CoreData 概览

一、技术概览

1. Core Data 功能初窥

  对于处理诸如对象生命周期管理、对象图管理等日常任务，Core Data框架提供了广泛且自动化的解决方案。它有以下特性。

  （注：对象图－Object graph的解释：在面向对象编程中，对象之间有各种关系，例如对象直接引用另外的对象，或是通过引用链间接的引用其他对象，这些关系组成了网状的结构。我们把这些对象（和它们之间的联系）成为对象图。 对象图可大可小，有繁有简。 只包含单个字符串对象的数组就是一个简单的代表；而包含了application对象，引用windows， menus和相关视图对象、其他对象这样的结构就是复杂对象图的例子——这是在说mainwindow.xib。

    有时，你可能想要把这样的对象图转化形式，让它们可以被保存到文件中，以使其他的进程或其他的机器可以再次将保存的内容读出，重购对象。 这样的过程常被成之为“归档”(Archiving)。

    有些对象图是不完整的——通常称之为局部对象图（partial object graphs）。局部对象图包含了“占位符”（Placeholder）对象，所谓”占位符“，就是一些暂时无内容的对象，它们将再后期被具体化。一个典型的例子就是nib文件中包含的File's Owner对象。

  1) 对于key-value coding 和key-value observing完整且自动化的支持
除了为属性整合KVC和KVO的访问方法外， Core Data还整合了适当的集合访问方法来处理多值关系。

  2) 自动验证属性(property)值
Core Data中的managed object扩展了标准的KVC 验证方法，以保证单个的数值在可接受的范围之内，从而使组合的值有意义。（需校准翻译）

  3) 支持跟踪修改和撤销操作
对于撤销和重做的功能，除过用基本的文本编辑外，Core Data还提供内置的管理方式。

  4) 关系的维护
Core Data管理数据的变化传播，包括维护对象间关系的一致性。

  5) 在内存中和界面上分组、过滤、组织数据

  6) 自动支持对象存储在外部数据仓库的功能

  7) 创建复杂请求
你不需要动手去写复杂的SQL语句，就可以创建复杂的数据请求。方法是在“获取请求”(fetch request)中关联NSPredicate（又看到这个东东了，之前用它做过正则）。NSPrdicate支持基本的功能、相关子查询和其他高级的 SQL特性。它还支持正确的Unicode编码（不太懂，请高人指点）， 区域感知查询（据说就是根据区域、语言设置调整查询的行为）、排序和正则表达式。

  8) 延迟操作（原文为Futures(faulting）直译为期货，这里个人感觉就是延迟操作的形象说法。请高人指教)。
Core Data 使用延迟加载(lazy loading)的方式减少内存负载。 它还支持部分实体化延迟加载，和“写时拷贝”的数据共享机制。（写时拷贝，说的是在复制对象的时候，实际上不生成新的空间，而是让对象共享一块存储区域，在其内容发生改变的时候再分配）。

  9) 合并的策略
Core Data 内置了版本跟踪和乐观锁定(optimistic locking)来支持多用户写入冲突的解决。
注：乐观锁，假定数据一般不出现冲突，所以在数据提交更新的时候，才对数据的冲突进行检测，如果冲突了，就返回冲突信息。

  10) 数据迁移
就开发工作和运行时资源来说，处理数据库架构的改变总是很复杂。Core Data的schema migration工具可以简化应对数据库结构变化的任务， 而且在某些情况下，允许你执行高效率的数据库原地迁移工作。

  11) 可选择针对程序Controller层的集成，来支持UI的显示同步
Core Data在iPhone OS之上 提供NSFetchedResultsController对象来做相关工作，在Mac OS X上，我们用Cocoa提供的绑定(Binding)机制来完成。

2. 为何要使用Core Data

    使用Core Data有很多原因，其中最简单的一条就是：它能让你为Model层写的代码的行数减少为原来的50％到70%。 这归功于之前提到的Core Data的特性。更妙的是，对于上述特性你也既不用去测试，也不用花功夫去优化。

    Core Data拥有成熟的代码，这些代码通过单元测试来保证品质。应用Core Data的程序每天被世界上几百万用户使用。通过了几个版本的发布，已经被高度优化。 它能利用Model层的信息和运行时的特性，而不通过程序层的代码实现。 除了提供强大的安全支持和错误处理外，它还提供了最优的内存扩展性，可实现有竞争力的解决方案。不使用Core Data的话，你需要花很长时间来起草自己的方案，解决各种问题，这样做效率不高。

    除了Core Data本身的优点之外，使用它还有其他的好处： 它很容易和Mac OS X系统的Tool chain集成；利用Model设计工具可以按图形化方式轻松创建数据库的结构；你可以用Instruments的相关模板来测试Core Data的效率并debug。 在Mac OS X的桌面程序中，Core Data还和Interface Builder集成（打开Inspector可以看到有binding的选项，这个东东iPhone上木有。。。），按照model来创建UI变的更简单了。 这些功能能更进一步的帮助你缩短设计、开发、测试程序的周期。

3. Core Data不是。。。

    看了前面的介绍之后，我们还需要了解一下关于Core Data常见的误解：

  1) Core Data不是一个关系型数据库，也不是关系型数据库管理系统(RDBMS)。
Core Data 为数据变更管理、对象存储、对象读取恢复的功能提供了支持。 它可以使用SQLite作为持久化存储的类型。 它本身并不是一个数据库（这点很重要，比如，你可以使用Core Data来记录数据变更，管理数据，但并不能用它向文件内存储数据）。

  2) Core Data不是银弹
它并不能取代你写代码的工作。虽然可以纯粹使用XCode的数据建模工具和Interface Builder来编写复杂程序，但在更多的程序中，你都自己动手写代码。

  3) Core Data并不依赖于Cocoa Bindings
Core Data + Cocoa Binding ＝ 减少代码数量。但Core Data完全可以在没有bindings的条件下使用。例如，可以编写一个没有UI，但包含Core Data的程序。

二、Core Data基础

1. Core Data基本架构

    在大部分程序中，你要能通过某种方式打开一个包含对象归档的文件， 这个文件内至少要有一个根对象的引用。另外，还得能将所有的对象归档到文件中，如果你想要实现撤销的功能，就还要记录对象的更改情况。例如，在 Employee的示例程序中，你要能打开一个包含有employee和department对象归档的文件，而且这个文件至少包含了一个根对象——这 里，是一个包含所有employee的数组——请参考例图Figure 1。 相应的，你还要能将程序中的employee、department对象归档到文件中去。

 Figure 1 按照Core Data文档结构管理的对象示意图

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），请看Figure 2的示意图。

Figure 2 使用Core Data的文档管理示意图

    Core Data的使用并不限制在基于文档的程序中（document-based application）。你也能创建一个包含Core Data 的Utility程序（请查看Core Data Utility tutorial文档）。当然其他类型的程序也都可以使用Core Data。

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

    你可以把被管理对象上下文想象成一个”聪明“的便笺簿。当你从数据持久层获取对象时，就把这些临时的数据拷贝拿到写在自己的便笺簿上（当然，在便笺上对象会 “恢复”以前的对象图结构）。然后你就可以随心所欲的修改这些值了（本子是你的，随便画都可以），除非你保存这些数据变化，否则持久层的东西是不会变 的。（跟修改文件后要保存是一个道理）。

    附在Core Data框架中模型对象（Model objects）常被称为“被管理对象”(Managed objects)。所有的被管理对象都要通过上下文进行注册。使用上下文，你可以在对象图中添加、删除对象，并记录对象的更改（包括单个对象，或是对象间 的关系）。记录更改后就能支持撤销和重做的功能。同时，上下文还能保证关系更改后对象图的完整性。

    如果你想要保存所做的修改， 上下文会保证对象的有效性。在验证有效性后，更改会被写入到persistent store(持久化存储层)中。你在程序中的添加和删除动作都会被作用在存储的数据中。

    在你的一个程序中，可能存在多个上下文。 对于数据存储(store)中的每个对象，对应的都有唯一的一个被管理对象(managed object)和上下文相关联（详情请查看"Faulting and Uniquing"文档）。换个角度来想，在persistent store中存储的对象有可能被用在不同的上下文中，每个上下文都有与之对应的被管理对象，被管理对象可以被独立的修改，这样就可能在存储 时导致数据的不一致。Core Data提供了许多解决这个问题的途径（请查看"Using Managed Object"一章）。

获取数据的请求(Fetch Requests)

    要使用上下文来获取数据，你需要创建相应的请求(Fetch request)。 Fetch request对象包含你想获取的对象的描述。例如：“所有 Employee”，或“所有的Employee，department是marketing，按薪资降序排列”。Fetch Request包含三个部分。使用最简单的写法，必须指定实体（Entity）的名称，这就暗示了，每次智能获得一种类型的实体。 Fetch Request 还可以包含谓词（predicate）——注：有些地方也把这个叫断言，个人感觉谓词更准确些。谓词将描述对象需要满足的条件（这就和我们在SQL里加的 限定条件差不多，正如前面的"All Employees, in the Marketing department"）。另外，Fetch Request还可包含一个用于描述排序方式的对象（熟悉的Order by操作）。如图Figure3所示：

    在程序中，你将Fetch Request这个请求发送给上下文，上下文就会从相关的数据源中查找复合条件的对象（也可能找不到），并返回。 所有的被管理对象（managed object）都必须在上下文中注册，因此通过fetch request获得的对象自动被注册。但如前所述，每个在持久存储层（persistence store）中的对象都对应一个和上下文相关的被管理对象(managed object)因此，如果在上下文中已经存在了fetch request要取的对象，那么这个被管理对象将被返回。

    Core Data追求高执行效率。 它是“需求驱动”的，因此只会创建你确实需要的对象。对象图不需要保留所有在数据存储层中的对象。单纯指定数据持久层的动作不会将其中所有的数据放到上下 文中去。 当你想从数据存储层中获取某些对象的时候，你只会得到那些你请求的（有点罗嗦，总的意思就是需要时获取，获取的就是需要的）。如果你不在需要这个对象的时 候，默认情况下它会被释放。（当然，只是释放这个对象，而不是从对象图中移除该对象）。——注：个人感觉有点像重新拷了一个文件的某些部分，不用了就在副 本中删除，不会影响原件。

持久化存储助理(Persistent Store Coordinator)

    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。

    事实上，持久化存储助理定义了一个栈。从设计方面考虑，它就是可以作为上下 文的”外观“， 这样多个数据存储(Persistence store)看起来就像是一个。 然后上下文就可以根据这些数据存储来创建对象图了。持久化存储助理智能关联一个被管理对象的模型。如果你像要把不同的实体放到不同的存储中去，就需要为你 的模型实体做“分区”，方式是通过定义被管理对象模型的configurations。（请参考"Configurations"一章）。

    Figure 4演示了这样的一个结构：employees和departments存储在一个文件中，customers和companies存储在另外一个文件中。当你要获取对象的时候，它们从相关的文件中自动获取；当保存时，又被归档到相应的文件中。

Figure 4存储栈—改

持久化存储(Persistent Stores)

    持久化存储是和单独的一个文件或外部的数据关联的，它负责将数据和上下文中的对象进行对应。通常，需要你直接和持久化对象存储打交道的地方，就是指定新的、 和程序进行关联的外部数据的位置（例如，当用户打开或保存一个文档）。大多数需要访问持久化存储的动作都由上下文来完成。

    程序的代码—— 特别是和被管理对象相关的部分——不应该对持久化存储做任何假设（也就是不需要自己考虑存储的方式或过程）。 Core Data对几种文件格式有原生的支持。你可以选择一种自己程序需要的。假设在某个阶段你决定换一种文件的格式，而又不想修改程序的框架，而且，你的程序做 了适当的抽象（注：这个就属于设计方面的东东了），这时，你就能尝到使用Core Data的甜头了。例如，在最初的设计中，程序只从本地文件中获取数据，而你的程序没有去硬指定对应数据的获取位置，而是可以在后期指定从远程位置添加新 的数据类型，这样你就可以使用新的类型，而不需要修改代码。（这段还是感觉翻的不太合适）。

重要提示：

    虽然Core Dta支持SQLite作为一种存储类型，但它不能使用任意的SQLite数据库。Core Data在使用的过程种自己创建这个数据库。（详情，请参考"Persistence Store Features"）。

持久化文档（Persistent Documents）

    你可以通过代码的方式创建和配置持久存储栈，但在多数情况下，你只是想创建一个基于文档 的应用程序（Document-based application，这个是mac上的）来读写文件。这时，用NSDocument的子类NSPersistentDocument可以让你感受到使 用Core Data的便利。默认状况下，NSPersistentDocument就已经创建了它自己的持久存储栈，其中包含了上下文，和单个的持久对象存储，来处 理这样文档和外部数据“一对一”的映射关系。

    NSPersistentDocument类提供了访问文档的上下文的方法，也实现了标准的NSDocument方法来通过Core Data读写文件。 一般说来，你不需要编写额外的代码来处理对象的持久化。

    持久化文档的撤销（undo）操作也被集成在被管理对象的上下文中。

    被管理对象和被管理对象模型（Managed Objects and the Managed Object Model）
为 了管理对象图，也为了提供对象持久化的功能，Core Data需要对对象有很强的描述能力。被管理对象模型就是程序中对象、实体描述的概要图，如图Figure 5所示。创建模型的常用做法是通过Xcode的图形化建模工具Date Model Design tool。但是如果你愿意的话，也可以在运行时通过代码来建模。

Figure 5 有两个实体的对象模型

模型由多个实体描述对象构成，每个描述提供实体的某项元数据，它们包含实体名、实体在程序中的类名（当然，类名和实体名不需要一致）、属性还有关系。属性和关系依次被属性和关系描述对象所代表，如图Figure 6所示。

Figure 6 带有两个属性和一个关系的的实体描述

被管理对象必须是NSManagedObject或其子类的实例。 NSManagedObject可用来表示任何实体。它使用内部私有的存储机制来维护自身的属性，并执行一个被管理对象所必须的基本操作。一个被管理对象 拥有一份实体描述的引用。在使用时，它通过实体描述来找到自身的元数据，包括实体名和属性、关系的信息。你也可以继承NSManagedObject来执 行额外的操作。

被管理对象模型（Managed Object Models）

    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。 模型图由NSManagedObjectModel所表示。一般说来，模型的信息越充实，Core Data能提供的功能就越好。 下文讲解了对象模型的特性，以及如何在程序中创建、使用对象模型。

被管理对象模型的特性

    被管理对象模型是 NSManagedObjectModel的实例。它描述了你在程序中使用的实体的概要信息。（如果读者不了解entity、property、 attribute和relationship的含义，请先查看"Core Data Basics"和"Cocoa Design Patterns"文档中的"Object Modeling"一节）

实体（Entities）

    模型包含了NSEntityDescription对象，NSEntityDescription对象指代了模型的实体。关于实体由两个重要特征：名称（name）和类名（name of class）。你应该弄清楚实体、实体的类和作为实体实例的被管理对象之间的区别。

    NSEntityDescription 对象可包含NSAttributeDescription对象（指代实体的attribute）和NSRelationshipDescription对 象（指代实体间的relationship）。实体也可能包含fetched属性，该属性由NSFetchedPropertyDescription指 代，模型中有对应的fetch请求的模板，fetch请求由NSFetchRequest所指代。

实体的继承关系

    实体的继承和类 的继承很类似，当然，也同样有用。 如果你有若干个相似的实体，就可以抽离出它们的共有特性作为一个“父实体”，就省去了在多个实体中都指定相同的属性。 例如，你可以定义一个包含firstName和lastName的“Person”实体，然后在定义子实体"Employee"和"Customer"。

    如果是使用Xcode的可视化建模工具来创建模型，你就可以通过如下图的方式为一个实体指定父级实体。

 Figure1 Xcode中为一个实体指定父实体

如果你想在代码中创建继承关系。就需要自顶向下来执行。不能直接指定实体的父实体，而只能给一个实体指定子实体（使用setSubentities:）。这 就是说，如果你想给A实体指定父实体，就只能把A作为数组中的一个元素，调用目标父实体setSubentities:的方式来设置。

抽象实体

    你可以把一个实体指定为“抽象实体”，也就是说，你不打算使用这个实体来创建实例。通常，当你想把这个实体作为父实体，而有子实体来实现详细内容的时候，就 把它声明“抽象实体”。（和抽象类很像）。例如，在一个绘图程序中，你可能会设计一个Graphic实体，它包含了x和y坐标信息、颜色、绘制区域，而你 不会去创建一个Graphic的实例，而是使用具体的子实体——Circle、TextArea、Line。（这些基本的东西就不给大牛们再罗嗦 了。。。）

Properties（属性，这个和Attributes的意思一样，实在区别不出来，只好上英语了）

    实体的 Properties是它的attributes和relationship，包含了fetched属性（如果有的话）。每个property都有名称和 类型。 Attribute也可能有默认值。property的名称不能和NSObject和NSManagedObject类中的无参方法名相同。例如，不能把 property命名为"description"。

    临时属性（Transient Property）也是作为模型的一部分，但是不作为实体实例的数据保存在持久存储层。 Core Data也会跟踪临时属性的变化，以备撤销操作时使用。

    注意：如果你用模型外的信息对临时属性执行撤销操作，Core Data将不会使用旧值，调用你的