iOS 数据持久化

Posted 2020-08-05 —━紫風.づ

概论

所谓的持久化，就是将数据保存到硬盘中，使得在应用程序或机器重启后可以继续访问之前保存的数据。在ios开发中，有很多数据持久化的方案，接下来我将尝试着介绍一下5种方案：

• plist文件（属性列表）
• Preference（偏好设置）
• NSKeyedArchiver（归档）
• SQLite 3
• CoreData

沙盒

在介绍各种存储方法之前，有必要说明以下沙盒机制。iOS程序默认情况下只能访问程序自己的目录，这个目录被称为“沙盒”。

1.结构

既然沙盒就是一个文件夹，那就看看里面有什么吧。沙盒的目录结构如下：

"应用程序包"
Documents
Library
    Caches
    Preferences
tmp

2.目录特性

虽然沙盒中有这么多文件夹，但是没有文件夹都不尽相同，都有各自的特性。所以在选择存放目录时，一定要认真选择适合的目录。

• "应用程序包": 这里面存放的是应用程序的源文件，包括资源文件和可执行文件。

    NSString *path = [[NSBundle mainBundle] bundlePath];
    NSLog(@"%@", path);

• Documents: 最常用的目录，iTunes同步该应用时会同步此文件夹中的内容，适合存储重要数据。

    NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
    NSLog(@"%@", path);

• Library/Caches: iTunes不会同步此文件夹，适合存储体积大，不需要备份的非重要数据。

    NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
    NSLog(@"%@", path);

• Library/Preferences: iTunes同步该应用时会同步此文件夹中的内容，通常保存应用的设置信息。

• tmp: iTunes不会同步此文件夹，系统可能在应用没运行时就删除该目录下的文件，所以此目录适合保存应用中的一些临时文件，用完就删除。

    NSString *path = NSTemporaryDirectory();
    NSLog(@"%@", path);

plist文件

plist文件是将某些特定的类，通过xml文件的方式保存在目录中。

可以被序列化的类型只有如下几种：

NSArray;
NSMutableArray;
NSDictionary;
NSMutableDictionary;
NSData;
NSMutableData;
NSString;
NSMutableString;
NSNumber;
NSDate;

1.获得文件路径

    NSString *path = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject;
    NSString *fileName = [path stringByAppendingPathComponent:@"123.plist"];

2.存储

NSArray *array = @[@"123", @"456", @"789"];
[array writeToFile:fileName atomically:YES];

3.读取

NSArray *result = [NSArray arrayWithContentsOfFile:fileName];
NSLog(@"%@", result);

4.注意

• 只有以上列出的类型才能使用plist文件存储。
• 存储时使用writeToFile: atomically:方法。 其中atomically表示是否需要先写入一个辅助文件，再把辅助文件拷贝到目标文件地址。这是更安全的写入文件方法，一般都写YES。
• 读取时使用arrayWithContentsOfFile:方法。

Preference

1.使用方法

//1.获得NSUserDefaults文件
NSUserDefaults *userDefaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];

//2.向文件中写入内容
[userDefaults setObject:@"AAA" forKey:@"a"];
[userDefaults setBool:YES forKey:@"sex"];
[userDefaults setInteger:21 forKey:@"age"];
//2.1立即同步
[userDefaults synchronize];

//3.读取文件
NSString *name = [userDefaults objectForKey:@"a"];
BOOL sex = [userDefaults boolForKey:@"sex"];
NSInteger age = [userDefaults integerForKey:@"age"];

NSLog(@"%@, %d, %ld", name, sex, age);

2.注意

• 偏好设置是专门用来保存应用程序的配置信息的，一般不要在偏好设置中保存其他数据。
• 如果没有调用synchronize方法，系统会根据I/O情况不定时刻地保存到文件中。所以如果需要立即写入文件的就必须调用synchronize方法。
• 偏好设置会将所有数据保存到同一个文件中。即preference目录下的一个以此应用包名来命名的plist文件。

NSKeyedArchiver

归档在iOS中是另一种形式的序列化，只要遵循了NSCoding协议的对象都可以通过它实现序列化。由于决大多数支持存储数据的Foundation和Cocoa Touch类都遵循了NSCoding协议，因此，对于大多数类来说，归档相对而言还是比较容易实现的。

1.遵循NSCoding协议

NSCoding协议声明了两个方法，这两个方法都是必须实现的。一个用来说明如何将对象编码到归档中，另一个说明如何进行解档来获取一个新对象。

• 遵循协议和设置属性

    //1.遵循NSCoding协议 
    @interface Person : NSObject <NSCoding>
  
    //2.设置属性
    @property (strong, nonatomic) UIImage *avatar;
    @property (copy, nonatomic) NSString *name;
    @property (assign, nonatomic) NSInteger age;
  
    @end

• 实现协议方法

    //解档
    - (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
        if ([super init]) {
            self.avatar = [aDecoder decodeObjectForKey:@"avatar"];
            self.name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
            self.age = [aDecoder decodeIntegerForKey:@"age"];
        }
  
        return self;
    }
  
    //归档
    - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
        [aCoder encodeObject:self.avatar forKey:@"avatar"];
        [aCoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];
        [aCoder encodeInteger:self.age forKey:@"age"];
    }

• 特别注意

  如果需要归档的类是某个自定义类的子类时，就需要在归档和解档之前先实现父类的归档和解档方法。即 [super encodeWithCoder:aCoder] 和 [super initWithCoder:aDecoder] 方法;

2.使用

• 需要把对象归档是调用NSKeyedArchiver的工厂方法 archiveRootObject: toFile: 方法。

    NSString *file = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"person.data"];
  
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.avatar = self.avatarView.image;
    person.name = self.nameField.text;
    person.age = [self.ageField.text integerValue];
  
    [NSKeyedArchiver archiveRootObject:person toFile:file];

• 需要从文件中解档对象就调用NSKeyedUnarchiver的一个工厂方法 unarchiveObjectWithFile: 即可。

    NSString *file = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"person.data"];
  
    Person *person = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:file];
    if (person) {
       self.avatarView.image = person.avatar;
       self.nameField.text = person.name;
       self.ageField.text = [NSString stringWithFormat:@"%ld", person.age];
    }

3.注意

• 必须遵循并实现NSCoding协议
• 保存文件的扩展名可以任意指定
• 继承时必须先调用父类的归档解档方法

SQLite3

之前的所有存储方法，都是覆盖存储。如果想要增加一条数据就必须把整个文件读出来，然后修改数据后再把整个内容覆盖写入文件。所以它们都不适合存储大量的内容。

1.字段类型

表面上SQLite将数据分为以下几种类型：

• integer : 整数
• real : 实数（浮点数）
• text : 文本字符串
• blob : 二进制数据，比如文件，图片之类的

实际上SQLite是无类型的。即不管你在创表时指定的字段类型是什么，存储是依然可以存储任意类型的数据。而且在创表时也可以不指定字段类型。SQLite之所以什么类型就是为了良好的编程规范和方便开发人员交流，所以平时在使用时最好设置正确的字段类型！主键必须设置成integer

2. 准备工作

准备工作就是导入依赖库啦，在iOS中要使用SQLite3，需要添加库文件：libsqlite3.dylib并导入主头文件，这是一个C语言的库，所以直接使用SQLite3还是比较麻烦的。

3.使用

• 创建数据库并打开

  操作数据库之前必须先指定数据库文件和要操作的表，所以使用SQLite3，首先要打开数据库文件，然后指定或创建一张表。

  /**
  *  打开数据库并创建一个表
  */
  - (void)openDatabase {
  
     //1.设置文件名
     NSString *filename = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"person.db"];
  
     //2.打开数据库文件，如果没有会自动创建一个文件
     NSInteger result = sqlite3_open(filename.UTF8String, &_sqlite3);
     if (result == SQLITE_OK) {
         NSLog(@"打开数据库成功！");
  
         //3.创建一个数据库表
         char *errmsg = NULL;
  
         sqlite3_exec(_sqlite3, "CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_person(id integer primary key autoincrement, name text, age integer)", NULL, NULL, &errmsg);
         if (errmsg) {
             NSLog(@"错误：%s", errmsg);
         } else {
             NSLog(@"创表成功！");
         }
  
     } else {
         NSLog(@"打开数据库失败！");
     }
  }

• 执行指令

  使用 sqlite3_exec() 方法可以执行任何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。

  /**
  *  往表中插入1000条数据
  */
  - (void)insertData {
  
  NSString *nameStr;
  NSInteger age;
  for (NSInteger i = 0; i < 1000; i++) {
    nameStr = [NSString stringWithFormat:@"Bourne-%d", arc4random_uniform(10000)];
    age = arc4random_uniform(80) + 20;
  
    NSString *sql = [NSString stringWithFormat:@"INSERT INTO t_person (name, age) VALUES(‘%@‘, ‘%ld‘)", nameStr, age];
  
    char *errmsg = NULL;
    sqlite3_exec(_sqlite3, sql.UTF8String, NULL, NULL, &errmsg);
    if (errmsg) {
        NSLog(@"错误：%s", errmsg);
    }
  }
  
  NSLog(@"插入完毕！");
  }

• 查询指令

  前面说过一般不使用 sqlite3_exec() 方法查询数据。因为查询数据必须要获得查询结果，所以查询相对比较麻烦。示例代码如下：

  • sqlite3_prepare_v2() : 检查sql的合法性
  • sqlite3_step() : 逐行获取查询结果，不断重复，直到最后一条记录
  • sqlite3_coloum_xxx() : 获取对应类型的内容，iCol对应的就是SQL语句中字段的顺序，从0开始。根据实际查询字段的属性，使用sqlite3_column_xxx取得对应的内容即可。
  • sqlite3_finalize() : 释放stmt

  /**
  *  从表中读取数据到数组中
  */
  - (void)readData {
     NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1000];
     char *sql = "select name, age from t_person;";
     sqlite3_stmt *stmt;
  
     NSInteger result = sqlite3_prepare_v2(_sqlite3, sql, -1, &stmt, NULL);
     if (result == SQLITE_OK) {
         while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW) {
  
             char *name = (char *)sqlite3_column_text(stmt, 0);
             NSInteger age = sqlite3_column_int(stmt, 1);
  
             //创建对象
             Person *person = [Person personWithName:[NSString stringWithUTF8String:name] Age:age];
             [mArray addObject:person];
         }
         self.dataList = mArray;
     }
     sqlite3_finalize(stmt);
  }

4.总结

总得来说，SQLite3的使用还是比较麻烦的，因为都是些c语言的函数，理解起来有些困难。不过在一般开发过程中，使用的都是第三方开源库 FMDB，封装了这些基本的c语言方法，使得我们在使用时更加容易理解，提高开发效率。

FMDB

1.简介

FMDB是iOS平台的SQLite数据库框架，它是以OC的方式封装了SQLite的C语言API，它相对于cocoa自带的C语言框架有如下的优点:

• 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

2.核心类

FMDB有三个主要的类：

• 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

3.打开数据库

和c语言框架一样，FMDB通过指定SQLite数据库文件路径来创建FMDatabase对象，但FMDB更加容易理解，使用起来更容易，使用之前一样需要导入sqlite3.dylib。打开数据库方法如下：

NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"person.db"];

FMDatabase *database = [FMDatabase databaseWithPath:path];    
if (![database open]) {
    NSLog(@"数据库打开失败！");
}

值得注意的是，Path的值可以传入以下三种情况：

• 具体文件路径，如果不存在会自动创建

• 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

• 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

4.更新

在FMDB中，除查询以外的所有操作，都称为“更新”, 如：create、drop、insert、update、delete等操作，使用executeUpdate:方法执行更新：

//常用方法有以下3种：   
- (BOOL)executeUpdate:(NSString*)sql, ...
- (BOOL)executeUpdateWithFormat:(NSString*)format, ...
- (BOOL)executeUpdate:(NSString*)sql withArgumentsInArray:(NSArray *)arguments

//示例
[database executeUpdate:@"CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_person(id integer primary key autoincrement, name text, age integer)"];   

//或者  
[database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES(?, ?)", @"Bourne", [NSNumber numberWithInt:42]];

5.查询

查询方法也有3种，使用起来相当简单：

- (FMResultSet *)executeQuery:(NSString*)sql, ...
- (FMResultSet *)executeQueryWithFormat:(NSString*)format, ...
- (FMResultSet *)executeQuery:(NSString *)sql withArgumentsInArray:(NSArray *)arguments

查询示例：

//1.执行查询
FMResultSet *result = [database executeQuery:@"SELECT * FROM t_person"];

//2.遍历结果集
while ([result next]) {
    NSString *name = [result stringForColumn:@"name"];
    int age = [result intForColumn:@"age"];
}

6.线程安全

在多个线程中同时使用一个FMDatabase实例是不明智的。不要让多个线程分享同一个FMDatabase实例，它无法在多个线程中同时使用。 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。所以，请使用 FMDatabaseQueue，它是线程安全的。以下是使用方法：

• 创建队列。

FMDatabaseQueue *queue = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:aPath];

• 使用队列

[queue inDatabase:^(FMDatabase *database) {    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_1", [NSNumber numberWithInt:1]];    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_2", [NSNumber numberWithInt:2]];    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_3", [NSNumber numberWithInt:3]];      

          FMResultSet *result = [database executeQuery:@"select * from t_person"];    
         while([result next]) {   

         }    
}];

而且可以轻松地把简单任务包装到事务里：

[queue inTransaction:^(FMDatabase *database, BOOL *rollback) {    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_1", [NSNumber numberWithInt:1]];    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_2", [NSNumber numberWithInt:2]];    
          [database executeUpdate:@"INSERT INTO t_person(name, age) VALUES (?, ?)", @"Bourne_3", [NSNumber numberWithInt:3]];      

          FMResultSet *result = [database executeQuery:@"select * from t_person"];    
             while([result next]) {   

             }   

           //回滚
           *rollback = YES;  
    }];

FMDatabaseQueue 后台会建立系列化的G-C-D队列，并执行你传给G-C-D队列的块。这意味着 你从多线程同时调用调用方法，GDC也会按它接收的块的顺序来执行。