认识CoreData-初识CoreData

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` 这段时间公司一直比较忙,和组里小伙伴一起把公司项目按照之前逻辑重写了一下。由于项目比较大,还要兼顾之前项目的迭代和其他项目,目前为止只写完第一阶段。
之前项目本地持久化方案主要用的是 SQLite,这次重写项目打算换一种持久化方案,于是我们经过讨论选择了苹果的“亲儿子”CoreData。
在使用 CoreData 的过程中,我也是一边学习一边实践。在学习的过程中,一些写的质量比较高的博客对我的帮助也很大,例如 objc.io 等博客,在这里就不一一列举出来了,非常感谢这些作者。`

` 先不说项目中用不用得到,其实很多人都是不了解 CoreData 的,但是经过我的学习发现 CoreData 还是挺不错的。所以正如这系列文章的名字一样 - 认识 CoreData,打算写这系列文章来认识一下 CoreData。
这系列博客将从简单到复杂的来讲一下 CoreData,其中除了基础使用还会包括多线程、批量数据处理等内容,这些很多都是我公司项目开发过程中接触到的,我们也设想了一些极端的情况,解决方案都会体现在这系列博客中。`

` 本人接触 CoreData 时间并不长,只是专门花了一段时间学习 CoreData。
本系列文章偏重于通过图形化界面使用 CoreData,不会全部采取纯代码进行 CoreData 的所有操作,而且那样操作起来也确实比较麻烦,反而就失去了 CoreData 的优势和本质。`

文章中如有疏漏或错误,还请各位及时提出,谢谢!????


写在前面

CoreData 中有一些常用的类,称呼可能各不相同。所以这里先约定一些关键字,以便理解后面的一些内容,这些约定很多都是出现在苹果的官方文档中的。
NSPersistentStoreCoordinator(Persistent Store Coordinator),缩写为 PSC
NSManagedObjectContext(Managed Object Context),缩写为MOC
NSManagedObjectModel(Managed Object Model),缩写为MOM
NSManagedObject 及其子类,根据英文翻译和其作用,称之为 托管对象
后缀名为 .xcdatamodeld 的文件,因为存储着所有实体的数据结构和表示,所以称之为 模型文件

什么是 CoreData?

简单介绍一下

CoreData出现在 iOS3 中,是苹果推出的一个数据存储框架。CoreData提供了一种对象关系映射 (ORM) 的存储关系,类似于 Java 的 hibernate 框架。CoreData可以将 OC 对象存储到数据库中,也可以将数据库中的数据转化为 OC 对象,在这个过程中不需要手动编写任何 SQL 语句,这是系统帮我们完成。

CoreData最大的优势就是使用过程中不需要编写任何 SQL 语句,CoreData封装了数据库的操作过程,以及数据库中数据和 OC 对象的转换过程。所以在使用 CoreData 的过程中,很多操作就像是对数据库进行操作一样,也有过滤条件、排序等操作。

这就相当于 CoreData 完成了 Model 层的大量工作,例如 Model 层的表示和持久化,有效的减少了开发的工作量,使 Model 层的设计更加面向对象。

CoreData 好用吗?

之前听人说过,CoreData比较容易入手,但是很难学精。这也是很多人说 CoreData 不好用的原因之一,只是因为使用方式有问题,或者说并没有真正掌握CoreData

如果从性能上来说,CoreDataSQLite 确实略差一些。但是对于移动端来说,并不需要大型网站的高并发 ,所以这点性能差别几乎是没有影响的,所以这点可以忽略不计。在后面的文章中,将会给出CoreData 的优点和缺点对比,以及详细的性能测评。

CoreData 主要的几个类
  • NSManagedObjectContext

托管对象上下文,进行数据操作时大多都是和这个类打交道。

  • NSManagedObjectModel

托管对象模型,一个托管对象模型关联一个模型文件(.xcdatamodeld),存储着数据库的数据结构。

  • NSPersistentStoreCoordinator

持久化存储协调器,负责协调存储区和上下文之间的关系。

  • NSManagedObject

托管对象类 ,所有CoreData 中的托管对象都必须继承自当前类,根据实体创建托管对象类文件。

CoreData 简单创建流程
  1. 模型文件操作

1.1 创建模型文件,后缀名为 .xcdatamodeld。创建模型文件之后,可以在其内部进行添加实体等操作(用于表示数据库文件的数据结构)
1.2 添加实体(表示数据库文件中的表结构),添加实体后需要通过实体,来创建托管对象类文件。
1.3 添加属性并设置类型,可以在属性的右侧面板中设置默认值等选项。(每种数据类型设置选项是不同的)
1.4 创建获取请求模板、设置配置模板等。
1.5 根据指定实体,创建托管对象类文件(基于NSManagedObject 的类文件)

  1. 实例化上下文对象

2.1 创建托管对象上下文(NSManagedObjectContext)
2.2 创建托管对象模型(NSManagedObjectModel)
2.3 根据托管对象模型,创建持久化存储协调器(NSPersistentStoreCoordinator)
2.4 关联并创建本地数据库文件,并返回持久化存储对象(NSPersistentStore)
2.5 将持久化存储协调器赋值给托管对象上下文,完成基本创建。

CoreData 结构

CoreData 的结构构成

之前看到过几张介绍 CoreData 结构的图片,感觉其表示的结构比较清晰。可以通过这几张图片初步认识一下CoreData,在后面的文章中还会对这几个类进行详细解释。

上图中是初始化 MOC 所涉及到的一些类,由这些类实例化并最终构成可以使用的 MOC。图中编号是实例化一个具备数据处理能力的MOC 过程,这个过程和上面介绍过的实例化上下文对象相同。

PSC 创建并关联本地数据库,并设置为 MOCpersistentStoreCoordinator属性后,MOC就具备对当前存储区所有托管对象操作的能力。但是需要注意的是,MOC对托管对象是 懒加载 的,在使用时才会被加载到 MOC 的缓存中。

MOM对象加载模型文件后,获取到模型文件中所有实体的构成结构。由于 MOM 中存储着模型文件的结构,PSC需要通过 MOM 对象实例化本地数据库。

所有属性都存在 Entity 中,以及有关联关系的属性和请求模板,这都会在后面的章节中讲到。

可以通过 Entity 创建继承自 NSManagedObject 类的文件,这个文件就是开发中使用的托管对象,具备模型对象的表示功能,CoreData的本地持久化都是通过这个类及其子类完成的。

持久化存储调度器

CoreData 的整体结构中,主要分为两部分。一个是 NSManagedObjectContext 管理的模型部分,管理着所有 CoreData 的托管对象。一个是 SQLite 实现的本地持久化部分,负责和 SQL 数据库进行数据交互,主要由 NSPersistentStore 类操作。这就构成了 CoreData 的大体结构。

从图中可以看出,这两部分都是比较独立的,两部分的交互由一个持久化存储调度器 (NSPersistentStoreCoordinator) 来控制。上层 NSManagedObjectContext 存储的数据都是交给持久化调度器,由调度器调用具体的持久化存储对象 (NSPersistentStore) 来操作对应的数据库文件,NSPersistentStore负责存储的实现细节。这样就很好的将两部分实现了分离。

个人随想

对于 CoreData 的整体结构,因为 CoreData 底层存储本来就是用 SQLite 实现的,所以我用 CoreData 的结构和 SQLite 对比了一下,发现还是很多相似之处的。

.xcdatamodeld文件代表着数据库文件结构,通过 .xcdatamodeld 编译后的 .momd 文件生成数据库。每个实体代表一张数据表,实体之间的关联关系就是 SQLite 的外键。

下图就是 CoreData 底层存储的结构,用红圈圈住的部分指向关联表的主键下标。例如 1 就指向关联表的主键下标为 1 的行。

CoreData 杂谈

CoreData 数据存储安全

CoreData本质还是使用 SQLite 进行存储,并没有另外提供加密功能,具体的数据加解密还需要自己完成。

CoreData 在硬盘上的数据存储结构

通过 PSC 指定创建 SQLite 目录后,会在指定的目录下生成一个数据库文件,同时还会生成两个同名但后缀不同的文件,其中只有后缀 .sqlite 的文件是存储数据的文件。

这个数据库文件中会默认生成三个表,Z_METADATAZ_PRIMARYKEYZ_MODELCACHE,其他我们自己的表也都是 大写 Z 开头的。

在每个表中,系统还会默认生成三个字段,Z_PKZ_ENTZ_OPT三个字段,也都是 大写 Z 开头并且带下划线的。其他字段就是我们自己的字段了,大写 Z 开头但不带下划线。

CoreData 执行效率

现在市面上的大多数项目,都是使用 SQLite 作为持久化的方案,而 CoreData 的使用并不是很普遍。对于这个问题,我认为首先是很多项目开始的比较早,那时候好多 iOS 程序员都是从其他语言转过来的,更加熟悉 SQLite,所以用SQLite 比较多一些。后面如果不进行大的项目重构,就很难换其他的持久化方案了。

还有就是不熟悉 CoreData,也不想去了解和深入学习CoreData,我认为这是很大的原因。所以项目中用CoreData 的人并不多,而真正掌握 CoreData 技术的人更少。

之前听其他人说 CoreData 的执行效率不如 SQLite 高,这个如果深究的话,确实 CoreData 要比 SQLite 效率差一些,只不过并没有太大区别。CoreData本质也是在底层执行 SQL 语句,只是 CoreDataSQL语句执行逻辑比较耗时,没有手动编写 SQL 语句更加直接。我们可以将 CoreData 的调试功能打开,具体看一下 SQL 语句的执行。

这里要说一点,客户端毕竟不是服务端,不需要像服务器那样大量的数据查询,所以 CoreData 是完全可以应对客户端的查询量的。如果从灵活性来说,CoreData确实没有 SQLite 的灵活性高,一些 SQLite 的复杂功能可能也不能实现,但是就目前大多数项目来说,CoreData已经能够满足项目持久化需求了。

导致执行效率差异的原因还体现在对象转换上,CoreData在执行 SQL 语句的基础上,还多了一层将数据映射给托管对象的操作,这样得到的就是 OC 的托管对象,而 SQLite 得到的则不是。如果给 SQLite 执行完成后,也加一层创建托管对象并赋值的操作,这时候对比性能两者的差距可能就会更小了。

性能评测

下面是一篇关于 CoreDataFMDBRealm 性能测试结果的博客,最后的结果我也没有去验证,只是大致看了一下代码还是比价靠谱的。作者测试 Demo 和原文地址。

测试数据的数量是以 K 为单位,最少为 1K 的数据量。涉及到的操作主要是下面四种

  1. 新建数据库并插入 1K 条数据。
  2. 已有数据库,插入 1K 条数据。
  3. 查询总量为 10K 条数据,连续查询单次为 1K 数据。
  4. 10K条数据总量,更新其中 1K 条数据的部分字段性能。
性能评测结果:

根据测试结果可以发现,在前面两种插入操作,CoreData的性能比 FMDBRealm要快很多。

而对于查询操作,CoreData比其他两种操作耗时多很多,大概多出三四倍。这很可能和 CoreData 将查询结果的数据转为托管对象有关系,抛去 CoreData 这部分转换操作性能会比现在好很多。

而更新操作则直接基于 SQLite 封装的 FMDB 有绝对的优势,FMDB和其他两种操作差距大概是十倍左右,而其他两种操作性能差不多。当然 CoreData 也存在着上面提到的对象转换操作,CoreData抛去这步结果可能会比现在好很多。

测试图表

下面的测试数据中,取得是三次测试结果的平均值。

第三方 编号
CoreData 1
FMDB 2
Realm 3

CoreData 调试

Xcode 调试命令

CoreData本质上是对 SQLite 的一个封装,在内部将对象的持久化转化为 SQL 语句执行,可以在项目中将 CoreData 调试打开,从而可以看到 CoreDataSQL语句执行和一些其他 log 信息。

  1. 打开Product,选择Edit Scheme.
  2. 选择 Arguments,在下面的ArgumentsPassed On Launch 中添加下面两个选项。
    (1)-com.apple.CoreData.SQLDebug
    (2)1
终端调试命令

如果是在模拟器上调试程序,可以通过 sqlite3 / 数据库路径 / 命令来查看和操作数据库。
.tables 查看当前数据库文件中所有的表名
select *from tableName 执行查询的SQL 语句


好多同学都问我有 Demo 没有,其实文章中贴出的代码组合起来就是个Demo。后来想了想,还是给本系列文章配了一个简单的Demo,方便大家运行调试,后续会给所有博客的文章都加上Demo

Demo只是来辅助读者更好的理解文章中的内容,应该博客结合 Demo 一起学习,只看 Demo 还是不能理解更深层的原理 Demo 中几乎每一行代码都会有注释,各位可以打断点跟着 Demo 执行流程走一遍,看看各个阶段变量的值。

Demo 地址:刘小壮的 Github


这两天更新了一下文章,将 CoreData 系列的六篇文章整合在一起,做了一个 PDF 版的《CoreData Book》,放在我 Github 上了。PDF上有文章目录,方便阅读。

如果你觉得不错,请把 PDF 帮忙转到其他群里,或者你的朋友,让更多的人了解 CoreData,衷心感谢!????

正文完
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