)];
    
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) 
        NSLog(@"NSCache取出---%@", [self.myCache objectForKey:@(i)]);
    
    // 清除缓存
    [self.myCache removeAllObjects];
    


// 即将回收对象的时候进行调用，实现代理方法之前要遵守NSCacheDelegate协议。
- (void)cache:(NSCache *)cache willEvictObject:(id)obj 
    NSLog(@"NSCache回收---%@", obj);

输出：

NSCache取出---0
NSCache取出---1
NSCache取出---2
NSCache取出---3
NSCache取出---4
NSCache取出---5
NSCache取出---6
NSCache取出---7
NSCache取出---8
NSCache取出---9
NSCache回收---0
NSCache回收---1
NSCache回收---2
NSCache回收---3
NSCache回收---4
NSCache回收---5
NSCache回收---6
NSCache回收---7
NSCache回收---8
NSCache回收---9
设置缓存限制后=================
NSCache回收---0
NSCache回收---1
NSCache回收---2
NSCache回收---3
NSCache回收---4
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---5
NSCache取出---6
NSCache取出---7
NSCache取出---8
NSCache取出---9
NSCache回收---5
NSCache回收---6
NSCache回收---7
NSCache回收---8
NSCache回收---9
设置缓存限制后但未设置成本数cost=================
NSCache取出---0
NSCache取出---1
NSCache取出---2
NSCache取出---3
NSCache取出---4
NSCache取出---5
NSCache取出---6
NSCache取出---7
NSCache取出---8
NSCache取出---9
NSCache回收---0
NSCache回收---1
NSCache回收---2
NSCache回收---3
NSCache回收---4
NSCache回收---5
NSCache回收---6
NSCache回收---7
NSCache回收---8
NSCache回收---9
设置对对象数量count=================
NSCache回收---0
NSCache回收---1
NSCache回收---2
NSCache回收---3
NSCache回收---4
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---(null)
NSCache取出---5
NSCache取出---6
NSCache取出---7
NSCache取出---8
NSCache取出---9
NSCache回收---5
 NSCache回收---6
NSCache回收---7
NSCache回收---8
NSCache回收---9

从打印结果可以看看出：

设置缓存限制且知道缓存成本数时，超出是会自动回收。但是设置缓存限制但不知道缓存成本数时不会自动回收。
回收时会调用 willEvictObject 的代理方法。

持久化存储方式

Plist（NSArray\\NSDictionary），只存储数组、字典，但是数组和字典里不能有自定义对象。
偏好设置（Preference\\NSUserDefaults），也不能存储自定义对象。
归档NSCoding（NSKeyedArchiver\\NSkeyedUnarchiver），存储自定义对象。
局限：一次性读取和存储操作。
SQLite3
- 操作数据比较快
- 可以局部读取
- 比较小型，占用的内存资源比较少
Core Data

Plist

属性列表是一种XML格式的文件，拓展名为plist如果对是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。
属性列表-归档NSDictionary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:@"张比利" forKey:@"name"];
[dict setObject:@"136xxxxxxx" forKey:@"phone"];
[dict setObject:@"20" forKey:@"age"];
// 将字典持久化到Documents/stu.plist文件中
[dict writeToFile:path atomically:YES];

属性列表，恢复NSDictionary读取属性列表，恢复NSDictionary对象

// 读取Documents/stu.plist的内容，实例化
NSDictionaryNSDictionary *dict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:path];
NSLog(@"name:%@", [dict objectForKey:@"name"]);
NSLog(@"phone:%@", [dict objectForKey:@"phone"]);
NSLog(@"age:%@", [dict objectForKey:@"age"]);

偏好设置

很多iOS应用都支持偏好设置，比如保存用户名、密码、字体大小等设置，iOS提供了一套标准的解决方案来为应用加入偏好设置功能。
每个应用都有个NSUserDefaults实例，通过它来存取偏好设置。
比如，保存用户名、字体大小、是否自动登录：

NSUserDefaults *defaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
[defaults setObject:@"张比比" forKey:@"username"];
[defaults setFloat:18.0f forKey:@"text_size"];
[defaults setBool:YES forKey:@"auto_login"];

读取上次保存的设置

NSUserDefaults *defaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
NSString *username = [defaults stringForKey:@"username"];
float textSize = [defaults floatForKey:@"text_size"];
BOOL autoLogin = [defaults boolForKey:@"auto_login"];

注意： 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。出现以上问题，可以通过调用synchornize方法[defaults synchornize];强制写入。

归解档

NSKeyedArchiver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。不是所有的对象都可以直接用这种方法进行归档，只有遵守了NSCoding协议的对象才可以。
NSCoding 协议有2个方法：

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。

NSKeyedArchiver-归档Person对象

@interface Person : NSObject<NSSecureCoding>
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) float height;
@end
@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;

+ (BOOL)supportsSecureCoding 
    return YES;

@end

// 归档(编码)
Person *person = [[Person alloc] init];
person.name = @"xxx";
person.age = 27;
person.height = 1.83f;
NSError *error = nil;
NSData *data = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:person1 requiringSecureCoding:NO error:&error];
// 恢复(解码)
Person *person = [NSKeyedUnarchiver unarchivedObjectOfClass:[Person class] fromData:data error:&error];

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也能被编码，即也能被归档。应该在initWithCoder:方法中加上一句self = [super initWithCoder:decoder];确保继承的实例变量也能被解码，即也能被恢复。

NSData – 归档

使用 archiveRootObject:toFile: 方法可以将一个对象直接写入到一个文件中（已经被弃用啦），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。

归档（编码）

NSKeyedArchiver *archiver = [[NSKeyedArchiver alloc] initRequiringSecureCoding:NO];
[archiver encodeObject:person1 forKey:@"person1"];
[archiver encodeObject:person2 forKey:@"person2"];
[archiver encodeObject:student1 forKey:@"student1"];
[archiver finishEncoding];
NSData *data = [archiver encodedData];
// 将存档的数据写入文件
[data writeToFile:path atomically:YES];

NSData-从同一文件中恢复2个Person对象恢复（解码）

NSKeyedUnarchiver *unarchiver = [[NSKeyedUnarchiver alloc] initForReadingWithData:data];
Person *person11 = [unarchiver decodeObjectForKey:@"person1"];
Person *person21 = [unarchiver decodeObjectForKey:@"person2"];
Student *student11 = [unarchiver decodeObjectForKey:@"student1"];
NSLog(@"%@ %@ %@", person11, person21, student11);

利用归档实现深复制比如对一个Person对象进行深复制

Person *person1 = [[Person alloc] init];
person1.name = @"Billy";
person1.age = 10;
    
NSError *error = nil;
// 临时存储person1的数据
NSData *data = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:person1 requiringSecureCoding:NO error:&error];
NSLog(@"%@", error);
// 解析data，生成一个新的Person对象
Person *person2 = [NSKeyedUnarchiver unarchivedObjectOfClass:[Person class] fromData:data error:&error];
NSLog(@"%@", error);
// 分别打印内存地址
NSLog(@"person1:%@", person1);  // person1:<Person: 0x6000026b0260>
NSLog(@"person2:%@", person2); // person2:<Person: 0x6000026b2120>
NSLog(@"%x %x", person1.name, person2.name);// 2b400f0 26d227a1

Core Data

Core Data 中的三个对象

NSManagedObject
只要定义一个类继承该类就会创建一张与之对应的表，也就是一个继承与该类的类就对应一张表，每一个通过继承该类创建出来的对象，都是该类对应的表中的一条数据。
NSManagedObjectContext
用于操作数据库，只要有类它就能对数据库的表进行增删改查
NSPersistentStoreCoordinator
决定存储的位置

Core data 多线程不安全

Core data 本身并不是一个并发安全的架构，所以在多线程中实现 Core data 会有问题。

原因: CoreData 中的 NSManagedObjectContext 在多线程中不安全。如果想要多线程访问 CoreData，最好的方法是一个线程一个NSManagedObjectContext。每个 NSManagedObjectContext 都可以使用同一个 NSPersistentStoreCoordinator 实例，因为 NSManagedObjectContext 会在使用 NSPersistentStoreCoordinator 前上锁。

钥匙串

keychain 存储在硬盘上，删除了应用，保存的数据还在。
每个APP的keychain相对来说是独立的，但是也可以实现APP之间keychain数据的共享，前提是同一个TeamID下、且设置了数据共享。
实现数据的共享
去工程中 capabilities -> keychain sharing 打开Keychain功能，在里面添加一个标识，同一个TeamID下的APP共用同一标识，即可访问存储在同一标识下的数据。

备注：你会发现打开Keychain功能，xcode自动把我们的bundleID加进了第一个条目，如果你在写入数据时不指定条目，那系统就默认存入第一个（也就是我们的bundleID）所在的条目下。

账户密码自动填充

需要iOS11.0及更高的系统。

要想存储在钥匙串的密码在不同设备间共享：
1. 需要有一个支持HTTPS协议的域名，因为App实现用户名密码自动匹配要和该网站关联。
2. 开启iPhone的iCloud钥匙串服务。
自动填充开发配置步骤：
1. 在App账号开启 Associated Domains
2. 工程中开启 Associated Domains
3. 创建文件：apple-app-site-association
```
	"webcredentials": 
		"apps": ["teamID.BundleID"]
	
```
4. 文件上传至Associated Domains所填的域名目录下或.well-know文件夹下，官方推荐使用文件夹。
5. 在Xib或代码中把输入框的textContentType填为.username和.password。
6. 手机【设置】-【密码与账户】- 网站与应用密码】开启自动填充密码功能。
自动填充的原理：
用户安装了APP，系统会将应用与应用关联域名列表并从Associated Domains Entitlement获取每个域，将尝试下载该域的Apple App Site Association文件，如果上述步骤都顺利的话，系统会将应用程序与该域关联，并为该域的凭据启动密码自动填充。

icloud

iCloud 文档存储功能来满足应用数据云存储的需求，用户可以在自己iCloud账号下的任何设备访问或修改App的这部分数据。
iOS iCloud 存储中，苹果提供了三个功能：

Key-value storage
类似于iOS里NSUserDefaults的通过键值对来保存简单数据的功能，这种Property-list数据格式适合存储一些非关键数据，如用户配置。
iCloud Documents
提供了文件及目录的数据类型，这个特性决定了此功能相较于Key-value storage更适合进行关键数据的存储。
CloudKit
相较于前两个，CloudKit就要复杂得多，这是苹果为开发者提供的一整套数据库工具。开发者通过苹果提供的Cloud dashboard网站可以配置所需的表结构，并通过在代码中导入CloudKit进行数据库操作。

SQLite3

在 iOS 中使用 SQLite3，首先要添加库文件 libsqlite3.dylib 和导入主头文件 #import<splite3.h>

什么是 SQLite
SQLite 是一款嵌入式的轻量关系型文件数据库。
它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。
它的处理速度比 mysql、PostgreSQL 这两款著名的数据库都还快。
什么是数据库
数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。
数据库可以分为2大种类：关系型数据库（主流）、对象型数据库。
常用关系型数据库
PC端：Oracle、MySQL、SQL Server、Access、DB2、Sybase。
嵌入式\\移动客户端：SQLite。
数据库是如何存储数据的
数据库的存储结构和excel很像，以表（
以上是关于[iOS开发]iOS持久化的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

iPhone 开发。程序：当 XCode 和 IOS8 公开发布时会发生啥？

iOS：“标签 - 标签”的错位视图框架在运行时会有所不同

[iOS开发]iOS持久化

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IOS开发中数据持久化的几种方法－－NSUserDefaults

ios开发中的4种数据持久化方式二数据库 SQLite3Core Data 的运用