[Cocoa]深刻淺出 Cocoa 之 Core Data（1）- 框架詳解

深刻淺出 Cocoa 之 Core Data（1）- 框架詳解

羅朝輝( http://blog.csdn.net/kesalin)

CC 許可，轉載請註明出處

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，初學者每每不太容易弄懂。計劃用三個教程來說解這一部分：

框架詳解：講解  Core data 框架，運做過程，設計的類；
Core data應用程序示例：經過生成一個使用 Core data 的應用程序來說解如何 在  XCode 4 中使用 Core data。
手動建立Core data示例：不利用框架自動生成代碼，徹底本身編寫全部的 Core data 相關代碼的命令行應用程序來深刻講解 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，讓咱們對它有個整體的認識。

在上圖中，咱們能夠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類操做的全過程，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 至關於數據文件管理器，處理底層的對數據文件的讀取與寫入。通常咱們無需與它打交道。

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，通常都是經過 control+drag 將 Managed Object Context 綁定到它們，這樣咱們就能夠在 nib 中可視化地操做數據。

這寫模塊是怎樣運做的呢？

1，應用程序先建立或讀取模型文件（後綴爲xcdatamodeld）生成 NSManagedObjectModel 對象。Document應用程序是通常是經過 NSDocument 或其子類 NSPersistentDocument）從模型文件（後綴爲 xcdatamodeld）讀取。
2，而後生成 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 參與對數據進行各類操做的整個過程，它持有 Managed Object。咱們經過它來監測 Managed Object。監測數據對象有兩個做用：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 這些控制器通常與 NSManagedObjectContext 關聯，所以咱們能夠經過它們在 nib 中可視化地操做數據對象。

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。咱們能夠看出：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，至關於數據庫中的表
Property	NSPropertyDescription	Entity 特性，至關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（至關於數據庫中的查詢語句）

1）Entity - NSEntityDescription
Entity 至關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 經常使用方法:
+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，它至關於數據庫表中的一列，或者 XML 文件中的 value-key 對中的 key。它能夠描述實體數據(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。它能夠有默認值，也可使用正則表達式或其餘條件對其值進行限定。一個屬性能夠是 optional 的。
 
 > Relationship - NSRelationshipDescription 
Relationship 描述 Entity，Property 之間的關係，能夠是一對一，也能夠是一對多的關係。 

 > 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，舉個例子來講，見圖：

咱們有一個 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，每一個 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。

咱們一般使用 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: @"nemo@pixar.com" forKey: @"email"];

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

在上面代碼中，咱們先取得 NSManagedObjectContext， 而後調用 NSEntityDescription 的方法，以 Author 爲實體模型，生成對應的 NSManagedObject 對象，插入 NSManagedObjectContext 中，而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。
好比在上面的代碼，author 這個 NSManagedObject，對應名爲 Author 的 Entity。

每個 Managed Object 都有一個全局 ID（類型爲：NSManagedObjectID）。Managed Object 會附加到一個 Managed Object Context，咱們能夠經過這個全局 ID 在 Managed Object Context 查詢對應的 Managed Object。

NSManagedObject 經常使用方法

-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 的做用至關重要，對數據對象進行的操做都與它有關。當建立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更，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。

一般咱們將 controller 類（如：NSArrayController，NSTreeController）或其子類與 Managed Object Context 綁定，這樣就方便咱們動態地生成，獲取數據對象等。

NSManagedObjectContext 經常使用方法

-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，可是要等到 Context 提交更改時才真正刪除數據對象
-undo	回滾最後一步操做，這是都 undo/redo 的支持
-lock	加鎖，經常使用於多線程以及建立事務。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:	因爲 Context 能夠管理從不一樣數據文件而來的數據對象， 這個接口的做用就是指定數據對象的存儲數據文件（經過指定 PersistantStore 實現）
-executeFetchRequest: error:	執行 Fetch Request 並返回全部匹配的數據對象

> Persistent Store Coordinator - NSPersistentStoreCoordinator
使用 Core Data document 類型的應用程序，一般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。通常咱們無需與它直接打交道來讀寫文件，Managed Object Context 在背後已經爲咱們調用 Persistent Store Coordinator 作了這部分工做。

NSPersistentStoreCoordinator 經常使用方法

-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"類似，可是操做成功後， 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，若是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 的操做。一般使用 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 經常使用方法

-managedObjectContext	返回文檔的 Managed Object Context，在多文檔應用程序中，每一個文檔都有本身的 Context。
-managedObjectModel	返回文檔的 Managed Object Model

四，Fetch Requests
Fetch Requests 至關於一個查詢語句，你必須指定要查詢的 Entity。咱們經過 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，若是咱們沒有設置任何查詢條件，則返回該 Entity 的全部數據對象。咱們可使用謂詞來設置查詢條件，一般會將經常使用的 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，咱們查詢在指定日期以後建立的 post，並將查詢結果按照 title 排序返回。

NSFetchRequest 經常使用方法

-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:	設置能夠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