数据持久化

1、Sandbox 沙箱

• iOS 为每个应用提供了独立的文件空间，一个应用只能直接访问为本应用分配的文件目录，不可以访问其他目录，每个应用自己独立的访问空间被称为该应用的沙盒。也就是说，一个应用与文件系统的交互绝大部分都被限制在它自己的应用沙盒内。

• 1）在新 App 被安装时，安装器会为应用创建一系列角色不同的容器（container）。

  
  • iOS 8.0 之后，bundle 目录和沙盒目录 (Data) 是分开的。iOS 7.0 及以前版本 bundle 目录和沙盒目录 (Data) 是在一起的。
  • 1> Bundle Container:
    • MyApp.app ：这就是应用的运行包（bundle），这个目录包含应用的可执行文件和所有资源文件。用户从 App Store 购买应用后，iTunes 安装到手机上的就是这个目录文件。这个目录是只读的，而且该目录在安装时进行了签名，安装后对该目录进行的任何写操作都会改变目录的签名内容，从而使的该应用无法启动，该应用本身能获得 bundle 中的任何文件的读权限。

    // 获取包路径
    NSString *bundlePath = [NSBundle mainBundle].bundlePath;
    NSURL *bundleUrl = [NSBundle mainBundle].bundleURL;
    // 获取应用程序程序包中资源文件路径
    NSString *bundleFilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"testFile" ofType:@"txt"];
    NSURL *bundleFileUrl = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"testFile" withExtension:@"txt"];
    

  • 2> Data Container:
    • iTunes 在与 iPhone 同步时，备份所有的 Documents 和 Library 文件。iPhone 在重启时，会丢弃所有的 tmp 文件。
    • (1) Documents：
      • 保存由用户产生的文件或者数据，例如一个日记应用中用户写的日记文件，或者音乐播放器中用户下载的歌曲，涂鸦程序生成的图片，游戏关卡记录等。建议将用户可操作的文件数据都放到该目录。该文件夹下的内容不会被系统自动删除，但是严格规定必须是用户自己想要保存的。
      • 该目录下的所有文件都可以通过 iTunes 进行备份和恢复。存储在这里的所有文件会自动备份到 iCloud。该目录下如果保存了从网络下载的文件，在上架审批的时候，会被拒。
      • Documents/Inbox ：该目录用来访问被外部应用所请求当前应用打开的文件。例如，我们的应用 MyApp 向系统注册了可以打开 doc 类型的文件，另一个应用 A 中有一个文件 read.doc ，并申请 MyApp 打开此文件，这时候系统会先将 read.doc 文件拷贝到 MyApp 应用中的 Documents/Inbox 目录下，MyApp 可以在 Inbox 目录下进行文件读取和删除，但是不能新建文件或者对已有文件进行写入。如果用户要对文件进行编辑，需要先将文件移动到其他目录。

      // 获取 Documents 路径
      NSString *documentPath = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject;
      NSURL *documentUrl = [[NSFileManager defaultManager] URLsForDirectory:NSDocumentDirectory inDomains:NSUserDomainMask].lastObject;
      

    • (2) Library：
      • 该目录用来存储非用户数据，它下面包括几个标准的子目录，你可以将文件放到其中之一，也可以自己创建子目录。iOS 应用通常用到的子目录有 Preferences 和 Caches 。Library 目录下的文件通常是不应该暴露给用户的，该目录下除了 Caches 子目录外，其它目录及其文件都可以通过 iTunes 进行备份。
      • Library/Preferences ：常用来放置配置文件、数据文件、模板等应用在运行中与用户相关，而又希望对用户不可见的文件，如系统偏好设置，用户偏好设置等文件。使用 NSUserDefaults 类进行偏好设置文件的创建、读取和修改。
      • Library/Caches ：用来存放缓存文件，保存从网络下载的请求数据，后续仍然需要继续使用的文件，例如网络下载的离线数据，图片，视频文件等。该目录中的文件系统不会自动删除，可以做离线访问。它的存放时间比 tmp 下的长，但是不如 Library 下的其它目录。总的来说 Caches 目录下存放的数据不能是应用程序运行所必需的，但是能提高应用访问性能的。可写入应用支持文件，保存应用程序再次启动需要的信息。
      • iTunes 不会对这个目录的内容进行备份。要求程序员必需提供一个完善的清除缓存目录的 "解决方案"。

      // 获取 Library 路径
      NSString *libraryPath = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject;
      NSURL *libraryUrl = [[NSFileManager defaultManager] URLsForDirectory:NSLibraryDirectory inDomains:NSUserDomainMask].lastObject;
      // 获取 Caches 路径
      NSString *cachesPath = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject;
      NSURL *cachesUrl = [[NSFileManager defaultManager] URLsForDirectory:NSCachesDirectory
      

    • (3) tmp：
      • 该目录用来存储临时文件，那些在下次重启中不需要再次载入的临时信息可以存放到该目录下。在应用不运行时，系统可能会对该目录下的内容进行清理。
      • 这个目录的内容不会通过 iTunes 备份。程序员不需要管 tmp 文件夹中的释放。

      // 获取临时文件路径
      NSString *tmpPath = NSTemporaryDirectory();
      

• 2）iOS 中同一个应用在不同的手机中分配的路径可能是不同的，所以我们无法通过硬编码指定完整路径名来找到对应文件。Foundation 框架提供了一组专门的接口来获取应用沙箱不同位置的目录路径。

  // 获取用户主路径
  NSString *NSHomeDirectory(void);
  // 获取临时文件路径
  NSString *NSTemporaryDirectory(void);
  // 获取满足条件的路径列表
  NSArray<NSString *> *NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSSearchPathDirectory directory, NSSearchPathDomainMask domainMask, BOOL expandTilde);
  

  • 该函数返回一组路径的数组，如果仅是查找用户的目录，这个数组只包含一个元素，如果第二个参数包含多个值，该数组会包含多个元素。当为 iOS 编写程序时，第二个参数应是 NSUserDomainMask，并且得到一个包含单个路径的数组作为返回。在 iOS 中后两个参数是不变的。

  directory ：指定查找的目录范围。
  NSSearchPathDirectory         |                说明
  ---------------------------------|-------------------------------------
  ApplicationDirectory | /Applications
  LibraryDirectory     | /Library
  DocumentDirectory    | /Documents
  ApplicationSupportDirectory | /Library/Application Support
  UserDirectory        | /Users
  CachesDirectory      | /Library/Caches
  domainMask ：指定查找的文件系统域，可以是多值。
  NSSearchPathDomainMask        |  说明
  ---------------------------------|-------------------------------------
  UserDomainMask    | 用户域，指向当前用户的 home 目录（~）
  LocalDomainMask   | 本地域，指向对所有用户可用的当前机器范围
  NetworkDomainMask | 网络域，指向 /Network
  SystemDomainMask  | 系统域，指向 /System
  expandTilde ：指定是否展开路径中的代字符（~）。
  

2、NSBundle 路径

• 在 iOS 中提到的 NSBundle 是文件系统中的一个特殊位置，它存放的是应用可执行文件及相关资源文件。这个位置的所有文件在系统运行时只具有可读或者可执行的权限，不能进行修改。
• 应用程序 bundle 中主要有以下几种类型的文件：
• Info.plist：用来配置应用的基本参数信息。包括版本号，指向的可执行文件名、包名等。
• 可执行文件：每个应用程序必须要有一个可执行文件。
• 资源文件：是可执行文件以外的数据文件，常用的如图像、图标、音频文件、视图文件、配置文件等。
• 应用程序 bundle 的配置信息都存在 Info.plist 文件中。它里面各项都以 key-value 的形式进行描述，包括了应用程序唯一标识名、版本号、可执行文件名等信息。

• 2.1 bundle 配置信息主要参数：

  key                        |           友好显示名          |                        value
  ---------------------------|-------------------------------|------------------------------------------------------
  CFBundleDisplayName        | Bundle display name           | 程序的应用名，安装后显示在桌面上的那个名称，可以进行本地化设置
  CFBundleExecutable         | Executable file               | 应用可执行程序的名称
  CFBundleIdentifier         | Bundle identifier             | 应用程序的唯一标识
  CFBundleVersion            | Bundle version                | 应用编译版本号
  CFBundleShortVersionString | Bundle version string, short  | 应用 release 发布版版本号
  

  • 当创建一个应用时，系统存储了应用相关联的所有数据（其中包括图片、本地化字符串、图标等），将这些内容放入一个称为应用包（application bundle）的包中。在应用中添加一个资源时很方便的：仅需将文件拖到 Xcode 的左边窗格中。当出现对话框时，通常选择复制资源文件到你的项目目录中，这样你的项目都是自包含的。
  • command-line tool 是没有 bundle 的，所以用 NSBundle 的时候一直是 null，如果要使用 bundle 获取项目中的资源，必须要使用 application。
  • Bundle 常见问题
  • 项目里面的某个 .m 文件无法使用
  • 检查 TARGETS => Build Phases => Compile Sources 里是否包含此 .m 文件。
    
  • 项目里面的某个资源文件（比如 plist、音频等）无法使用
  • 检查 TARGETS => Build Phases => Copy Bundle Resources 里是否包含此资源文件。
    

• 2.2 获取 NSBundle 资源

  // 获得 Bundle 信息
  /*
  通常指向 xxx.app/ 这个根目录
  */
  NSBundle *mainBundle = [NSBundle mainBundle];
  // 获取 Bundle 文件路径
  NSString *bundlePath = [NSBundle mainBundle].bundlePath;
  NSString *resourcePath = [NSBundle mainBundle].resourcePath;
  // 获取 Bundle URL 路径
  NSURL *bundleUrl = [NSBundle mainBundle].bundleURL;
  NSURL *resourceURL = [NSBundle mainBundle].resourceURL;
  // 获得 Bundle 目录下的文件路径
  NSString *filePath1 = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"txt"];
  // 获得 bundle 下子目录 subdirectory 下的文件路径
  NSString *filePath2 = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"txt" inDirectory:@"testFolder"];
  // 获得 Bundle 目录下的 URL 路径
  NSURL *fileUrl1 = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"test" withExtension:@"txt"];
  // 获得 bundle 下子目录 subdirectory 下的 URL 路径
  NSURL *fileUrl2 = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"test" withExtension:@"txt" subdirectory:@"testFolder"];
  // 获取应用程序唯一标识包名
  NSString *indentifier = [NSBundle mainBundle].bundleIdentifier;
  // 获取应用程序 Info.plist 配置项词典对象实例
  NSDictionary *info = [NSBundle mainBundle].infoDictionary;
  // 获取某一特定字段的内容
  NSString *bundleID = [[NSBundle mainBundle] objectForInfoDictionaryKey:@"CFBundleName"];
  

3、NSURL 路径

• 在文件系统中，文件和目录都是使用完整文件路径来唯一标识的。我们可以使用 NSString 和 NSURL 两种对象来描述文件路径。官方建议使用 NSURL 。
• NSURL 是用来表示 URL 地址的类，通过 URL 我们可以定位一个远程 web 服务器上的资源位置，也可以定位硬盘上的一个本地文件的路径。对于 web 资源，往往结合 NSURLSession、NSURLConnection、NSURLDownload 等使用，对于本地资源，一般结合 NSFileManager、NSFileHandle、NSBundle 使用。
• NSURLComponents 只支持 iOS7.0 及以上的 API 类，它可以实现对 URL 各个部分的读写。NSURLComponents 对 URL 各个部分的内容都有两种格式的属性来表示：

原生格式         |       URL-Encoded
-----------------|-------------------------
scheme           | －
host             | percentEncodedHost
port             | －
path             | percentEncodedPath
query            | percentEncodedQuery
fragment         | percentEncodedFragment
user             | percentEncodedUser
password         | percentEncodedPassword

• 1）NSURL 结构：

  protocol://hostname[:port]/path/[;parameters][?query]#fragment     // 带方括号[]的为可选项
  protocol    ：协议
  hostname    ：主机名
  port        ：端口
  path        ：路径
  parameters  ：参数
  query       ：查询
  fragment    ：信息片段
  

  • 如：https://swiftinaction.com/example?section=5 这个 URL 包含 scheme（https）、host（swiftinaction.com）、path（/example）、query（section=5）等若干部分。
  • 其中 URL 的 scheme 字段标识了一个 URL 所遵循的协议：

  http://     超文本传输协议
  https://    超文本传输安全协议
  ftp://      文件传输协议
  file://     本地文件 URL
  data://     数据 URL
  

• 2）URL 的创建

  // 由字符串创建
  // 简单字符串直接创建
  NSURL *url1 = [NSURL URLWithString:@"https://swiftinaction.com/example"];
  NSString *complexString = @"https://swiftinaction.com/中文字符串/example";
  NSString *convertString = [complexString stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:
  [NSCharacterSet characterSetWithCharactersInString:@"`#%^{}"[]|\<> "]];
  // 由复杂字符串／中文创建时，需要对字符串进行编码转换
  NSURL *url2 = [NSURL URLWithString:convertString];
  // 由基础 URL 和基于基础 URL 的一个相对路径字符串创建
  NSURL *baseUrl = [NSURL URLWithString:@"https://swiftinaction.com"];
  NSURL *fullUrl = [NSURL URLWithString:@"/example" relativeToURL:baseUrl];
  // 生成绝对路径
  NSURL *url3 = [fullUrl absoluteURL];
  // 由文件路径创建
  // 自动判断 URL 路径为文件，还是目录，为目录时自动在路径末尾加 “/”
  NSURL *url4 = [NSURL fileURLWithPath:@"/Users/JHQ0228/Desktop/test"];
  // 指定 URL 路径为一个目录，自动在路径末尾加 “/”
  NSURL *url5 = [NSURL fileURLWithPath:@"/Users/JHQ0228/Desktop/test" isDirectory: YES];
  

• 3）URL 的获取

  NSURL *url1 = [NSURL URLWithString:@"http://JHQ:password@swiftinaction.com:8080/sayHello/toChinese.png; date=20160223?name=JHQ#atMorning"];
  // 获取 URL 的 绝对路径字符串
  NSString *absoluteString    = [url1 absoluteString];
  // 获取 URL 的 协议类型
  NSString *scheneString      = [url1 scheme];
  // 获取 URL 的 主机名
  NSString *hostString        = [url1 host];
  // 获取 URL 的 端口
  NSNumber *portString        = [url1 port];
  // 获取 URL 的 路径名
  NSString *pathString        = [url1 path];
  // 获取 URL 的 参数
  NSString *parametersString  = [url1 parameterString];
  // 获取 URL 的 查询语句
  NSString *queryString       = [url1 query];
  // 获取 URL 的 信息片段语句
  NSString *fragmentString    = [url1 fragment];
  // 获取 URL 的 路径组成部分
  NSArray *pathComponents     = [url1 pathComponents];
  // 获取 URL 的 相对路径
  NSString *relativePath      = [url1 relativePath];
  // 获取 URL 的 路径最后一个组成部分
  NSString *lastPathComponent = [url1 lastPathComponent];
  // 获取 URL 的 路径扩展名
  NSString *pathExtension     = [url1 pathExtension];
  // 获取 URL 的 用户名
  NSString *user              = [url1 user];
  // 获取 URL 的 密码
  NSString *password          = [url1 password];
  

• 4）URL 的判断

  NSURL *fileUrl = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"testFile" withExtension:@"txt"];
  // 检查文件的可达性
  /*
  只能用来判断文件系统内部资源的可达性，对于 web URl 等其他类型全返回 false
  */
  BOOL bl1 = [fileUrl checkResourceIsReachableAndReturnError:nil];
  // 判断是否为文件 URl
  BOOL bl2 = [fileUrl isFileURL];
  

• 5）URL 的路径拼接

  NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://swiftinaction.com/sayHello"];
  // 追加路径到当前路径末尾
  // 只追加路径，不在路径末尾添加 “/”
  NSURL *appendUrl1 = [url URLByAppendingPathComponent:@"toJhq"];
  // isDirectory 为 true 时在路径末尾添加 “/”
  NSURL *appendUrl2 = [url URLByAppendingPathComponent:@"toJhq" isDirectory: YES];
  // 追加路径后缀到当前路径末尾
  /*
  当路径以 “/” 结尾时，后缀会添加到末尾的 “/” 之前
  */
  NSURL *appendUrl3 = [url URLByAppendingPathExtension:@"png"];
  // 删除路径末尾的最后一个路径
  NSURL *deleteUrl1 = [appendUrl1 URLByDeletingLastPathComponent];
  // 删除路径末尾的后缀
  NSURL *deleteUrl2 = [appendUrl3 URLByDeletingPathExtension];
  

• 6）NSURLComponents

  // NSURLComponents 的创建
  NSURLComponents *componentsUrl = [NSURLComponents componentsWithString:@"http://swiftinaction.com/sayHello"];
  // NSURLComponents 的设置
  componentsUrl.scheme = @"https";
  componentsUrl.host = @"swiftinaction.com.cn";
  componentsUrl.port = @8080;
  componentsUrl.path = @"/sayHello/toChinese/你好";
  componentsUrl.query = @"name=JHQ";
  componentsUrl.fragment = @"atMorning";
  componentsUrl.user = @"JHQ";
  componentsUrl.password = @"123456789";
  // NSURLComponents 的转换
  // 将 NSURLComponents 转为 NSURL
  NSURL *nsUrl = [componentsUrl URL];
  NSString *componentsUrlString1 = [componentsUrl path];
  // 转换为内容数据的十六进制编码字符串
  NSString *componentsUrlString2 = [componentsUrl percentEncodedPath];
  

4、数据持久化方法

• 在 iOS 开发过程中，不管是做什么应用，都会碰到数据保存的问题。将数据保存到本地，能够让程序的运行更加流畅，不会出现让人厌恶的菊花形状，使得用户体验更好。下面介绍一下数据保存的方式：

• 1、NSKeyedArchiver

  • 采用归档的形式来保存数据，数据对象需要遵守 NSCoding 协议，对象对应的类必须提供 encodeWithCoder: 和 initWithCoder: 方法。缺点：只能一次性归档保存以及一次性解压。所以只能针对小量数据，对数据操作比较笨拙，如果想改动数据的某一小部分，需要解压或归档整个数据。

• 2、NSUserDefaults

  • 用来保存应用程序设置和属性、用户保存的数据。用户再次打开程序或开机后这些数据仍然存在。NSUserDefaults 可以存储的数据类型包括：NSData、NSString、NSNumber、NSDate、NSArray、NSDictionary。缺点：如果要存储其他类型，需要转换为前面的类型，才能用 NSUserDefaults 存储。

• 3、Write to file

  • 永久保存在磁盘中。第一步：获得文件即将保存的路径：第二步：生成在该路径下的文件：第三步：往文件中写入数据：最后：从文件中读出数据。

• 4、SQLite

  • 采用 SQLite 数据库来存储数据。SQLite 作为一中小型数据库，应用 iOS 中，跟前三种保存方式相比，相对比较复杂一些。