Cocoa之Core Data 框架詳解

Core data 是 Cocoa 中處理數據,綁定數據的關鍵特性,其重要性不言而喻,但也比較複雜。Core Data 相關的類比較多,初學者往往不太容易弄懂。計劃用三個教程來講解這一部分:

框架詳解:講解  Core data 框架,運作過程,設計的類;
Core data應用程序示例:通過生成一個使用 Core data 的應用程序來講解如何 在  XCode 4 中使用 Core data。
手動創建Core data示例:不利用框架自動生成代碼,完全自己編寫所有的 Core data 相關代碼的命令行應用程序來深入講解 Core data的使用。

本文爲第一部份:框架詳解

一,概觀
下面先給出一張類關係圖,讓我們對它有個總體的認識。

在上圖中,我們可以看到有五個相關模塊:
1, Managed Object Model
Managed Object Model 是描述應用程序的數據模型,這個模型包含實體(Entity),特性(Property),讀取請求(Fetch Request)等。(下文都使用英文術語。)

2,Managed Object Context
Managed Object Context 參與對數據對象進行各種操作的全過程,並監測數據對象的變化,以提供對 undo/redo 的支持及更新綁定到數據的 UI。

3,Persistent Store Coordinator
Persistent Store Coordinator 相當於數據文件管理器,處理底層的對數據文件的讀取與寫入。一般我們無需與它打交道。

4,Managed Object
Managed Object 數據對象,與 Managed Object Context 相關聯。

5,Controller
圖中綠色的 Array Controller, Object Controller, Tree Controller 這些控制器,一般都是通過 control+drag 將 Managed Object Context 綁定到它們,這樣我們就可以在 nib 中可視化地操作數據。

5,Controller
圖中綠色的 Array Controller, Object Controller, Tree Controller 這些控制器,一般都是通過 control+drag 將 Managed Object Context 綁定到它們,這樣我們就可以在 nib 中可視化地操作數據。
 

這寫模塊是怎樣運作的呢?

1,應用程序先創建或讀取模型文件(後綴爲xcdatamodeld)生成 NSManagedObjectModel 對象。Document應用程序是一般是通過 NSDocument 或其子類 NSPersistentDocument)從模型文件(後綴爲 xcdatamodeld)讀取。
2,然後生成 NSManagedObjectContext 和 NSPersistentStoreCoordinator 對象,前者對用戶透明地調用後者對數據文件進行讀寫。
3,NSPersistentStoreCoordinator 負責從數據文件(xml, sqlite,二進制文件等)中讀取數據生成 Managed Object,或保存 Managed Object 寫入數據文件。
4,NSManagedObjectContext 參與對數據進行各種操作的整個過程,它持有 Managed Object。我們通過它來監測 Managed Object。監測數據對象有兩個作用:支持 undo/redo 以及數據綁定。這個類是最常被用到的。
5,Array Controller, Object Controller, Tree Controller 這些控制器一般與 NSManagedObjectContext 關聯,因此我們可以通過它們在 nib 中可視化地操作數據對象。

二, Model class

模型有點像數據庫的表結構,裏面包含 Entry, 實體又包含三種 Property:Attribute(屬性),RelationShip(關係), Fetched Property(讀取屬性)。Model class 的名字多以 "Description" 結尾。我們可以看出:模型就是描述數據類型以及其關係的。

主要的 Model class 有:

Model Classes
Managed Object Model NSManagedObjectModel 數據模型
Entity NSEntityDescription 抽象數據類型,相當於數據庫中的表
Property NSPropertyDescription Entity 特性,相當於數據庫表中的一列
  > Attribute NSAttributeDescription 基本數值型屬性(如Int16, BOOL, Date等類型的屬性)
  > Relationship NSRelationshipDescription 屬性之間的關係
  > Fetched Property NSFetchedPropertyDescription 查詢屬性(相當於數據庫中的查詢語句)


1)Entity - NSEntityDescription
Entity 相當於數據庫中的一個表,它描述一種抽象數據類型,其對應的類爲 NSManagedObject 或其子類。

NSEntityDescription 常用方法:
+insertNewObjectForEntityForName:inManagedObjectContext: 工廠方法,根據給定的 Entity 描述,生成相應的 NSManagedObject 對象,並插入 ManagedObjectContext 中。
-managedObjectClassName 返回映射到 Entity 的 NSManagedObject 類名
-attributesByName 以名字爲 key, 返回 Entity 中對應的 Attributes
-relationshipsByName 以名字爲 key, 返回 Entity 中對應的 Relationships

2)Property - NSPropertyDescription
Property 爲 Entity 的特性,它相當於數據庫表中的一列,或者 XML 文件中的 value-key 對中的 key。它可以描述實體數據(Attribute),Entity之間的關係(RelationShip),或查詢屬性(Fetched Property)。

 > Attribute - NSAttributeDescription
Attribute 存儲基本數據,如 NSString, NSNumber or NSDate 等。它可以有默認值,也可以使用正則表達式或其他條件對其值進行限定。一個屬性可以是 optional 的。
 
 > Relationship - NSRelationshipDescription 
Relationship 描述 Entity,Property 之間的關係,可以是一對一,也可以是一對多的關係。 

 > Fetched Property - NSFetchedPropertyDescription
Fetched Property 根據查詢謂詞返回指定 Entity 的符合條件的數據對象。

上面說的比較抽象,舉個例子來說,見圖:

 

 

我們有一個 CocoaDataDemo.xcdatamodeld 模型文件,應用程序根據它生成一個 NSManagedObjectModel 對象,這個模型有三個 Entity,每個 Entity 又可包含 Attribute Relationship, Feteched Property 三種類型的 Property。在本例中, Author Entity 包含兩個Attribute : name 和 email,它們對於的運行時類均爲 NSManagedObject;還包含一個與 Post 的 Relationship;沒有設置  Feteched Property。

我們通常使用 KVC 機制來訪問 Property。下面來看代碼:

 

NSManagedObjectContext * context = [[NSApp delegate] managedObjectContext];
NSManagedObject        * author  = nil;
    
author = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName: @"Author" inManagedObjectContext: context];
[author setValue: @"[email protected]" forKey: @"email"];

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

在上面代碼中,我們先取得 NSManagedObjectContext, 然後調用 NSEntityDescription 的方法,以 Author 爲實體模型,生成對應的 NSManagedObject 對象,插入 NSManagedObjectContext 中,然後給這個對象設置特性 email 的值。

三,運行時類與對象
> Managed Object - NSManagedObject
Managed Object 表示數據文件中的一條記錄,每一個 Managed Object 在內存中對應 Entity 的一個數據表示。Managed Object 的成員爲 Entity 的 Property 所描述。
比如在上面的代碼,author 這個 NSManagedObject,對應名爲 Author 的 Entity。

每一個 Managed Object 都有一個全局 ID(類型爲:NSManagedObjectID)。Managed Object 會附加到一個 Managed Object Context,我們可以通過這個全局 ID 在 Managed Object Context 查詢對應的 Managed Object。

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

> Managed Object Context - NSManagedObjectContext
Managed Object Context 的作用相當重要,對數據對象進行的操作都與它有關。當創建一個數據對象並插入 Managed Object Context 中,Managed Object Context 就開始跟蹤這個數據對象的一切變動,並在合適的時候提供對 undo/redo 的支持,或調用 Persistent Store Coordinato 將變化保存到數據文件中去。

通常我們將 controller 類(如:NSArrayController,NSTreeController)或其子類與 Managed Object Context 綁定,這樣就方便我們動態地生成,獲取數據對象等。

NSManagedObjectContext 常用方法
-save: 將數據對象保存到數據文件
-objectWithID: 查詢指定 Managed Object ID 的數據對象
-deleteObject: 將一個數據對象標記爲刪除,但是要等到 Context 提交更改時才真正刪除數據對象
-undo 回滾最後一步操作,這是都 undo/redo 的支持
-lock 加鎖,常用於多線程以及創建事務。同類接口還有:-unlock and -tryLock
-rollback 還原數據文件內容
-reset 清除緩存的 Managed Objects。只應當在添加或刪除 Persistent Stores 時使用
-undoManager 返回當前 Context 所使用的 NSUndoManager
-assignObject: toPersistantStore: 由於 Context 可以管理從不同數據文件而來的數據對象,
這個接口的作用就是指定數據對象的存儲數據文件(通過指定 PersistantStore 實現)
-executeFetchRequest: error: 執行 Fetch Request 並返回所有匹配的數據對象

> Persistent Store Coordinator - NSPersistentStoreCoordinator
使用 Core Data document 類型的應用程序,通常會從磁盤上的數據文中中讀取或存儲數據,這寫底層的讀寫就由 Persistent Store Coordinator 來處理。一般我們無需與它直接打交道來讀寫文件,Managed Object Context 在背後已經爲我們調用 Persistent Store Coordinator 做了這部分工作。

NSPersistentStoreCoordinator 常用方法
-addPersistentStoreForURL:configuration:URL:options:error: 裝載數據存儲,對應的卸載數據存儲的接口爲 -removePersistentStore:error:
-migratePersistentStore:toURL:options:withType:error: 遷移數據存儲,效果與 "save as"相似,但是操作成功後,
遷移前的數據存儲不可再使用
-managedObjectIDForURIRepresentation: 返回給定 URL所指示的數據存儲的 object id,如果找不到匹配的數據存儲則返回 nil
-persistentStoreForURL: 返回指定路徑的 Persistent Store
-URLForPersistentStore: 返回指定 Persistent Store 的存儲路徑

> Persistent Document - NSPersistentDocument
NSPersistentDocument 是 NSDocument 的子類。 multi-document Core Data 應用程序使用它來簡化對 Core Data 的操作。通常使用 NSPersistentDocument 的默認實現就足夠了,它從 Info.plist 中讀取 Document types 信息來決定數據的存儲格式(xml,sqlite, binary)。

NSPersistentDocument 常用方法
-managedObjectContext 返回文檔的 Managed Object Context,在多文檔應用程序中,每個文檔都有自己的 Context。
-managedObjectModel 返回文檔的 Managed Object Model

四,Fetch Requests
Fetch Requests 相當於一個查詢語句,你必須指定要查詢的 Entity。我們通過 Fetch Requests 向 Managed Object Context 查詢符合條件的數據對象,以 NSArray 形式返回查詢結果,如果我們沒有設置任何查詢條件,則返回該 Entity 的所有數據對象。我們可以使用謂詞來設置查詢條件,通常會將常用的 Fetch Requests 保存到 dictionary 以重複利用。

示例:

 

NSManagedObjectContext * context  = [[NSApp delegate] managedObjectContext];
NSManagedObjectModel   * model    = [[NSApp delegate] managedObjectModel];
NSDictionary           * entities = [model entitiesByName];
NSEntityDescription    * entity   = [entities valueForKey:@"Post"];

NSPredicate * predicate;
predicate = [NSPredicate predicateWithFormat:@"creationDate > %@", date];
                         
NSSortDescriptor * sort = [[NSortDescriptor alloc] initWithKey:@"title"];
NSArray * sortDescriptors = [NSArray arrayWithObject: sort];

NSFetchRequest * fetch = [[NSFetchRequest alloc] init];
[fetch setEntity: entity];
[fetch setPredicate: predicate];
[fetch setSortDescriptors: sortDescriptors];

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

在上面代碼中,我們查詢在指定日期之後創建的 post,並將查詢結果按照 title 排序返回。

 

NSFetchRequest 常用方法
-setEntity: 設置你要查詢的數據對象的類型(Entity)
-setPredicate: 設置查詢條件
-setFetchLimit: 設置最大查詢對象數目
-setSortDescriptors: 設置查詢結果的排序方法
-setAffectedStores: 設置可以在哪些數據存儲中查詢

參考資料:
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

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