谈谈用SQLite和FMDB而不用Core Data

来源:伯乐在线

凭良心讲,我不能告诉你不去使用Core Data。它不错,而且也在变好,并且它被很多其他Cocoa开发者所理解,当有新人加入你的组或者需要别人接手你的项目的时候,这点很重要。

更重要的是,不值得花时间和精力去写自己的系统去代替它。真的,使用Core Data吧。
为什么我不使用Core Data
Mike Ash写到:就我自己而言,我不是个狂热粉丝。我发现API是笨拙的,并且框架本身对于大量的数据是极其缓慢的。
一个实际的例子:10,000条目
想象一个RSS阅读器,一个用户可以在一个Feed上点击右键,并且选择标记所有为已读。
引擎下,有一个带有read属性的Article实体。把所有条目标记为已读,程序需要加载这个Feed的所有文章(可能通过一对多的关系),然后设置read属性为YES。
大部分情况下这样没关系。但是设想那个Feed里有200个文章,为了避免阻塞主线程,你可能考虑在后台线程里做这个工作(特别当你的程序是一个iPhone应用)。当你一开始使用Core Data多线程,事情就开始变的不好处理了。
这可能还凑合,至少不值得切换走Core Data。
但是接下来加同步。
我用过两种不同的获取已读文章ID列表的RSS同步接口。其中一个返回近10,000个ID。
你不会打算在主线程中加载10,000个文章,然后设置read为NO。你甚至不想在后台线程里加载10,000个文章,即使很小心的管理内存,这有太多的工作(如果你频繁的这么做,想一下对电池寿命的影响)。
你真正想要做的是,让数据库给在ID列表里的每一个文章设置read为YES。
sqlite可以做到这个,只用一次调用。假设uniqueID上有索引,这会很快。而且你可以在后台线程执行像在主线程执行一样容易。
一个例子:快速启动
我想减少我的另一个程序的启动时间,不只是开始的时间,而是在数据显示之前的所有时间。
那是个类似Twitter的应用(虽然它不是),它显示消息的时间轴。显示时间轴意味着获取消息,加载相关用户。它很快,但是在启动的时候,会填充UI,然后填充数据。
关于iPhone的应用(或者所有应用)我的理论是,启动时间很重要,比其他大部分开发者想的都要重要。应用的启动很慢看起来不像是要启动一样,因为人们潜意识里记得,并且会产生阻止启动应用的想法。减少启动时间就减少了摩擦,让用户更有可能继续使用你的应用,并且推荐给其他人。这是你让你的应用成功的一部分。
因为我不使用Core Data,我手边有一个简单的,保守的解决方案。我把timeline(消息和人物对象)通过NSCoding保存到一个plist文件中。启动的时候它读这个文件,创建消息和人物对象,UI一出现就显示时间轴。
这明显的减少了延迟。
把消息和人物对象作为NSManagedobject的实例对象,这是不可能的。(假设我有编码的并且存储的IDs对象,但是那意味着读plist然后触及数据库。这种方式我完全避免了数据库)。
在更新更快的机器出来后,我去掉了那些代码。回顾过去,我希望我可以把它留下来。
我怎么考虑这个问题
当考虑是否使用Core Data时,我考虑下面这些事情:
会有难以置信数量的数据吗?
对于一个RSS阅读器或者Twitter应用,答案显而易见:是的。有些人关注上百个人。一个人可能订阅了上千个Feeds。
即使你的应用不从网络获取数据,仍然有可能让用户自动添加数据。如果你用一个支持AppleScript的Mac,有些人会写脚本去加载非常多的数据。如果通过web API去加数据也是一样的。
会有一个Web API包含类似于数据库的终端吗(对比类对象终端)?
一个RSS同步API能够返回一个已读文章的uniquelIDs列表。一个记笔记的应用的一个同步API可能返回已存档的和已删除的笔记的uniquelIDs。
用户可能通过操作处理大量对象吗?
在底层,需要考虑和之前一样的问题。当有人删除所有下载的5,000个面食食谱,你的食谱应用可以多好的完成这个功能(在iPhone上?)?
当我决定使用Core Data(我已经发布过使用Core Data的应用),我会小心留意我怎么使用它。为了得到好的性能,我发现我把它当做一个sql数据库一个奇怪接口来使用,然后我知道我应该舍弃Core Data,直接使用sqlite。
我怎么使用sqlite
我通过FMDB Wrapper来使用sqlite,FMDB来自Flying Meat Software,由Gus Mueller提供。
基本操作
我在iPhone以前,Core Data以前就使用过sqlite。这是它怎么工作的的要点:
1. 所有数据库访问-读和写-发生在连续的队列里,在一个后台线程。在主线程中触及数据库是从来不被允许的。使用一个连续队列来保证每一件事是按顺序发生的。
2. 我大量使用blocks来让异步程序容易点。
3. 模型对象只存在在主线程(但有两个重要的例外),改变会触发一个后台保存。
4. 模型对象列出来他们在数据库中存储的属性。可能在代码里或者在plist文件里。
5,一些模型对象是唯一的,一些不是。取决于应用的需要(大部分情况是唯一的)。
6. 对关系型数据,我尽可能避免连表查询
7. 一些对象类型在启动的时候就完全读入内存,另一些对象类型可能只需要创建并维护一个他们的uniqueIDs的。NSMutableSet,所以不需要去触及数据库,我就知道已经有什么。
8. Web API的调用发生在后台线程,他们使用分开的模型对象。
我会通过我现在的应用的代码来详细描述。
数据库更新
在我最近的应用中,有一个单一的数据库控制器-VSDatabaseController,它通过FMDB来与sqlite对话。
FMDB区分更新和查询。更新数据库,app调用
 
 
  1. -[VSDatabaseControllerrunDatabaseBlockInTransaction:(VSDatabaseUpdateBlock)databaseBlock]
VSDatabaseUpdateBlock很简单:
 
 
  1. typedefvoid(^VSDatabaseUpdateBlock)(FMDatabase*database);
runDatabaseBlockInTransaction也很简单:
 
 
  1. -(void)runDatabaseBlockInTransaction:(VSDatabaseUpdateBlock)databaseBlock{
  2. dispatch_async(self.serialdispatchQueue,^{
  3. @autoreleasepool{
  4. [selfbeginTransaction];
  5. databaseBlock(self.database);
  6. [selfendTransaction];
  7. }
  8. });
  9. }
(注意我用自己的连续调度队列。Gus建议看一下FMDatabaseQueue,也是一个连续调度队列。我还没能去看一下,因为它比FMDB的其他东西都要新。)
beginTransaction和endTransaction的调用是可嵌套的(在我的数据库控制器里)。在合适的时候他们会调用-[FMDatabase beginTransaction] 和 -[FMDatabase commit]。(使用事务是让sqlite变快的关键。)提示:我把当前事务存储在-[NSThread threadDictionary]。它很好获取一个线程的数据,我几乎从不用其他的。
这儿有个调用更新数据库的简单例子:
 
 
  1. -(void)emptyTagsLookupTableForNote:(VSNote*)note{
  2. Nsstring*uniqueID=note.uniqueID;
  3. [selfrunDatabaseBlockInTransaction:^(FMDatabase*database){
  4. [databaseexecuteUpdate:
  5. @"deletefromtagsNotesLookupwherenoteUniqueID=?;",uniqueID];
  6. }];
  7. }
这说明一些事情。首先sql不可怕。即使你从没见过它,你也知道这行代码做了什么。
像VSDatabaseController的所有其他公共接口,emptyTagsLookupTableForNote应该在主线程中被调用。模型对象只能在主线程中被引用,所以在block中用uniqueID,而不是VSNote对象。
注意在这种情况下,我更新了一个查找表。Notes和tags是多对多关系,一种表现方式是用一个数据库表映射note uniqueIDs和tag uniqueIDs。这些表不会很难维护,但是如果可能,我确实尝试避免他们的使用。
注意在更新字符串中的?。-[FMDatabase executeUpdate:] 是一个可变参数函数sqlite支持使用占位符?,所以你不需要把正真的值放入字符串。这儿有一个安全问题:它帮助守护程序反对sql插入。如果你需要避开某些值,它也为你省了麻烦。
最后,在tagsNotesLookup表中,有一个noteUniquelID的索引(索引是sqlite性能的又一个关键)。这行代码在每次启动时都调用
 
 
  1. [self.databaseexecuteUpdate:
  2. @"CREATEINDEXifnotexistsnoteUniqueIdindexontagsNotesLookup(noteUniqueID);"];
获取对象,app调用
 
 
  1. -[VSDatabaseControllerrunFetchForClass:(Class)databaSEObjectClass
  2. fetchBlock:(VSDatabaseFetchBlock)fetchBlock
  3. fetchResultsBlock:(VSDatabaseFetchResultsBlock)fetchResultsBlock];
这两行代码做了大部分工作:
 
 
  1. FMResultSet*resultSet=fetchBlock(self.database);
  2. NSArray*fetchedobjects=[selfdatabaSEObjectsWithResultSet:resultSet
  3. class:databaSEObjectClass];
用FMDB查找数据库返回一个FMResultSet. 通过resultSet你可以逐句循环,创建模型对象。
我建议写通用的代码去转换数据库行到对象。一种我使用的方法是用一个plist,映射column名字到对象属性。它也包含类型,所以你知道是否需要调用 -[FMResultSet dateForColumn:], -[FMResultSet stringForColumn:]或其他。
在我的最新应用里我做了些简单的事情。数据库行刚好对应模型对象属性的名字。所有属性都是strings,除了那些名字以“Date”结尾的属性。很简单,但是你可以看到需要一个清晰的对应关系。
唯一对象
创建模型对象和从数据库获取数据在同一个后台线程。一获取到,程序会把他们转到主线程。
通常我有uniqued对象。同一个数据库行结果始终对应同一个对象。
为了做到唯一,我创建了一个对象缓存,一个NSMapTable,在init函数里:_objectCache = [NSMapTable weakToWeakObjectsMapTable]。我来解释一下:
例如,当你做一个数据库获取并且把对象转交给一个视图控制器,你希望在视图控制器使用完这些对象后,或者一个不一样的视图控制器显示了,这些对象可以消失。
如果你的对象缓存是一个NSMutableDictionary,你将需要做一些额外的工作来清空缓存中的对象。确定它对应的对象在别的地方是否有引用就变的很痛苦。NSMapTable是弱引用,就会自动处理这个问题。
所以:我们在主线程中让对象唯一。如果一个对象已经在对象缓存中存在,我们就用那个存在的对象。(主线程胜出,因为它可能有新的改变。)如果对象缓存中没有,它会被加上
保持对象在内存中
有很多次,把整个对象类型保留在内存中是有道理的。我最新的app有一个vstag对象。虽然可能有成百上千个笔记,但tags的数量很小,基本少于10。一个tag只有6个属性:3个BOOL,两个很小的Nsstring,还有一个NSDate。
启动的时候,app获取所有tags并且把他们保存在两个字典里,一个主键是tag的uniqueID,另一个主键是tag名字的小写。
这简化了很多事,不只是tag自动补全系统,这个可以完全在内存中操作,不需要数据库获取
但是很多次,把所有数据保留在内存中是不实际的。比如我们不会在内存中保留所有笔记。
但是也有很多次,当不能在内存中保留对象时,你希望在内存中保留所有uniqueIDs。你会像这样做一个获取
 
 
  1. FMResultSet*resultSet=[self.databaseexecuteQuery:@"selectuniqueIDfromsome_table"];
resultSet只包含了uniqueIDs, 你可以存储到一个NSMutableSet里。
我发现有时这个对web APIs很有用。想象一个API调用返回从某个确定的时间以后的,已创建笔记的uniqueIDs列表。如果我本地已经有了一个包含所有笔记uniqueIDs的NSMutableSet,我可以快速检查(通过 -[NSMutableSet minusSet])是否有漏掉的笔记,然后去调用一个API下载那些漏掉的笔记。这些完全不需要触及数据库
但是,像这样的事情应该小心处理。app可以提供足够的内存吗?它真的简化编程并且提高性能了吗?
sqlite和FMDB而不是Core Data,给你带来大量的灵活性和聪明解决办法的空间。记住有的时候聪明是好的,也有的时候聪明是一个错误
Web APIs
我的API调用后台进程(经常用一个NSOperationQueue,所以我可以取消操作)。模型对象只在主线程,但是我还传递模型对象给我的API调用
是这样的:一个数据库对象有一个detachedcopy方法,可以复制数据库对象。这个复制对象不是引用自我用来唯一化的对象缓存。唯一引用那个对象的地方是API调用,当API调用结束,那个复制的对象就消失了。
这是一个好的系统,因为它意味着我可以在API调用里使用模型对象。方法看起来像这样:
 
 
  1. -(void)uploadNote:(VSNote*)note{
  2. VSNoteAPICall*apiCall=[[VSNoteAPICallalloc]initWithNote:[notedetachedcopy]];
  3. [selfenqueueAPICall:apiCall];
  4. }
VSNoteAPICall从复制的VSNote获取值,并且创建HTTP请求,而不是一个字典或其他笔记的表现形式。
处理Web API返回值
我对web返回值做了一些类似的事情。我会对返回的JSON或者XML创建一个模型对象,这个模型对象也是分离的。它不是存储在为了唯一性的模型缓存里。
这儿有些事情是不确定的。有时有必要用那个模型对象在两个地方做本地修改:在内存缓存和数据库
数据库通常是容易的部分。比如:我的应用已经有一个方法来保存笔记对象。它用一个sql insert或者replace字符串。我只需调用那个从web API返回值生成的笔记对象,数据库就会更新。
但是可能那个对象有一个在内存中的版本,幸运的是我们很容易找到:
 
 
  1. VSNote*cachednote=[self.mapTableobjectForKey:downloadednote.uniqueID];
如果cachednote存在,我会让它从downloadednote中获取值,而不是替换它(这样可能违反唯一性)。这可以共享detachedcopy方法代码
一旦cachednote更新了,观察者会通过KVO通知笔记,或者我会发送一个NSNotification,或者两者都做。
Web API调用也会返回一些其他值。我提到过RSS阅读器可能获得一个已读条目的大列表。这种情况下,我用那个列表创建了一个NSSet,在内存中更新每一个缓存文章的read属性,然后调用-[FMDatabase executeUpdate:]。
让它工作快速的关键是NSMapTable的查找是快速的。如果你找的对象在一个NSArray里,我们该重新考虑。
数据库迁移
Core Data的数据库迁移很酷,当它可行的时候。但是不可避免的,它是代码数据库中的一层。如果你越直接使用sqlite,你更新数据库越直接。你可以安全容易的做到这点。
比如加一个表:
 
 
  1. [self.databaseexecuteUpdate:@"CREATETABLEifnotexiststags"
  2. "(uniqueIDTEXTUNIQUE,nameTEXT,deletedINTEGER,deletedModificationDateDATE);"];
或者加一个索引:
 
 
  1. [self.databaseexecuteUpdate:@"CREATEINDEXifnotexists"
  2. "archivedSortDateIndexonnotes(archived,sortDate);"];
或者加一列:
 
 
  1. [self.databaseexecuteUpdate:@"ALTERTABLEtagsADDdeletedDateDATE"];
应用应该在代码的第一个地方用上面这些代码设置数据库。以后的改变只需加executeUpdate的调用 — 我让他们按顺序执行。因为我的数据库是我设计的,不会有什么问题(我从没碰到性能问题,它很快)。
当然大的改变需要更多代码。如果你的数据通过web获取,有时你可以从一个数据库模型开始,重新下载你需要的数据。
性能技巧
sqlite可以非常非常快,它也可以非常慢。完全取决于你怎么使用它。
事务
把更新包装在事务里。在更新前调用 -[FMDatabase beginTransaction] ,更新后调用-[FMDatabase commit]。
如果你不得不反规范化( Denormalize)
反规范化让人很不爽。这个方法是,为了加速检索而添加冗余数据,但是它意味着你需要维护冗余数据。
我总是疯狂避免它,直到这样能有严重的性能区别。然后我会尽可能少得这么做。
使用索引
我的应用中tags表的创建语句像这样:
 
 
  1. CREATETABLEifnotexiststags
  2. (uniqueIDTEXTUNIQUE,deletedModificationDateDATE);
uniqueID列是自动索引的,因为它定义为unique。但是如果我想用name来查询表,我可能会在name上创建一个索引,像这样:
 
 
  1. CREATEINDEXifnotexiststagNameIndexontags(name);
你可以一次性在多列上创建索引,像这样:
 
 
  1. CREATEINDEXifnotexistsarchivedSortDateIndexonnotes(archived,sortDate);
但是注意太多索引会降低你的插入速度。你只需要足够数量并且是对的那些。
使用命令行应用
当我的app在模拟器里运行时,我会打印数据库的路径。我可以通过sqlite3的命令行来打开数据库。(通过man sqlite3命令来了解这个应用的更多信息)。
打开数据库的命令:sqlite3数据库的路径”。
打开以后,你可以看schema: type .schema。
你可以更新和查询,这是在使用你的app之前检查sql是否正确的很好的方式。
这里面最酷的一部分是, SQLite Explain Query Plan 命令,你会希望确保你的语句执行的尽可能快。
真实的例子
我的应用显示所有没有归档笔记的标签列表。每当笔记或者标签有变化,这个查询就会重新执行一次,所以它需要很快。
我可以用 SQL join 查询,但是很慢(joins都很慢)。
所以我放弃sqlite3并开始尝试别的方法。我又看了一次我的schema,意识到我可以反规范化。一个笔记的归档状态可以存储在notes表里,它也可以存储在tagsNotesLookup表。
然后我可以执行一个查询
 
 
  1. selectdistincttagUniqueIDfromtagsNotesLookupwherearchived=0;
我已经有了一个在tagUniqueID上的索引。所以我用explain query plan来告诉我当我执行这个查询的时候会发生什么。
 
 
  1. sqlite>explainqueryplanselectdistincttagUniqueIDfromtagsNotesLookupwherearchived=0;
  2. 0|0|0|SCANTABLEtagsNotesLookupUSINGINDEXtagUniqueIdindex(~100000rows)
它用了一个索引,但是SCAN TABLE听起来不太好,最好是一个SEARCH TABLE并且 覆盖一个索引
我在tagUniqueID和archive上建了索引:
 
 
  1. CREATEINDEXarchivedTagUniqueIDontagsNotesLookup(archived,tagUniqueID);
再次执行explain query plan:
 
 
  1. sqlite>explainqueryplanselectdistincttagUniqueIDfromtagsNotesLookupwherearchived=0;
  2. 0|0|0|SEARCHTABLEtagsNotesLookupUSINGCOVERINGINDEXarchivedTagUniqueID(archived=?)(~10rows)
好多了。
更多性能提示
FMDB的某处加了缓存statements的能力,所以当创建或打开一个数据库的时候,我总是调用[self.database setShouldCacheStatements:YES] 。这意味着对每个调用你不需要再次编译每个statement。
我从来没有找到使用vacuum的好的指引,如果数据库没有定期压缩,它会越来越慢。我的应用会跑一个vacuum,但只是每周一次(它在NSUserDefaults里存储上次vacuum的时间,然后在开始的时候检查是否过了一周)。
如果能auto_vacuum那更好,看 pragma statements supported by SQLite 列表。
其他酷的东西
Gus Mueller让我涉及自定义sqlite方法内容。我并没有真的使用这些东西,既然他指出了,我可以放心的说我能找到它的用处。因为它很酷。
Gus的帖子 里,有一个查询是这样的:
 
 
  1. selectdisplayName,keyfromitemswhereUTTypeConformsTo(uti,?)orderby2;
sqlite完全不知道UITypes。但是你可以加核心方法,查看-[FMDatabase makeFunctionNamed:maximumArguments:withBlock:]。
你可以执行一个大的查询来替代,然后评估每个对象。但是那需要更多工作。最好在sql级就过滤,而不是在将表格行转为对象以后。
最后
你真的应该使用Core Data,我不是在开玩笑。
我用sqlite和FMDB一段时间了,我对多得的好处感到很兴奋,也得到非同一般的性能。但是记住机器在变快,其他看你代码的人期望看到他已经知道的Core Data,另一些不打算看你的数据库代码。所以请把这整篇文章看做一个疯子的叫喊,关于他为自己建立的细节的疯狂的世界,并把自己锁在里面。
请享受了不起的Core Data的文章(有点难过的摇头)。
接下来,在查完Gus指出的自定义sqlite方法特性后,我会研究 SQLite的full-text search extension . 总有更多的内容需要去学习。

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