iOS 数据存储（五） -持久化 Core Data

一、简介

Core Data 是苹果官方提供的管理数据层对象的框架，它提供了对象—关系映射（ORM）的功能，即能够将 Objective-C 对象转化成数据，保存在 SQLite 数据库文件中，也能够将保存在数据库中的数据还原成 Objective-C 对象。在此数据操作期间，不需要编写任何 SQL 语句。Core Data 针对对象生命周期，以及持久化的对象图管理（object graph management）中的一些常见问题提供了解决方案。CoreData 的主要任务是负责数据更改的管理、序列化到磁盘、最小化内存占用以及查询数据。

Core Data 比 SQLite 做了更进一步的封装，SQLite 提供了数据的存储模型，并提供了一系列 API，你可以通过 API 读写数据库，去处理想要处理的数据。但是 SQLite 存储的数据和你编写代码中的数据（比如一个类的对象）并没有内置的联系，必须你自己编写代码去一一对应。
而 Core Data 却可以解决一个数据在持久化层和代码层的一一对应关系。也就是说，你处理一个对象的数据后，通过保存接口，它可以自动同步到持久化层里，而不需要你去实现额外的代码。

iOS10 中利用 NSPersistentContainer
iOS10 之前涉及 NSManagedObjectContext、NSPersistentStoreCoordinator、NSManagedObjectModel、NSPersistentStore 这些类。

1.Core Data Stack

说是一个对象的集合，由4个主要对象构成：

• managed object context (NSManagedObjectContext)
• persistent store coordinator (NSPersistentStoreCoordinator)
• managed object model (NSManagedObjectModel)
• persistent container (NSPersistentContainer)

Core Data Stack，就是进行数据增删查改、保存的工作台，Apple 提供这样一个工作台，让你方便进行数据的保存。无需关心实现细节。

2.Persistent Container

NSPersistentContainer 是iOS 10、 macOS 10.12 之后才出现的新类。引入这个新类的目的之一，就是为了简化创建 Core Data Stack 这个工作台的过程。所以，在 iOS10 之前，创建 Core Data Stack 会复杂一些。

而 Persistent Container 也有另一个新类 NSPersistentStoreDescription，可以利用这个类，进行一些定制化设置，比如自定义存储路径、设置存储数据方式等（Core Data 支持 SQLite、XML、Binary、InMemory 4中方式存储数据）。

备注：iOS10中，如果利用 NSPersistentContainer 创建 Core Data Stack，预设的是 NSSQLiteStoreType 类型。并且默认打开了自动轻量化版本迁移功能(换言之，在 iOS10 之前，需要手动进行相关设置，才能打开版本迁移功能)。

3.Managed Object Context。

可以理解为是一块内存，提供了和 Managed Objects 交互的场所。也称为：The Context 或者 MOC。NSManagedObjectContext 类实例。
备注：对数据进行删除、保存、查询，都要用到 NSManagedObjectContext 类的相关方法。

4.Managed Object Model

直观点，你可以把它理解为就是 Xcode 中后缀为 xcdatamodel 的文件。在这个文件里，你可以通过非代码、可视化的方式，定义对象、对象的属性、对象之间的关系（Core Data 把对象称呼为实体、对象的属性称呼为特性）。

Managed Object Model 就是 Core Data 中用于描述实体、实体特性、实体间关系的一套方案。

它是 NSManagenObjectModel 的类实例（也可以通过纯代码实现 .xcdatamodel文件的内容）。

Entity - 实体

NSEntityDescription 类实例，用于定义一个对象。一个实体，最少要有名字和类名(如果没有设置类名，默认是 NSManagedObject类)。

Attribute - 特性

实体特性 NSAttributeDescription 类实例。就是 Entity 的特性，对应 App 中的创建类时的属性。

Relationship - 关系

实体关系 NSRelationshipDescription 类实例。用于描述 Entity 之间的关系。

5.Managed Object。

就是需要保存的数据，是 NSManagenObject 类实例。（对应 App 中的对象）

就我的理解，Managed Object 和上面提到的 Entity，本质上是同一个东西，就是你的数据对象，只不过是在可视化操作和纯代码操作中的不同称谓。

6.Persistent Store Coordinator

协调 Context 和 Persistent Store 的一个角色。NSPersistentStoreCoordinator 类实例。
如果只是对数据进行简单的增删查改，我们并不需要接触到这个类。

7.Persistent Store

可以理解为保存数据的地方。用于设置保存数据的方式、以及保存的路径等。（保存数据的方式指 SQLite、XML、Binary、InMemory 4种）。NSPersistentStore 类实例。也称为 The Store 或者 Database。

在 iOS10 之前，如果需要支持版本迁移功能，需要在创建 NSPersistentStore 类实例时，传入相应的 options 参数。而在 iOS10 中，则会自动打开版本迁移功能，并默认设置数据类型为 NSSQLiteStoreType。

版本迁移，假如修改了数据模型（比如修改了 . xcdatamodel 文件：增加了实体,增加了特性等等�），为了防止使用者在更新 App 后，由于数据模型不一致导致崩溃，需要进行一定的处理，这个处理叫版本迁移。

二、使用

1.初始化 Core Data Stack

不过由于 iOS10 新引进了 NSPersistentContainer 类，然后新建项目又可以选择勾选 Core Data 与否。所以情况变得稍稍有点复杂。

这里分三种情况：1、在既有项目（只需支持iOS10）初始化 Core Data Stack；2、在既有项目（需兼容iOS8、9、10等系统）初始化 Core Data Stack；3、新建项目时直接勾选了 Core Data。

（1）在既有项目添加 Core Data 功能（只需支持iOS10）

// 我们先声明了一个NSPersistentContainer类型的属性：persistentContainer，在适合的时间调用initWithName:对其初始化
// 这里的Name参数，需要和后续创建的.xcdatamodeld模型文件名称一致。
_persistentContainer = [[NSPersistentContainer alloc] initWithName:@"Model"];
    
// 调用loadPersistentStoresWithCompletionHandler:方法，完成Core Data Stack的最中初始化。
// 如果不能初始化成功，在Block回调中打印错误，方便调试
[_persistentContainer loadPersistentStoresWithCompletionHandler:^(NSPersistentStoreDescription * _Nonnull description, NSError * _Nullable error) {
        
    if (error != nil) {
        NSLog(@"Fail to load Core Data Stack : %@", error);
        abort();
    }
    else {
        ...
    }
}];

分为两步：

• 初始化 NSPersistentContainer 对象
• 调用 NSPersistentContainer 的 loadPersistentStoresWithCompletionHandler: 完成初始化

（2）在既有项目初始化 Core Data Stack（需兼容iOS8、9、10等系统）

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSInteger majorVersion = [NSProcessInfo processInfo].operatingSystemVersion.majorVersion;
        
        if (majorVersion < 10) {
            // iOS10以下的系统, 用旧有的方法初始化Core Data Stack
            [self initializeCoreDataLessThaniOS10];
        }
        else {
            // iOS10的系统, 用新的方法(详见上面介绍的情况1)
            [self initializeCoreData];
        }
    }
    return self;
}


- (void)initializeCoreDataLessThaniOS10 {
    // Get managed object model(拿到模型文件,也就是.xcdatamodeld文件(我们会在初始化完Core data Stack后创建))
    NSURL *modelURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"Model" withExtension:@"momd"];
    NSManagedObjectModel *mom = [[NSManagedObjectModel alloc] initWithContentsOfURL:modelURL];
    NSAssert(mom != nil, @"Error initalizing Managed Object Model");
    
    // Create persistent store coordinator(创建NSPersistentStoreCoordinator对象(需要传入上述创建的NSManagedObjectModel对象))
    NSPersistentStoreCoordinator *psc = [[NSPersistentStoreCoordinator alloc] initWithManagedObjectModel:mom];
    
    // Creat managed object context(创建NSManagedObjectContext对象(_context是声明在.h文件的属性——因为其他类也要用到这个属性))
    _context = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSMainQueueConcurrencyType];
    
    // assgin persistent store coordinator(赋值persistentStoreCoordinator)
    _context.persistentStoreCoordinator = psc;
    
    // Create .sqlite file(在沙盒中创建.sqlite文件)
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
    NSURL *documentsURL = [[fileManager URLsForDirectory:NSDocumentDirectory inDomains:NSUserDomainMask] lastObject];
    NSURL *storeURL = [documentsURL URLByAppendingPathComponent:@"DataModel.sqlite"];
    
    // Create persistent store(异步创建NSPersistentStore并add到NSPersistentStoreCoordinator对象中，作用是设置保存的数据类型(NSSQLiteStoreType)、保存路径、是否支持版本迁移等)
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        // 用于支持版本迁移的参数
        NSDictionary *options = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
                                 [NSNumber numberWithBool:YES], NSMigratePersistentStoresAutomaticallyOption,
                                 [NSNumber numberWithBool:YES], NSInferMappingModelAutomaticallyOption, nil];
        NSError *error = nil;
        NSPersistentStoreCoordinator *psc = _context.persistentStoreCoordinator;
        
        // 备注，如果options参数传nil，表示不支持版本迁移
        NSPersistentStore *store = [psc addPersistentStoreWithType:NSSQLiteStoreType
                                                     configuration:nil
                                                               URL:storeURL
                                                           options:options
                                                             error:&error];
        NSAssert(store != nil, @"Error initializing PSC: %@\n%@", [error localizedDescription], [error userInfo]);
    });
}

（3）创建项目直接勾选 Use Core Data

项目模版会在 AppDelegate 类中直接帮你初始化好 Core Data Stack。

2.创建 managed object model

选择 Core Data 栏目下的 Data Model ，就可以创建一个 .xcdatamodeld 模型文件。
自己创建的默认系统提供的命名为 Model.xcdatamodeld。
添加实体、实体的特性、关系：

（1）Entity

当在 Xcode 中点击 Model.xcdatamodeld 时，会看到编辑视图 Add Entity。

如果把数据模型文件比作数据库中的“库”，那么 Entity 就相当于库里的实体。
假设我这个数据模型是用来存放图书馆信息的，那么很自然的，我会想建立一个叫 Book 的 Entity。

（2） Attributes

当建立一个名为 Book 的 Entity 时，会看到视图中有栏写着 Attributes，我们知道，当我们定义一本书时，自然要定义书名，书的编码等信息。这部分信息叫 Attributes，即书的属性。

（3） Relationship

在我们使用 Entity 编辑时，除了看到了Attributes 一栏，还看到下面有 Relationships 一栏

在 Reader 的 Relationship 下点击 + 号键。然后在Relationship 栏的名字上填 borrow，表示读者和书的关系是“借阅”，在 Destination 栏选择 Book，这样，读者和书籍的关系就确立了。
对于第三栏，Inverse，需要创建 Book 的 Relationship 后在关联。

选择 Book 的一栏，在 Relationship 下添加新的 borrowBy，Destination 是 Reader，这时候点击 Inverse 一栏，会发现弹出了 borrow，直接点上。

那么在 Reader 的 Relationship 中，我们会发现 Inverse 一栏会自动补齐为 borrowBy。因为电脑这时候已经完全理解了双方的关系，自动做了补齐。

一对一和一对多 - to one和to many

我们建立 Reader 和 Book 之间的联系的时候，发现他们的联系逻辑之间还漏了一个环节。
假设一本书被一个读者借走了，它就不能被另一个读者借走，而当一个读者借书时，却可以借很多本书。
也就是说，一本书只能对应一个读者，而一个读者却可以对应多本书。
这就是 一对一 → to one 和 一对多 → to many 。

3.创建 NSManagedObject 子类

（1）方法1

直接 Command + N 创建一个新类，继承 NSManagedObject 类，然后定义的属性和模型文件中的一致。

（2）方法2

选中对应的实体，然后 Editor > Create NSManagedObject Subclass...，系统自动生成 NSManagedObject 子类。
这种方法，如果有一对多的关系，会生成 2 个Category（Core Data生成的 NSManagedObject 子类，都是以 Category 形式存在的）
CoreDataProperties：生成实体中 Attributes 对应的属性。Relationships 也会生成对应的属性：一对多关系是 NSSet/NSOrderSet 类型属性（本质是个集合），一对一关系则是非集合的对象类型属性。
CoreDataGeneratedAccessors 其实就是一系列增加、删除 NSOrderSet/NSSet里元素的方法。（如果没有对多关系，不会有这个 Category）