iOS数据库技术进阶
iOS数据库技术进阶
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数据库的技术选型一直是个令人头痛的问题，之前很长一段时间我都是使用的FMDB，做一些简单的封装。有使用过synchronized同步，也有用FMDB的DB Queue总之，差强人意。
缺点
FMDB只是将SQLite的C接口封装成了ObjC接口，没有做太多别的优化，即所谓的胶水代码(Glue Code)。使用过程需要用大量的代码拼接SQL、拼装Object，每一个表都要写一堆增删改查，并不方便。
数据库版本升级不友好，特别是第一次安装时会把所有的数据库升级代码都跑一遍。
优化
1.自动建表建库：开发者可以便捷地定义数据库表和索引，并且无须写一坨胶水代码拼装对象。
2.开发者无须拼接字符串，即可完成SQL的条件、排序、过滤、更新等等语句。
3.多线程高并发：基本的增删查改等接口都支持多线程访问，开发者无需操心线程安全问题
4.多级缓存，表数据，db信息，队列等等，都会缓存。
以上说的几点我会用微信读书开源的GYDatacenter为例，在下面详细介绍其原理和逻辑。
更加深入的优化：
加密：WCDB提供基于SQLCipher的数据库加密。
损坏修复: WCDB内建了Repair Kit用于修复损坏的数据库。
反注入: WCDB内建了对SQL注入的保护
腾讯前一阵开源的微信数据库WCDB包括了上面的所有优化
我以前分享的SQLite大量数据表的优化
如果你对ObjC的Runtime不是很了解，建议你先阅读我以前写的：RunTime理解与实战之后再阅读下面的内容
GYDatacenter
1.可以用pod或者Carthage集成GYDatacenter。然后使你的模型类继承GYModelObject：
@interface Employee : GYModelObject
@property (nonatomic, readonly, assign) NSInteger employeeId;
@property (nonatomic, readonly, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, readonly, strong) NSDate *dateOfBirth;
@property (nonatomic, readonly, strong) Department *department;
@end
2.重写父类的方法
+ (NSString *)dbName {
return @"GYDataCenterTests";
}
+ (NSString *)tableName {
return @"Employee";
}
+ (NSString *)primaryKey {
return @"employeeId";
}
+ (NSArray *)persistentProperties {
static NSArray *properties = nil;
if (!properties) {
properties = @[
@"employeeId",
@"name",
@"dateOfBirth",
@"department"
];
});
return properties;
}
3.然后你就可以像下面这样保存和查询model类的数据了：
Employee *employee = ...
[employee save];
employee = [Employee objectForId:@1];
NSArray *employees = [Employee objectsWhere:@"WHERE employeeId < ?
ORDER BY employeeId" arguments:@[ @10 ]];
model的核心是实现GYModelObjectProtocol协议
#import <Foundation/Foundation.h>
typedef NS_ENUM(NSUInteger, GYCacheLevel) {
GYCacheLevelNoCache, //不缓存
GYCacheLevelDefault, //内存不足优先清理
GYCacheLevelResident //常驻
};
@protocol GYModelObjectProtocol <NSObject>
@property (nonatomic, getter=isCacheHit, readonly) BOOL cacheHit;
@property (nonatomic, getter=isFault, readonly) BOOL fault;
@property (nonatomic, getter=isSaving, readonly) BOOL saving;
@property (nonatomic, getter=isDeleted, readonly) BOOL deleted;
+ (NSString *)dbName; //db名
+ (NSString *)tableName; //表名
+ (NSString *)primaryKey; //主键
+ (NSArray *)persistentProperties; //入表的列
+ (NSDictionary *)propertyTypes; //属性类型
+ (NSDictionary *)propertyClasses; //属性所在的类
+ (NSSet *)relationshipProperties; //关联属性
+ (GYCacheLevel)cacheLevel; //缓存级别
+ (NSString *)fts; //虚表
@optional
+ (NSArray *)indices; //索引
+ (NSDictionary *)defaultValues; //列 默认值
+ (NSString *)tokenize; //虚表令牌
@end
自动建表建库，更新表字段
只要你定义好了你的模型类的属性，当你准备对表数据进行增删改查操作的时候，你不需要手动的去创建表和数据库，你应该调用统一的建表接口。
如果表已经建好了，当你增加表字段（persistent properties），GYDataCenter也会自动给你更新。我画了一个图：
注意：⚠️However, GYDataCenter CANNOT delete or rename an existing column. If you plan to do so, you need to create a new table and migrate the data yourself.
GYDataCenter不能删除和重命名已经存在的列，如果你一定要这么做，需要重新建一张表并migrate数据。
GYDataCenter还可以自动的管理索引（indices），缓存（cacheLevel），事务等等。
以查询为例：
NSArray *employees = [Employee objectsWhere:@"WHERE employeeId <
? ORDER BY employeeId" arguments:@[ @10 ]];
不需要为每一个表去写查询接口，只要在参数中写好条件即可。开发者无须拼接字符串，即可完成SQL的条件、排序、过滤、更新等等语句。
思考
NSArray *array = [DeptUser objectsWhere:
@",userinfo where deptUsers.uid = userinfo.uid" arguments:nil];
如果参试这样写联合查询，会产生一个错误！
原因是：查询结果FMResultSet是按index解析通过KVC赋值modelClass的属性。
你可以通过指定arguments或者调用指定的联合查询接口joinObjectsWithLeftProperties来解决这个问题
下面是我在其源码中写了一个按字段解析方式来验证这个问题，有兴趣的可以看一下。
- (void)setProperty:(NSString *)property ofObject:object withResultSet:(FMResultSet *)resultSet{
Class<GYModelObjectProtocol> modelClass = [object class];
GYPropertyType propertyType = [[[modelClass propertyTypes] objectForKey:property] unsignedIntegerValue];
Class propertyClass;
if (propertyType == GYPropertyTypeRelationship) {
propertyClass = [[modelClass propertyClasses] objectForKey:property];
propertyType = [[[propertyClass propertyTypes] objectForKey:[propertyClass primaryKey]] unsignedIntegerValue];
}
id value = nil;
if (![self needSerializationForType:propertyType]) {
if (propertyType == GYPropertyTypeDate) {
value = [resultSet dateForColumn:property];
} else {
value = [resultSet objectForColumnName:property];
}
} else {
NSData *data = [resultSet dataForColumn:property];
if (data.length) {
if (propertyType == GYPropertyTypeTransformable) {
Class propertyClass = [[modelClass propertyClasses] objectForKey:property];
value = [propertyClass reverseTransformedValue:data];
} else {
value = [self valueAfterDecodingData:data];
}
if (!value) {
NSAssert(NO, @"database=%@, table=%@, property=%@", [modelClass dbName], [modelClass tableName], property);
}
}
}
if ([value isKindOfClass:[NSNull class]]) {
value = nil;
}
if (propertyClass) {
id cache = [_cacheDelegate objectOfClass:propertyClass id:value];
if (!cache) {
cache = [[(Class)propertyClass alloc] init];
[cache setValue:value forKey:[propertyClass primaryKey]];
[cache setValue:@YES forKey:@"fault"];
[_cacheDelegate cacheObject:cache];
}
value = cache;
}
if (value) {
[object setValue:value forKey:property];
}
}
多线程高并发
多线程同步FMDB已经给我们提供了FMDatabaseQueue，我们可以进一步封装为同步和异步 。
- (void)asyncInDatabase:(void (^)(FMDatabase *db))block {
FMDatabaseQueue *currentSyncQueue = (__bridge id)dispatch_get_specific(kDatabaseQueueSpecificKey);
FMDBRetain(self);
dispatch_block_t task = ^() {
FMDatabase *db = [self database];
block(db);
if ([db hasOpenResultSets]) {
NSLog(@"Warning: there is at least one open result set around after performing [FMDatabaseQueue asyncInDatabase:]");
#ifdef DEBUG
NSSet *openSetCopy = FMDBReturnAutoreleased([[db valueForKey:@"_openResultSets"] copy]);
for (NSValue *rsInWrappedInATastyValueMeal in openSetCopy) {
FMResultSet *rs = (FMResultSet *)[rsInWrappedInATastyValueMeal pointerValue];
NSLog(@"query: '%@'", [rs query]);
}
#endif
}
};
if (currentSyncQueue == self) {
task();
} else {
dispatch_async(_queue, task);
}
FMDBRelease(self);
}
- (void)syncInDatabase:(void (^)(FMDatabase *db))block {
FMDatabaseQueue *currentSyncQueue = (__bridge id)dispatch_get_specific(kDatabaseQueueSpecificKey);
FMDBRetain(self);
dispatch_block_t task = ^() {
FMDatabase *db = [self database];
block(db);
if ([db hasOpenResultSets]) {
NSLog(@"Warning: there is at least one open result set around after performing [FMDatabaseQueue syncInDatabase:]");
#ifdef DEBUG
NSSet *openSetCopy = FMDBReturnAutoreleased([[db valueForKey:@"_openResultSets"] copy]);
for (NSValue *rsInWrappedInATastyValueMeal in openSetCopy) {
FMResultSet *rs = (FMResultSet *)[rsInWrappedInATastyValueMeal pointerValue];
NSLog(@"query: '%@'", [rs query]);
}
#endif
}
};
if (currentSyncQueue == self) {
task();
} else {
dispatch_sync(_queue, task);
}
FMDBRelease(self);
}
FMDatabaseQueue已经帮你解决了线程同步死锁问题，并且并行队列，可以高并发。微信读书的开发团体之前也说过暂时并没有遇到队列瓶颈，相信FMDatabaseQueue还是值得信赖的。
dispatch_sync(queue,task) 会阻塞当前线程, 直到queue完成了你给的task。
缓存
多级缓存：我们应该在数据表（model），数据库信息，dbQueue，等建立多级缓存。model用字典缓存，其他可以用dispatch_get_specific或者运行时objc_setAssociatedObject关联。
当然，缓存必须是可控的。有一个全局控制开关和清除机制，我们查询时，如果model有缓存就取缓存，没有就读DB并添加缓存。并且在更新表数据或者删除时，更新缓存。
注意⚠️ 默认属性都是readonly，因为每一个数据表都会有一个缓存。如果你需要改变model的属性值，你必须加同步锁🔒。或者像下面这样：
@interface Employee : GYModelObject @property (atomic, assign) NSInteger employeeId; @property (atomic, strong) NSString *name; @property (atomic, strong) NSDate *dateOfBirth; @property (atomic, strong) Department *department; @end
Relationship & Faulting
像前面的Employee类，Department类是它的一个属性，这叫做Relationship（关联）。需要在.m文件中动态实现
@dynamic department;
//use
[employee save];
[employee.department save];
当你查询Employee时，Department属性仅仅是用Department表的主键当占位符。当你employee.department.xx访问department的属性时，会自动动态的加载department的信息，这叫做Faulting。减少您的应用程序使用的内存数量,提高查询速度。
有兴趣的可以研究腾讯前一阵开源的微信数据库WCDB，或者等我下一次分享。
