iOS开发基础135-Core Data-数字星空

Objective-C (OC) 中使用 Core Data 是iOS应用开发中管理模型层对象的一种有效工具。Core Data 使用 ORM (对象关系映射) 技术来抽象化和管理数据。这不仅可以节省时间，还能减少编程错误。以下是使用 Core Data 的详细介绍，包括示例代码，以及深入底层的一些分析。

基本概念

持久化容器 (NSPersistentContainer): iOS 10 引入的，封装了 Core Data 栈的设置，包括托管对象模型 (NSManagedObjectModel)，持久化存储协调器 (NSPersistentStoreCoordinator)，和上下文 (NSManagedObjectContext)。
托管对象模型 (NSManagedObjectModel): 描述应用的数据模型，包括实体（Entity）和这些实体之间的关系。
持久化存储协调器 (NSPersistentStoreCoordinator): 负责协调托管对象上下文和持久化存储。
上下文 (NSManagedObjectContext): 用于在内存中管理对象。执行创建、读取、更新、删除操作时，这些更改暂时只发生在上下文中，直到保存更改到持久层。

使用示例

以下是一个简单的使用 Core Data 创建和查询对象的示例：

步骤 1: 配置数据模型

首先，通过 Xcode 的 Data Model Editor 创建数据模型文件（.xcdatamodeld）。假设定义了一个 Person 实体，有 name 和 age 两个属性。

步骤 2: 设置持久化容器

在 AppDelegate 中设置持久化容器：

#import <CoreData/CoreData.h>

@interface AppDelegate : UIResponder <UIApplicationDelegate>

@property (readonly, strong) NSPersistentContainer *persistentContainer;

- (void)saveContext;

@end

@implementation AppDelegate

@synthesize persistentContainer = _persistentContainer;

// 懒加载 persistentContainer
- (NSPersistentContainer *)persistentContainer {
    // 如果容器已经被初始化了，直接返回
    if (_persistentContainer != nil) {
        return _persistentContainer;
    }
    
    // 使用名为 MyModel 的模型文件创建容器
    _persistentContainer = [[NSPersistentContainer alloc] initWithName:@"MyModel"];
    [_persistentContainer loadPersistentStoresWithCompletionHandler:^(NSPersistentStoreDescription *storeDescription, NSError *error) {
        if (error != nil) {
            // 错误处理，实际应用中应该替换为更合适的错误处理
            NSLog(@"Unresolved error %@, %@", error, error.userInfo);
            abort();
        }
    }];
    return _persistentContainer;
}
@end

步骤 3: 使用 Core Data 新增和查询

在合适的地方（如 ViewController）进行数据的新增和查询：

#import "AppDelegate.h"
#import <CoreData/CoreData.h>

- (void)insertNewPersonWithName:(NSString *)name age:(int)age {
    AppDelegate *appDelegate = (AppDelegate *)[[UIApplication sharedApplication] delegate];
    NSManagedObjectContext *context = appDelegate.persistentContainer.viewContext;
    
    // 创建新的 Person 实体对象
    NSManagedObject *newPerson = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Person" inManagedObjectContext:context];
    [newPerson setValue:name forKey:@"name"];
    [newPerson setValue:@(age) forKey:@"age"];
    
    NSError *error = nil;
    // 保存到持久层
    if (![context save:&error]) {
        NSLog(@"保存失败: %@, %@", error, error.userInfo);
    }
}

- (NSArray *)fetchPersons {
    AppDelegate *appDelegate = (AppDelegate *)[[UIApplication sharedApplication] delegate];
    NSManagedObjectContext *context = appDelegate.persistentContainer.viewContext;
    
    NSFetchRequest *fetchRequest = [NSFetchRequest fetchRequestWithEntityName:@"Person"];
    
    NSError *error = nil;
    NSArray *results = [context executeFetchRequest:fetchRequest error:&error];
    if (!results) {
        NSLog(@"查询失败: %@, %@", error, error.userInfo);
    }
    return results;
}

深入分析

Core Data 的底层使用了 SQLite 作为默认的持久化方式（尽管你可以选择内存或者自定义解决方案），但开发者无需直接与数据库交互，所有的操作都是通过上述的对象和 API 完成。Core Data 框架负责转换这些操作为 SQLite 命令并执行。

Core Data 性能优化

批量请求: iOS 8 引入了批量删除和更新，这样可以在不加载数据到内存的情况下直接在持久层执行操作，极大提升效率。
预获取: 对于频繁访问的关联对象，可以使用预获取来减少查询次数。
轻量级迁移: 对于数据模型的更改，通过轻量级迁移避免手动处理数据结构变动。

封装

对于Core Data的使用，进行二次封装可以提高代码的复用性，让外部调用变得更加简洁。我们可以创建一个单例类CoreDataManager来管理Core Data的常见操作，比如增删改查。

首先，你需要确保你的数据模型（.xcdatamodeld文件）已经设置好，举个例子，这里假设我们有一个Person的Entity，它有两个属性：name（String类型）和age（Int16类型）。

步骤 1: 创建Core Data管理类

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <CoreData/CoreData.h>

@interface CoreDataManager : NSObject

@property (readonly, strong) NSPersistentContainer *persistentContainer;
+ (instancetype)sharedManager;
- (void)saveContext;
- (void)insertPersonWithName:(NSString *)name age:(NSNumber *)age completion:(void(^)(BOOL success, NSError *error))completion;
- (void)fetchAllPersons:(void(^)(NSArray *persons, NSError *error))completion;

@end

@implementation CoreDataManager

+ (instancetype)sharedManager {
    static CoreDataManager *sharedManager = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedManager = [[self alloc] init];
    });
    return sharedManager;
}

- (NSPersistentContainer *)persistentContainer {
    @synchronized (self) {
        if (_persistentContainer == nil) {
            _persistentContainer = [[NSPersistentContainer alloc] initWithName:@"YourModelName"];
            [_persistentContainer loadPersistentStoresWithCompletionHandler:^(NSPersistentStoreDescription *storeDescription, NSError *error) {
                if (error != nil) {
                    NSLog(@"Unresolved error %@, %@", error, error.userInfo);
                    abort();
                }
            }];
        }
    }
    return _persistentContainer;
}

- (void)saveContext {
    NSManagedObjectContext *context = self.persistentContainer.viewContext;
    NSError *error = nil;
    if ([context hasChanges] && ![context save:&error]) {
        NSLog(@"Unresolved error %@, %@", error, error.userInfo);
        abort();
    }
}

- (void)insertPersonWithName:(NSString *)name age:(NSNumber *)age completion:(void(^)(BOOL success, NSError *error))completion {
    NSManagedObjectContext *context = self.persistentContainer.viewContext;
    NSManagedObject *newPerson = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Person" inManagedObjectContext:context];
    [newPerson setValue:name forKey:@"name"];
    [newPerson setValue:age forKey:@"age"];
    
    NSError *error = nil;
    if (![context save:&error]) {
        NSLog(@"Error saving context: %@, %@", error, error.userInfo);
        completion(NO, error);
    } else {
        completion(YES, nil);
    }
}

- (void)fetchAllPersons:(void(^)(NSArray *persons, NSError *error))completion {
    NSManagedObjectContext *context = self.persistentContainer.viewContext;
    NSFetchRequest *fetchRequest = [NSFetchRequest fetchRequestWithEntityName:@"Person"];
    
    NSError *error = nil;
    NSArray *results = [context executeFetchRequest:fetchRequest error:&error];
    if (error) {
        NSLog(@"Failed to fetch persons: %@, %@", error, error.userInfo);
        completion(nil, error);
    } else {
        completion(results, nil);
    }
}

@end

使用封装的CoreDataManager

这里展示如何使用CoreDataManager进行数据操作：

// 插入新的Person对象
[[CoreDataManager sharedManager] insertPersonWithName:@"John Doe" age:@25 completion:^(BOOL success, NSError *error) {
    if (success) {
        NSLog(@"Person added successfully");
    } else {
        NSLog(@"Failed to add person: %@", error.localizedDescription);
    }
}];

// 获取所有的Person对象
[[CoreDataManager sharedManager] fetchAllPersons:^(NSArray * _Nonnull persons, NSError * _Nonnull error) {
    if (error) {
        NSLog(@"Failed to fetch persons: %@", error.localizedDescription);
    } else {
        for (NSManagedObject *person in persons) {
            NSString *name = [person valueForKey:@"name"];
            NSNumber *age = [person valueForKey:@"age"];
            NSLog(@"Fetched person: %@, age: %@", name, age);
        }
    }
}];

通过上面的封装，我们只需调用简单的方法就可以完成对Person对象的增删改查操作，而不用关心Core Data的具体实现细节。这大大提高了代码的可读性和可维护性。