【iOS】Core Data

前言
[Core Data基本概念](#Core Data基本概念)
[Core Data核心组件](#Core Data核心组件)
[Core Data增删改查](#Core Data增删改查)
总结

前言

笔者写项目时用到了Core Data，在此系统学习总结一下。

Core Data基本概念

Core Data是Apple官方推出，适配iOS/macOS的本地数据持久化与对象图管理框架，并非数据库，而是封装了SQLite、二进制、XML存储的ORM框架。开发者无需编写SQL语句，可直接通过操作OC对象实现数据增删改查，同时内置缓存、事务、撤销重做、数据版本迁移能力。

其优势主要在于：

简化数据管理：提供ORM映射自动完成OC对象与数据库数据的转换，减少了直接与SQL数据库的交互。
高效数据查询：通过NSPredicate进行复杂的数据查询，提高数据检索的灵活性和效率。
内置缓存机制：上下文自动缓存已加载数据，减少频繁磁盘IO，提升数据读写性能。
版本控制：自动处理数据模型的版本管理，支持数据迁移。

Core Data采用分层栈架构，所有数据操作遵循Model->Context->Coordinator->持久化文件的流转逻辑。

其核心组件包括：

NSManagedObjectModel（数据模型）：等同于数据库Schema，定义Entity（数据表）、Attribute（字段）、Relationship（表关联），是整个数据体系的结构基础。

Schema：数据库中表、视图、索引、存储过程等数据库对象的集合，相当于数据库内部的命名空间。

NSManagedObjectContext（托管上下文/MOC）：数据操作的核心工作区，负责追踪数据变更、管理托管对象生命周期、执行数据的增删改查、提交保存事务。
NSPersistentStoreCoordinator（持久化协调器/PSC）：中间调度层，衔接上下文与底层存储，屏蔽不同存储类型（SQLite/二进制/XML）的差异，开发者无需直接操作。
NSManagedObject（托管对象）：数据实体实例，对应数据库中的单条数据记录，通过KVC完成字段赋值与取值。

NSPersistentContainer：iOS10+推出的整合容器，一键封装核心组件，简化Core Data初始化配置。

Core Data核心组件

NSManagedObjectModel

数据模型对应数据库Schema，无任何业务逻辑，只负责定义数据结构与关联关系。

模型的核心结构有：

Entity：实体。对应数据库数据表。
Attribute：属性、字段。实体的具体字段，支持各种数据类型。
Relationship：关联关系。实体与实体之间的关联，支持一对一、一对多、多对多，对应数据库外键关联。
Fetched Property：查询属性。预定义查询规则，无需重复写查询条件，提升复用性。

数据模型有两种创建方式：

.xcdatamodeld文件：Xcode手动创建Data Model文件，编译后自动生成.momd文件，代码读取该文件加载模型。

纯代码动态构建：适合解决多人协作git文件合并出现冲突问题。

我自己和别人协作的MemoryCity的项目里就使用了纯代码构建的方式，这样不依赖NSManagedObject子类，不生成任何托管对象子类，后续所有读写操作数据统一使用KVC。

objc 复制代码

- (NSManagedObjectModel *)managedObjectModel {
  // 	初始化模型对象
  NSManagedObjectModel *model = [[NSManagedObjectModel alloc] init];
  // 初始化Entity实体
  NSEntityDescription *cachedPostEntity = [[NSEntityDescription alloc] init];
  cachedPostEntity.name = kYALCachedPostEntityName;
  cachedPostEntity.managedObjectClassName = @"NSManagedObject";
	// 	创建Attribute字段
  NSMutableArray<NSAttributeDescription *> *attributes = [NSMutableArray array];
  [attributes addObject:[self stringAttributeWithName:@"cacheScope"]];
  // ...添加多个属性
  // 绑定字段到实体
  cachedPostEntity.properties = attributes;
	// 将实体加入模型
  model.entities = @[cachedPostEntity];
  return model;
}

NSManagedObjectContext

MOC是Core Data中管理托管对象生命周期和数据库持久化的核心组件。所有数据的增删改查都必须依托上下文完成，即内存中的数据草稿区。数据变更现在内存中生效，调用save:后才真正持久化到磁盘。

MOC核心特性：

事务支持：MOC支持事务操作，可以确保数据的一致性和完整性，开发者可以使用它执行批量的数据插入、更新等操作。
缓存机制：MOC提供了一个内存中的对象缓存，所有对数据的操作首先在缓存中进行，这样可以避免频繁的磁盘I/O操作，提升性能。
变更追踪：MOC能够追踪对数据模型所做的更改，并管理相关对象的生命周期，这简化了数据同步和更新的过程。
非线程安全：内部无同步锁保护，严禁跨线程操作，多线程需单独创建子上下文。

获取主线程上下文示例：

objc 复制代码

@interface SceneDelegate ()

@end

@implementation SceneDelegate

@synthesize persistentContainer = _persistentContainer;

- (NSPersistentContainer *)persistentContainer {
    if (_persistentContainer == nil) {
        // 创建Core Data容器并加载数据模型，"ModelName"为.xcdatamodeld文件名字
        // iOS10+后，NSPersistentContainer内部帮我们创建好model、PSC、MOC
        _persistentContainer = [[NSPersistentContainer alloc] initWithName:@"ModelName"];
        // 打开数据库，loadPersistentStores内部为我们完成了：
        // 1. 找SQLite文件，没有就创建并打开
        // 2. 创建Persistent Store持久化仓库，连接起来PSC
        // 3. 建立映射，将定义的Entity存储类型为SQLite，Core Data将每个Entity自动映射为一张Table数据表，所有SQL语句在由Core Data在内部自动生成，持计划仓库读写这份SQLite文件
        // 4. 完成后回调：p1：表示当前加载的Store描述（如SQLite文件位置、是否只读等等） p2：表示是否加载打开数据库失败
        [_persistentContainer loadPersistentStoresWithCompletionHandler:^(NSPersistentStoreDescription *storeDescription, NSError *error) {
            if (error != nil) {
            }
        }];
        // 自动合并父子上下文变更
        _persistentContainer.viewContext.automaticallyMergesChangesFromParent = YES;
    }
    return _persistentContainer;
}

这里主要通过NSPersistentContainer获取，第一次访问创建并加载，第二次访问直接返回，类似懒加载模式。

其中viewContext在主线程，主要用于界面相关的数据读取和更新。

设置automaticallyMergesChangesFromParent为YES的意义在于：当后台MOC保存数据后，主线程viewContext可以自动合并这些改动，避免界面显示旧数据，可同步前后台上下文数据。

NSPersistentStoreCoordinator

PSC是Core Data底层调度核心，负责衔接上下文与本地持久化文件，屏蔽掉SQLite、二进制和内存等不同存储类型的差异。其支持的存储类型有：

NSSQLiteStoreType：默认存储，最常用。基于SQLite数据库，支持负责查询和事务。
NSBinaryStoreType：二进制文件存储，适合轻量数据。读写速度快，但不支持复杂查询。
NSInMemoryStoreType：内存存储，适合临时缓存数据。数据断电会丢失。
NSXMLStoreType：XML文件存储。仅macOS支持，iOS已废弃。

一般情况下，无需手动调用，容器和上下文会自动封装。上面获取主线程上下文的demo里就是通过NSPersistentContainer已经封装好的示例。

手动配置demo：

整个过程其实就是先创建好模型然后关联给PSC，再创建并添加给PSC数据库，最终达到Model、PSC和SQLite关联起来的效果。

objc 复制代码

// 创建模型
NSManagedObjectModel *model = [self managedObjectModel];
// 用模型创建PSC
NSPersistentStoreCoordinator *coordinator = [[NSPersistentStoreCoordinator alloc] initWithManagedObjectModel:model];  
// 获取数据库存储路径
NSURL *storeURL = [[NSFileManager defaultManager] URLsForDirectory:NSDocumentDirectory inDomains:NSUserDomainMask].lastObject;
storeURL = [storeURL URLByAppendingPathComponent:@"CoreDataDemo.sqlite"];
// 创建数据库配置
// p1：是否允许自动迁移数据，YES表示Core Data会尝试自动升级数据库 p2：是否自动推断MappingModel，YES表示Core Data会自己从旧字段生成为新字段
NSDictionary *options = @{NSMigratePersistentStoresAutomaticallyOption:@YES, NSInferMappingModelAutomaticallyOption:@YES};

NSError *error = nil;
// 给PSC添加数据库
if (![coordinator addPersistentStoreWithType:NSSQLiteStoreType configuration:nil URL:storeURL options:options error:&error]) {
    NSLog(@"PSC配置失败：%@",error.localizedDescription);
}

NSManagedObject

NSManagedObject是数据实体的运行实例，对应数据库里单条数据记录，所有操作使用KVC。

常用API：

valueForKey:：获取字段值
setValue:forKey:：设置字段值
objectID：获取数据唯一标识，可用于精准查询
entity：获取当前关联的实体描述

Core Data增删改查

新增数据

核心步骤为：获取MOC，通过insertNewObjectForEntityForName:inManagedObjectContext:创建实体对象，并使用KVC赋值，最后调用save:持久化数据。

objc 复制代码

- (void)insertCoreData {
    NSManagedObjectContext *context = [self createContext];
    // 创建实体对象
    NSManagedObject *student = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Student" inManagedObjectContext:context];
    
    // 赋值
    [student setValue:@"lyd" forKey:@"name"];
    [student setValue:@19 forKey:@"age"];
    
    // 保存数据
    NSError *error = nil;
    if ([context save:&error]) {
        NSLog(@"新增数据成功");
    } else {
        NSLog(@"新增数据失败：%@",error.localizedDescription);
    }
}

这里会遇到一个问题，大量数据在主线程进行新增保存操作，会使得使得主线程堵塞卡顿。我们使用后台Context在子线程新增保存，最后同步到主线程来解决。

objc 复制代码

NSManagedObjectContext *context = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSPrivateQueueConcurrencyType];

NSManagedObjectContextConcurrencyType枚举值：

NSMainQueueConcurrencyType：主线程上下文。创建后绑定主线程，必须在主线程操作。

NSPrivateQueueConcurrencyType：私有队列上下文。拥有独立串行队列，所有操作必须使用performBlock:或performBlockAndWait:。
Core Data是线程不安全的，Core Data要求所有操作必须跑在MOC自己的队列里，GCD队列无法和Core Data内部事务时序对齐。因此这里必须使用performBlock:或performBlockAndWait:。

performBlock:：异步。不阻塞当前线程，适合后台批量写入和异步查询。

performBlockAndWait:：同步。阻塞调用方，等数据库操作完成后返回。

无论异步或者同步，其本质都是把block提交给上下文自身持有的串行队列执行。

查询数据

主要基于NSFetchRequest实现，支持条件查询、排序和分页。

objc 复制代码

- (NSArray *)fetchAllStudent {
  NSManagedObjectContext *context = [self mainContext];
  // 创建查询请求，指定实体
  NSFetchRequest *request = [[NSFetchRequest alloc] initWithEntityName:@"Student"];

  // 条件
  request.predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"age > %d", age];
  // 升序
  request.sortDescriptors = @[[NSSortDescriptor sortDescriptorWithKey:@"age" ascending:YES]];
  // 分页
  request.fetchLimit = 20;
  request.fetchOffset = 0;

  NSError *error = nil;
  NSArray *resultArray = [context executeFetchRequest:request error:&error];

  if (error) {
      NSLog(@"查询失败：%@",error.localizedDescription);
      return nil;
  }
  return resultArray;
}

更新数据

核心逻辑为先查询、再修改、最后保存，修改内存中托管对象属性，保存后同步到磁盘。

objc 复制代码

- (void)updateStudentData {
    NSManagedObjectContext *context = [self mainContext];
    NSFetchRequest *request = [[NSFetchRequest alloc] initWithEntityName:@"Student"];
		// NSPredicate：谓词，用来定义过滤条件 
    NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"name == %@",@"lyd"];
    request.predicate = predicate;
    
    NSError *error = nil;
    NSArray *result = [context executeFetchRequest:request error:&error];
    
    // 修改匹配到的第一条数据
    if (result.count > 0) {
        NSManagedObject *student = result.firstObject;
        [student setValue:@20 forKey:@"age"];
        
        // 保存更新
        [context save:&error];
        NSLog(@"数据更新成功");
    }
}

删除数据

objc 复制代码

- (void)deleteStudentData {
    NSManagedObjectContext *context = [self mainContext];
    NSFetchRequest *request = [[NSFetchRequest alloc] initWithEntityName:@"Student"];
    NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"age == %d",20];
    request.predicate = predicate;
    
    NSError *error = nil;
    NSArray *result = [context executeFetchRequest:request error:&error];
    
    if (result.count > 0) {
        [context deleteObject:result.firstObject];
        [context save:&error];
        NSLog(@"数据删除成功");
    }
}