Core Data学习

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Core data是Cocoa中处理数据，绑定数据的关键特性，其重要性不言而喻，但也比较复杂。Core Data相关的类比较多，初学者往往不太容易弄懂。我近期花了一周多时间，才基本入门，今天将一些要点整理出来分享：

一、Core Data框架的概述

Core Data是Cocoa里面一套非常受欢迎的框架，从Mac OS X 10.4提供以来，在10.5中引入了完善的schema迁移机制，再到iPhone OS 3.0时被引入Cocoa Touch，这套完善的框架都被认为是管理大量结构化数据所首选的Cocoa框架，尤其是因为使用Core Data能大大减少需要手工编写的代码量，就使它更受开发者欢迎了。

不过最近却出现了一些不同的声音，先是传出消息说Aperture 3.0抛弃了Core Data，改为直接操作SQLite数据库(大家联想到Apple Mail 3.0也是直接用SQLite，没有用Core Data)，但因为都是Apple内部的决定，大家只能凭空猜测理由；接下来，NetNewsWire的开发者Brent Simmons也说在NetNewsWire for iPhone里从Core Data转向用FMDB来操作SQLite数据库(FMDB是Gus Mueller编写的一层很薄的SQLite在Objective-C下的封装)，Brent给的理由就很充分了：他要做的很多操作都是对数据批量进行的，其实不需要把所有数据都保存在内存里遍历执行，那样更慢，直接交给数据库，往往一条语句就搞定了，简洁而且快速。

然后Jonathan“Wolf”Rentzsch也对此深表赞同，并推荐Aaron Hillegass的BNRPersistence框架，这个框架用Tokyo Cabinet提供了一个类似Core Data接口的数据持久化方案，最大的优点是比Core Data快得多，根据Aaron自己的测试，常见的操作都要快10 - 20倍。其实快这么多也可以理解，毕竟BNRPersistence要比Core Data轻量得多，支持的功能也少很多，加上Tokyo Cabinet这样的Key-value数据库在处理适合它的操作时，多数要比SQLite这样的关系型数据库要快。

所以突然Core Data就有点被墙倒众人推的意思，好像以前大家都知道它不好用，但都不好意思说，直到突然有经验足够丰富的开发者开头，就一涌而上开始骂了。我个人的观感是Core Data作为官方方案，给开发提供的许多便利还是不可小视的，但考虑学起来确实也不容易(所以才有人专门写本书讲Core Data )，所以新上手的Cocoa程序员不妨先考虑一下BNRPersistence, FMDB这样的方案。

那是否Core Data就该被抛弃呢？目前的争议其实有点像Web开发里到底该不该用ORM，区别是大多数Web开发者因为历史原因，对直接进行数据库操作有偏好(或者说，本能地反感ORM)，而多数Cocoa开发者则坚定支持用对象操作数据，所以长远来看，数据持久化方案在Cocoa (Touch)开发里少不了，唯一的疑问是Apple会不会继续改进Core Data的性能和接口，以拉近与第三方方案的差距，只要Apple还在不断改进，Core Data就有学习的必要。

我个人对Core Data的怨念主要是在要写的“胶水代码”上：有的时候为了方便与界面的bindings操作，不得不给Model写大量重复的胶水代码，所以如果第三方的方案如果在这方面有简化，我很乐意改用。

二、Core Data与SQLite数据库

并非严格的说, CoreData是对SQLite数据库的一个封装。

在苹果iPhone或iPad上，你可以存放数据在以下三个地方

其一是：一个或多个文件

其二是：应用的属性列表（NSUserDefaults）

其三是：内置的数据库（SQLite）

通常SQLite数据库操作的基本流程是,创建数据库,再通过定义一些字段来定义表格结构,可以利用sql语句向表格中插入记录,删除记录,修改记录,表格之间也可以建立联系。

这个过程出现了,表格的结构(schema),所有表格的结构和相互联系构成整个数据库的模型,数据库存放的方式(可以是文件或者在内存),数据库操作, sql语句(主要是查询),表格里面的记录，下面将上面说的文字,跟CoreData的类作个对应:

SQLite数据库操作	VS	CoreData的类
表格结构	-->	NSEntityDescription
数据库中所有表格和他们的联系	-->	NSManagedObjectModel
数据库存放方式	-->	NSPersistentStoreCoordin<wbr style="word-wrap:break-word">ator</wbr>
数据库操作	-->	NSManagedObjectContext
查询语句	-->	NSFetchRequest
表格的记录	-->	NSManagedObject

可能上面的对应关系并非十分严格,但确实可以帮助理解.

下面再看看CoreData的类

首先是NSEntityDescription和NSManagedObjectModel这两个非常重要的类

NSEntityDescription用来定义表格结构，所以你就可以理解NSManagedObjectModel中的setEntities:(NSArray *)entities函数大概有什么用了，通常,定义model，是用文件CoreData.xcdatamodel,可以图形化的操作.这类似用nib来创建界面。

例如：建个工程,使用coredata,模拟器运行之后,程序对应的document目录出现一个CoreData.sqlite.可以利用sqlite3命令来查看里面的表格结构：

用命令行sqlite3 CoreData.sqlite进入

>.tables

ZEVENTZ_METADATAZ_PRIMARYKEY

可以看到有表格ZEVENT,对应的CoreData.xcdatamodel文件有名字叫Event的Entity

>.schema ZEVENT

CREATE TABLE ZEVENT ( Z_PK INTEGER PRIMARY KEY, Z_ENT INTEGER, Z_OPT INTEGER, ZTIMESTAMP TIMESTAMP )；

对应的Event中有属性timeStamp,可以看到,相应的ZEVENT表格中有字段TIMESTAMP

> select * from ZEVENT

1|1|1|306295807.974966

2|1|1|306295810.981875

3|1|1|306295811.982537

这表格有三个记录,可以用来初始化三个NSManagedObject,修改了NSManagedObject, save之后也修改了表格记录。

你可以在CoreData.xcdatamodel添加新的entity,之后用sqlit3命令来查看数据库的变化。

三、深入认识Core Data框架

下面先给出一张类关系图，让我们对它有个总体的认识。

在上图中，我们可以看到有五个相关模块：

1、被管理对象模型（Managed Object Models）

Managed Object Model是描述应用程序的数据模型，这个模型包含实体（Entity），特性（Property），读取请求（Fetch Request）等。多数Core Data的功能依赖于你创建的，用来描述程序的实体及其属性、关系的模型图。

2、被管理对象和上下文(Managed Objects and Contexts)

Managed Object Context参与对数据对象进行各种操作的全过程，并监测数据对象的变化，以提供对undo/redo的支持及更新绑定到数据的UI。使用Core Data的框架，大多数的功能都可以自动实现，因为我们有managed object context（管理对象的上下文，有时直接叫"Context"）。managed object context就像是一个关卡，通过它可以访问框架底层的对象——这些对象的集合我们称之为"persistence stack"（数据持久栈）。managed object context作为程序中对象和外部的数据存储的中转站。栈的底部是persistence object stores（持久化数据存储）

3、持久化存储助理(Persistent Store Coordinator)

Persistent Store Coordinator相当于数据文件管理器，处理底层的对数据文件的读取与写入。一般我们无需与它打交道。之前提到过，程序中的对象和外部存储的数据通过Core Data框架中的一系列对象进行协调，这一系列的对象总的被称为持久存储栈(Persistence stack)。在栈顶是被管理对象上下文(Managed object context)，而栈底是持久化对象存储层(Persistence object store)。在它们之间就是持久化存储助理。

4、数据对象（Managed Object ——MO）

Managed Object数据对象，与Managed Object Context相关联。

5、控制器Controller

图中绿色的Array Controller, Object Controller, Tree Controller这些控制器，一般都是通过control+drag将Managed Object Context绑定到它们，这样我们就可以在nib中可视化地操作数据。

这些模块是怎样运作的呢？

1、应用程序先创建或读取模型文件（后缀为xcdatamodeld）生成NSManagedObjectModel对象。Document应用程序是一般是通过NSDocument或其子类NSPersistentDocument）从模型文件（后缀为xcdatamodeld）读取。

2、然后生成NSManagedObjectContext和NSPersistentStoreCoordinator对象，前者对用户透明地调用后者对数据文件进行读写。

3、NSPersistentStoreCoordinator负责从数据文件(xml, sqlite,二进制文件等)中读取数据生成Managed Object，或保存Managed Object写入数据文件。

4、NSManagedObjectContext参与对数据进行各种操作的整个过程，它持有Managed Object。我们通过它来监测Managed Object。监测数据对象有两个作用：支持undo/redo以及数据绑定。这个类是最常被用到的。

5、Array Controller, Object Controller, Tree Controller这些控制器一般与NSManagedObjectContext关联，因此我们可以通过它们在nib中可视化地操作数据对象。

四、Model class

模型有点像数据库的表结构，里面包含Entry，实体又包含三种Property：Attribute（属性），RelationShip（关系），Fetched Property（读取属性）。Model class的名字多以"Description"结尾。我们可以看出：模型就是描述数据类型以及其关系的。

主要的Model class有：

Model Classes
Managed Object Model	NSManagedObjectModel	数据模型
Entity	NSEntityDescription	抽象数据类型，相当于数据库中的表
Property	NSPropertyDescription	Entity特性，相当于数据库表中的一列
<wbr style="word-wrap:break-word">><wbr style="word-wrap:break-word">Attribute</wbr></wbr>	NSAttributeDescription	基本数值型属性（如Int16, BOOL, Date等类型的属性）
<wbr style="word-wrap:break-word">><wbr style="word-wrap:break-word">Relationship</wbr></wbr>	NSRelationshipDescriptio<wbr style="word-wrap:break-word">n</wbr>	属性之间的关系
<wbr style="word-wrap:break-word">><wbr style="word-wrap:break-word">Fetched Property</wbr></wbr>	NSFetchedPropertyDescrip<wbr style="word-wrap:break-word">tion</wbr>	查询属性（相当于数据库中的查询语句）

1）Entity - NSEntityDescription

Entity相当于数据库中的一个表，它描述一种抽象数据类型，其对应的类为NSManagedObject或其子类。

NSEntityDescription常用方法:

+insertNewObjectForEntityForName:inManagedObjectContext://工厂方法，根据给定的Entity描述，生成相应的NSManagedObject对象，并插入ManagedObjectContext中。

-managedObjectClassName//返回映射到Entity的NSManagedObject类名

-attributesByName//以名字为key，返回Entity中对应的Attributes

-relationshipsByName//以名字为key，返回Entity中对应的Relationships

2）Property – NSPropertyDescription

Property为Entity的特性，它相当于数据库表中的一列，或者XML文件中的value-key对中的key。它可以描述实体数据属性(Attribute)，Entity之间的关系(RelationShip)，或查询属性(Fetched Property)。

> Attribute - NSAttributeDescription

Attribute存储基本数据，如NSString, NSNumber or NSDate等。它可以有默认值，也可以使用正则表达式或其他条件对其值进行限定。一个属性可以是optional的。

> Relationship - NSRelationshipDescription

Relationship描述Entity，Property之间的关系，可以是一对一，也可以是一对多的关系。

> Fetched Property - NSFetchedPropertyDescription

Fetched Property根据查询谓词返回指定Entity的符合条件的数据对象。

上面说的比较抽象，举个例子来说，见图：

我们有一个CocoaDataDemo.xcdatamodeld模型文件，应用程序根据它生成一个NSManagedObjectModel对象，这个模型有三个Entity，每个Entity又可包含Attribute、Relationship和Feteched Property三种类型的Property。在本例中，Author Entity包含两个Attribute :name和email，它们对于的运行时类均为NSManagedObject；还包含一个与Post的Relationship；没有设置Feteched Property访问属性。

我们通常使用KVC机制来访问Property。下面来看代码：

[代码]c#/cpp/oc代码：

1

NSManagedObjectContext
 * context = [[NSAppdelegate]
 managedObjectContext];

2

NSManagedObject
 * author = nil;

3

4

author
 = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Author"inManagedObjectContext:
 context];

5

[author
 setValue:@"nemo@pixar.com"forKey:@"email"];

6

7

NSLog
 (@"The
 Author's email is: %@",
 [author valueForKey:@"email"]);

在上面代码中，我们先取得NSManagedObjectContext，然后调用NSEntityDescription的方法，以Author为实体模型，生成对应的NSManagedObject对象，插入NSManagedObjectContext中，然后给这个对象设置特性email的值。

五、运行时——类与对象

> Managed Object– NSManagedObject

Managed Object表示数据文件中的一条记录，每一个Managed Object在内存中对应Entity的一个数据表示。Managed Object的成员为Entity的Property所描述。

比如在上面的代码，author这个NSManagedObject，对应名为Author的Entity。

每一个Managed Object都有一个全局ID（类型为：NSManagedObjectID）。Managed Object会附加到一个Managed Object Context，我们可以通过这个全局ID在Managed Object Context查询对应的Managed Object。

NSManagedObject常用方法
-entity	获取其Entity
-objectID	获取其Managed Object ID
-valueForKey:	获取指定Property的值
-setValue: forKey:	设定指定Property的值

> Managed Object Context– NSManagedObjectContext

Managed Object Context的作用相当重要，对数据对象进行的操作都与它有关。当创建一个数据对象并插入Managed Object Context中，Managed Object Context就开始跟踪这个数据对象的一切变动，并在合适的时候提供对undo/redo的支持，或调用Persistent Store Coordinato将变化保存到数据文件中去。

通常我们将controller类（如：NSArrayController，NSTreeController）或其子类与Managed Object Context绑定，（如何绑定？后有介绍）这样就方便我们动态地生成，获取数据对象等。

NSManagedObjectContext常用方法
-save:	将数据对象保存到数据文件
-objectWithID:	查询指定Managed Object ID的数据对象
-deleteObject:	将一个数据对象标记为删除，但是要等到Context提交更改时才真正删除数据对象
-undo	回滚最后一步操作，这是对undo/redo的支持
-lock	加锁，常用于多线程以及创建事务。同类接口还有：-unlock and -tryLock
-rollback	还原数据文件内容
-reset	清除缓存的Managed Objects。只应当在添加或删除Persistent Stores时使用
-undoManager	返回当前Context所使用的NSUndoManager
-assignObject: toPersistantStore:	由于Context可以管理从不同数据文件而来的数据对象，这个接口的作用就是指定数据对象的存储数据文件（通过指定PersistantStore实现）
-executeFetchRequest: error:	执行Fetch Request并返回所有匹配的数据对象

> Persistent Store Coordinator- NSPersistentStoreCoordinator

使用Core Data document类型的应用程序，通常会从磁盘上的数据文中中读取或存储数据，这写底层的读写就由Persistent Store Coordinator来处理。一般我们无需与它直接打交道来读写文件，Managed Object Context在背后已经为我们调用Persistent Store Coordinator做了这部分工作。

NSPersistentStoreCoordin<wbr style="word-wrap:break-word">ator</wbr>常用方法
-addPersistentStoreForURL<wbr style="word-wrap:break-word">:configuration:URL:options:error:</wbr>	装载数据存储，对应的卸载数据存储的接口为-removePersistentStore:error:
-migratePersistentStore:toURL:options:withType:error:	迁移数据存储，效果与"save as"相似，但是操作成功后，迁移前的数据存储不可再使用
-managedObjectIDForURIRep<wbr style="word-wrap:break-word">resentation:</wbr>	返回给定URL所指示的数据存储的object id，如果找不到匹配的数据存储则返回nil
-persistentStoreForURL:	返回指定路径的Persistent Store
-URLForPersistentStore:	返回指定Persistent Store的存储路径

> Persistent Document- NSPersistentDocument

NSPersistentDocument是NSDocument的子类。multi-document Core Data应用程序使用它来简化对Core Data的操作。通常使用NSPersistentDocument的默认实现就足够了，它从Info.plist中读取Document types信息来决定数据的存储格式（xml,sqlite, binary）。

NSPersistentDocument常用方法
-managedObjectContext	返回文档的Managed Object Context，在多文档应用程序中，每个文档都有自己的Context。
-managedObjectModel	返回文档的Managed Object Model

六、Fetch Requests

Fetch Requests相当于一个查询语句，你必须指定要查询的Entity。我们通过Fetch Requests向Managed Object Context查询符合条件的数据对象，以NSArray形式返回查询结果，如果我们没有设置任何查询条件，则返回该Entity的所有数据对象。我们可以使用谓词来设置查询条件，通常会将常用的Fetch Requests保存到dictionary以重复利用。

NSFetchRequest常用方法
-setEntity:	设置你要查询的数据对象的类型（Entity）
-setPredicate:	设置查询条件
-setFetchLimit:	设置最大查询对象数目
-setSortDescriptors:	设置查询结果的排序方法
-setAffectedStores:	设置可以在哪些数据存储中查询

[代码]c#/cpp/oc代码：

01

NSManagedObjectContext
 * context = [[NSAppdelegate]
 managedObjectContext];

02

NSManagedObjectModel
 * model = [[NSAppdelegate]
 managedObjectModel];

03

NSDictionary
 * entities = [model entitiesByName];

04

NSEntityDescription
 * entity = [entities valueForKey:@"Post"];

05

06

NSPredicate
 * predicate;

07

predicate
 = [NSPredicate predicateWithFormat:@"creationDate
 > %@",
 date];

08

09

NSSortDescriptor
 * sort = [[NSortDescriptor alloc] initWithKey:@"title"];

10

NSArray
 * sortDescriptors = [NSArray arrayWithObject: sort];

11

12

NSFetchRequest
 * fetch = [[NSFetchRequest alloc] init];

13

[fetch
 setEntity: entity];//设置你要查询的数据对象的类型（Entity）

14

[fetch
 setPredicate: predicate];//设置查询条件

15

[fetch
 setSortDescriptors: sortDescriptors];//
 设置查询结果的排序方法

16

17

NSArray
 * results = [context executeFetchRequest:fetch error:nil];

18

[sort
 release];

19

[fetch
 release];

在上面代码中，我们查询在指定日期之后创建的 post，并将查询结果按照 title 排序返回。

参考资料：

Core Data Reference API listing for the Core Data classes

http://developer.apple.com/documentation/Cocoa/Reference/CoreData_ObjC/index.html

NSPredicate Reference API listing for NSPredicate

http://developer.apple.com/documentation/Cocoa/Reference/Foundation/ObjC_classic/Classes/NSPredicate.html

原贴地址：http://www.devdiv.com/iPhone开发学习笔记——Core_Data_框架及运作过程和设计的类-weblog-228548-49362.html

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2013-01-07 10:49
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