iOS: 數據持久化方案

數據持久化方案（如果總結不到位，或者有誤的地方，敬請斧正）

 

一、功能：

   　主要是將數據持久化到本地，減少對網絡請求的次數，既節省了用戶的流量，也增強了App的體驗效果。

 

二、種類：

   　 plist存儲：使用XML鍵值對持久化，它適用於少量且數據基本不怎么改變的情況。

        偏好存儲：使用NSUserDefalut持久化，專門用來保存應用程序的配置信息的，一般不要在偏好設置中保存其他數據。

        歸檔序列化存儲：使用二進制序列化持久化，只要遵循了NSCoding協議的對象都可以通過它實現序列化。

        沙盒存儲：持久化在Document目錄下，一般持久化一些文件，比如圖片，音頻，視頻等，文件沙盒存儲主要存儲非機密數據。

        本地數據庫存儲：適合儲存大規模數據，管理方便，不過操作稍微復雜一些。

 

三、詳解：

1、plist存儲

定義：

　　plist文件，即屬性列表文件，全名是Property List，這種文件的擴展名為.plist，因此，通常被叫做plist文件。

作用：

　　它是一種用來存儲串行化后的對象的文件，在iOS開發中通常用來存儲用戶設置，還可以用於存儲程序中經常用到而不經常改動的數據。

問題：

（1）什么數據適合存儲？

　　  能存儲NSString、NSArray、NSDictionary、NSData、NSDate、NSNumber、Boolean不能存儲自定義對象   

（2）存到什么地方？

　　  寫入創建的.plist文件中

（3）使用場景？

　　  plist常用於存儲長時間不容易發生變化的數據，例如省市列表、車輛名稱列表之類的數據等，這些數據可以保存在 plist 文件里，所以plist適用於存儲小型數據，不推薦用plist做緩沖。        

（4）如何使用？

　　 存儲 

[dict writeToFile:filePath atomically:YES]; // 字典
[array writeToFile:filePath atomically:YES]; // 數組
[string writeToFile:filePath atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil]; // 字符串

　　  獲取

NSArray *arr = [NSArray arrayWithContentsOfFile:filePath];  // 數組
NSDictionary *dict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath]; // 字典  
NSString *string = [NSString stringWithContentsOfFile:filePath encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil]; // 字符串    　　 

（5）有什么缺點？

          因為所有的數據都放在root dictionary里,每次讀取都要把整個root dictionary取出來再取需要的對象.如果plist文件緩存了幾十M的數據.這樣很費內存和時間。

 

2、偏好存儲

定義：

　　User Defaults 顧名思義就是一個用戶為系統以及程序設置的默認值。

　　每個用戶都有自己的一套數據，用戶和用戶之間沒法共享的。在蘋果的API中，提供了一個類去存儲用戶的偏好設置。

　　這個方法推薦只存儲用戶的偏好設置，不要存儲一些字典、數組之類的。

作用：

　　很多iOS應用都支持偏好設置，比如保存用戶名、密碼、字體大小等設置。

　　 iOS提供了一套標准的解決方案來為應用加入偏好設置功能，就是每一個app都有一個plist文件專門用以保存偏好設置數據。

　　每個應用都有個NSUserDefaults實例，通過它來存取偏好設置。

問題：

（1）什么數據適合存儲？

　　  可以存儲OC定義的所有數據類型，包括對象(系統和自定義的)類型、基本數據類型，如NSInteger等。

（2）存到什么地方？

　  　NSUserDefault 本地保存的位置是Library/Preferences 這個目錄下的 plist 文件。  

（3）使用場景？           

         在App中，有時候我們需要將一些信息進行短期的保存，方便用戶下次更方便使用App，減少多余的操作，增強用戶體驗。

         比如，保存用戶名、字體大小、是否自動登錄等。

（4）如何使用？ 

        存儲

NSUserDefaults *defaults=[NSUserDefaults standardUserDefaults]; [defaults setObject: forKey:]; 
[defaults setInteger:forKey:]; 
[defaults setDouble: forKey:]; 
[defaults setObject: forKey:];
[defaults synchronize];

　  　獲取 

NSUserDefaults *defaults=[NSUserDefaults standardUserDefaults];
[defaults objectForKey:];
[defaults objectForKey:];
[defaults integerForKey:];
[defaults doubleForKey:];

（5）注意事項？

• 偏好設置是專門用來保存應用程序的配置信息的, 一般情況不要在偏好設置中保存其他數據。
• 如果利用系統的偏好設置來存儲數據, 默認就是存儲在Preferences文件夾下面的，偏好設置會將所有的數據都保存到同一個文件中。
• 使用偏好設置對數據進行保存之后, 它保存到系統的時間是不確定的，會在將來某一時間點自動將數據保存到Preferences文件夾下面，如果需要即刻將數據存儲，可以使用[defaults synchronize];
• 所有的信息都寫在一個文件中，對比簡單的plist可以保存和讀取基本的數據類型。

 

3、歸檔序列化存儲

定義：

         對象歸檔是iOS中數據持久化的一種方式。 歸檔是指另一種形式的二進制序列化，但它是任何對象都可以實現的更常規的類型。

作用：

         使用對模型對象進行歸檔的技術可以輕松將復雜的對象寫入文件，然后再從中讀取它們。

問題：

（1）什么數據適合存儲？

 　　 要使用對象歸檔，則歸檔的對象所屬類中實現的每個屬性都是標量，或者都是遵循NSCoding協議和NSCopying協議的某個類的實例對象。

（2）存到什么地方？

　　  對象歸檔后將得到一個后綴為.archive的文件,數據就保存在了這個文件中。

（3）使用場景？

　　  定義某個實例，如果需要持久化該實例從而方便以后使用它的屬性值，同時可以隨意更改該實例的屬性值，推薦在給實例初始化的同時直接使用歸檔進行存儲。       

（4）如何使用？

          遵循NSCoding協議

• NSCoding中聲明了兩個方法，其中一個用於將對象編碼到歸檔中，另一個方法對歸檔解碼來創建一個新對象。
• 歸檔時要實現的方法為：-(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder;
• 可以使用KVC(Key-Value Coding,鍵值編碼)對對象和原生數據類型進行編碼和解碼。
• 若要對對象進行歸檔，必須使用正確的編碼方法將所有實例變量編碼成encoder。
• 在解碼時，實現一個通過NSCoder解碼的對象初始化方法，就可以恢復之前歸檔的對象。
• 解碼時要實現的方法為：-(id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecode;

          實現NSCopying協議

• 除了要遵循NSCoding協議外，還要求要使用歸檔的類實現NSCoping協議。 用來復制對象。
• 這個協議中有一個copywithZone方法：- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone;
• 其實現與inetWitheCoder非常相似，只需創建一個同一類的新實例，然后將新實例的所有屬性都設置為與該對象屬性相同的值。

  　　 存儲 

NSMutableData *data = [[NSMutableData alloc] init]; //聲明一個二進制流 data，開辟了一個空間
NSKeyedArchiver *archiver = [[NSKeyedArchiver alloc] initForWritingWithMutableData:data]; //聲明一個歸檔類，把歸檔類的內容放入data中   
[archiver encodeObject:id  forKey:Key]; //用Key進行編碼
[archiver finishEncoding]; //結束編碼
[data writeToFile:filePath atomically:YES];//編碼結束后，歸檔類的內容已經放入data中了，此時data仍然駐留在內存中，需要寫入文件中

  　　  獲取

NSData *data = [[NSMutableData alloc] initWithContentsOfFile:filePath];//用歸檔文件中的數據初始化
NSKeyedUnarchiver *unarchiver = [[NSKeyedUnarchiver alloc] initForReadingWithData:data];//聲明一個解歸檔對象，把data中的數據復制給解歸檔對象  
id object = [unarchiver decodeObjectForKey:Key]; //用Key進行解碼  
[unarchiver finishDecoding]; //結束解碼 

（5）有什么缺點？

          當待存儲的實例具有成百上千個屬性的時候，單純的一個個去序列化屬性值耗時又費力。(當然可以借助runtime機制解決這個缺點,MJExtension這個框架就是這個原理) 

 

4、Document沙盒存儲

定義：     

          每個iOS應用都有自己的應用沙盒(應用沙盒就是文件系統目錄)，與其他文件系統隔離。

          應用必須待在自己的沙盒里，其他應用不能訪問該沙盒。

          沙盒的本質就是一個文件夾，名字是隨機分配的。

目錄：

• Application：存放程序源文件，上架前經過數字簽名，上架后不可修改。
• Documents: 保存應⽤運行時生成的需要持久化的數據,iTunes同步設備時會備份該目錄。例如,游戲應用可將游戲存檔保存在該目錄。
• tmp: 保存應⽤運行時所需的臨時數據,使⽤完畢后再將相應的文件從該目錄刪除。應用 沒有運行時,系統也可能會清除該目錄下的文件。iTunes同步設備時不會備份該目錄。
• Library/Caches: 保存應用運行時⽣成的需要持久化的數據,iTunes同步設備時不會備份 該目錄。⼀一般存儲體積大、不需要備份的非重要數據，比如網絡數據緩存存儲到Caches下
• Library/Preference: 保存應用的所有偏好設置，如iOS的Settings(設置) 應⽤會在該目錄中查找應⽤的設置信息。iTunes同步設備時會備份該目錄。

// 獲取程序的Home目錄       
NSString  *path = NSHomeDirectory();     

// 獲取Document目錄       
NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES)  fristObject];   
     
// 獲取Cache目錄       
NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES) fristObject];    
     
// 獲取Library目錄       
NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES) fristObject]; 

// 獲取Tmp目錄       
NSString *path = NSTemporaryDirectory(); 

作用：

        用來存儲和備份稍微較大的不是很重要的數據，比如緩存圖片、音頻、視頻等，最典型的SDWebImage緩存圖片的框架。

        當然緩存的時間長短根據開發者選擇持久化的目錄路徑有關。

問題：

（1）什么數據適合存儲？

　　  圖片、音頻、視頻、文本等

（2）存到什么地方？

　　  寫入創建的.txt、.data等任意擴展名的文件中

（3）使用場景？

　　  當App中涉及到電子書閱讀、聽音樂、看視頻、刷圖片列表等時，推薦使用沙盒存儲。

　　  因為這可以極大的節約用戶流量，而且也增強了app的體驗效果。       

（4）如何使用？

          寫入文件

NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES)  fristObject];             
NSArray *array = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"內容",@"content",nil];            
NSString *filePath = [path stringByAppendingPathComponent:@"testFile.txt"];            
[array writeToFile:filePath atomically:YES];

           讀取文件

NSString *path =  [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory,NSUserDomainMask,YES) fristObject];            
NSString *filePath = [path stringByAppendingPathComponent:@"testFile.txt"];            
NSArray *array = [[NSArray alloc] initWithContentsOfFile:filePath];

 

5、本地數據庫存儲

定義：

         數據庫是一種常用的通過表進行數據存儲的方式，表與表之間可以有一對一、一對多的聯系，使用外鍵級聯可以達到多表存取數據的目的。

         在iOS中，目前有三種熟知數據庫，分別是Sqlite、CoreData、FMDB，用的比較多的是FMDB+Sqlite結合的方式。

特點：

     Sqlite：

• 是基於c語言開發的數據庫，代碼繁瑣。
• 用c語言對數據庫執行操作，訪問。
• sqlite是動態的數據庫類型，即存儲的時候是一種類型，使用的時候可以存儲為其他類型。
• 在OC中不是可視化，不易理解。
• 建立連接之后可以不關閉連接。

    CoreData；

• 可視化，且具有undo/redo能力。
• 可以實現多種文件格式： * NSSQLiteStoreType 、 * NSBinaryStoreType 、* NSInMemoryStoreType 、* NSXMLStoreTyp。
• 蘋果官方API支持，與iOS結合更緊密。

    FMDB；

• FMDB以面向OC的方式封裝了SQLite的C語言API。
• 使用起來更加面向對象，省去了很多麻煩、冗余的C語言代碼。
• 對比蘋果自帶的Core Data框架，更加輕量級和靈活。
• 提供了多線程安全的數據庫操作方法，有效地防止數據混亂。

作用：

　　  用來進行大數據量的存儲工作，不僅僅是容量大，而且通過索引查找速度很快，在App中這個是基本的功能。 

問題：

（1）什么數據適合存儲？

　　  開發者定義的類的實例對象，該對象擁有的屬性可以是任何類型，例如數字、 字符、 日期、 圖片等等。

（2）存到什么地方？ 

　　  寫入創建的.sqlite、.db等任意擴展名的文件中 

（3）使用場景？

　　  在App中有大量的數據在沒有網絡的情況下仍然需要顯示時，此時推薦使用本地數據庫緩存這些數據。      

（4）如何使用？

      Sqlite：  

• 新建項目時,先導入系統框架(C語言). （libsqlite3）
• 頭文件#import<sqlite3.h>
• sqlite3_open(fileName.UTF8String, &_db); //打開或者創建一個數據 ，*_db自己定義一個sqlite3的成員變量.進行增刪改查時要用
• sqlite3_exec(_db, sql, NULL, NULL,&error);  //不帶結果集的語句，只是對表做操作，不會返回出結果,*該函數可進行insert,delete,update操作.
• sqlite3_prepare_v2(_db, sql, -1, &stmt, NULL);  //做查詢前准備,檢測SQL語句是否正確.(查詢操作select. 帶結果集的查詢語句，會返回出結果，從表中查詢到的數據都會放到stmt結構體中)
• sqlite3_step(stmt)  //提取查詢到的數據,一次提取一條,通過循環可以取出所有數據
• sqlite3_column_text(stmt, 0) //取出第0列的數據.
• sqlite3_close(sqlite3 *); //關閉數據庫  

　 源碼

NSString *sqlStr = @"INSERT OR REPLACE INTO note (cdate,content) VALUES (?,?)";
sqlite3_stmt *statement;
//預處理過程,產生結果集
if (sqlite3_prepare_v2(db, [sqlStr UTF8String], -1, &statement,
NULL) == SQLITE_OK)
 {
 NSDateFormatter *dateFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init]; [dateFormatter setDateFormat:@"yyyy-MM-dd HH:mm:ss"];
    NSString *nsdate = [dateFormatter stringFromDate:model.date];
    //綁定參數開始
    sqlite3_bind_text(statement, 1, [nsdate UTF8String], -1, NULL);  sqlite3_bind_text(statement, 2, [model.content UTF8String],
-1,    NULL);
    //執行插入
if (sqlite3_step(statement) != SQLITE_DONE)
 { 
NSAssert(NO, @"插入數據失敗。"); }
 }
}
//清理結果集,防止內存泄露
sqlite3_finalize(statement);

      CoreData；

• 創建項目時,勾選CoreData選項。
• 此時項目文件中多了一個CoreData___.xcdatamodel文件，選中該文件，進入其創建數據庫表格界面，在界面的左下角點擊Add Entity添加實體對象，並設置該對象的類名；與此同時，在AppDeletegate類中，自動聲明和定義了需要的三個對象Managed Object Model，Persistent Store Coordinator，Managed Object Context ，並且自動封裝了大量的sqlite的函數方法。
• 在attributes選項處添加該實體對象的屬性。
• 選中該實體類，在模擬器選項上點擊Editor下的create Managed Object Context subclass..創建Managed Object Context的子類。
• 這個子類中，編譯器自動生成了所添加的所有屬性。
• 在應用程序代理類中用代碼對數據庫進行操作。 

　  源碼

//獲取實體對象
NSManagedObject *object = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@“ClassName” inManagedObjectContext:self.managedObjectContext];
 
//創建請求對象  
NSFetchRequest *request = [NSFetchRequest fetchRequestWithEntityName:@“ClassName”]; 
                            
//創建排序對象
NSSortDescriptor *ageSort = [NSSortDescriptor sortDescriptorWithKey:@"age" ascending:YES]
[request setSortDescriptors:@[ageSort]];
 
//取出所有的數據
NSArray *fetcheObjects = [self.managedObjectContext executeFetchRequest:request error:&error]  

      FMDB：

• 創建或打開

                             self.db = [FMDatabase databaseWithPath:fileName];  //創建數據庫

                             [self.db open]；//打開數據庫

• 查詢語句：

　　　　　　　 - (FMResultSet *)executeQuery:(NSString*)sql, ...　//返回結果集　　　

                             - (BOOL)next； //遍歷

                             - { type }ForColumnIndex：(int)columnIdx  //取出某一行對應的具體數據

• 創建、插入、修改等等語句：

                    　　 - (BOOL)executeUpdate:(NSString*)sql, ... //執行更新 

• 關閉數據庫

                             [self.db close]; //關閉數據庫

     源碼

//<1>使用：（需要FMDatabase *db成員變量）
//創建或打開：FMDataBase類
self.db = [FMDatabase databaseWithPath:fileName];
[self.db open]；
[self.db executeUpdate:@“CREATE TABLE IF NOT EXISTS t_student (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT NOT NULL, name TEXT,age INTEGER)”];
[self.db executeUpdate:@"INSERT INTO t_student(name , age) VALUES(‘admin’,‘10')];
  
//<2>查詢：FMResultSet類
//1.查詢
FMResultSet *set = [self.db  executeQuery:@"SELECT * FROM t_student;"]; 
 
//2.取出數據 即 {type}ForColumnIndex:
while ([set next])
{     
  //取出姓名
  NSString *name = [set stringForColumnIndex:1];
  //取出年齡
  int age = [set intForColumnIndex:2];
  NSString *name = [set stringForColumn:@"name"];
  int age = [set intForColumn:@"age"];
  NSLog(@"name = %@, age = %d", name, age);
}
 
//<3>關閉數據庫
[self.db close];

 

四、選擇：

既然有這五種存儲方案，那么在項目中應該選擇哪種是最佳的方式呢，這就涉及到了下面這個問題了。

• 什么時候用？通俗的說，也就是針對某種業務，這五個存儲方式的最佳選擇。

針對上面的這個問題，基本是可以有四種參考的維度，分別是：

• 數據量
• 數據類型
• 數據載體的形式
• 數據操作的特點

現在就具體的列表說一下這些區別。

存儲方式	數據量	數據類型	數據載體	數據操作特點	應用示例
plist存儲	適合存儲小數據量而且屬於一類的列表類的數據	只能存儲固定的幾種類型，NSString、NSArray、NSDictionary、NSData、NSDate、NSNumber、Boolean，不能存儲自定義對象	非自定義實例對象、基本數據	直接在可見文件上操作，增刪改查很方便	省市列表、表情列表等 provincecity.plist.zip
偏好存儲	適合存儲小數據量而是一般是配置信息類的數據，有時根據需要也會存儲一些標志鍵值數據	可以存儲OC定義的所有數據類型	實例對象、基本數據	必須依賴NSUserDefaluts實例對象的實例方法進行存取，過程稍微復雜	App應用程序的信息配置，如版本號、app名稱、用戶權限等 標志鍵值，如判斷啟動頁、是否自動登錄等
歸檔存儲	適合存儲數據量稍微較大的數據	只能存儲實現了NSCoding協議和NSCopying協議的實例對象類型。	實例對象	必須依賴NSKeyedUnarchiver、NSKeyedArchiver的類方法或者實例方法進行存取，有時可能還會結合NSUserDefaluts偏好，過程比較復雜	用戶的登錄/注冊信息，如賬號、姓名、年齡、學校、省份等
沙盒存儲	適合存儲數據量較大的數據	都是存儲二進制的NSdata類型	文件File	需要依賴文件管理者NSFileManager將文件寫入指定的沙盒目錄下、從該目錄中再讀取文件，過程更復雜一些	圖片、音頻、視頻、文本等，如SDWebImage圖片緩存框架
數據庫存儲	適合存儲大數據量的數據	支持所有的數據類型	實例對象	增刪改查方便、快捷，可以任意寫sql語句批量處理數據、數據庫升級簡單等	App中用戶瀏覽過的數據列表內容、電子書讀書進度等，基本上大多數app都有本地數據庫緩存