1. 功能
第三个持久化选项是IOS的嵌入式SQL数据库，名为SQLite3，但其并非是Apple所提供的，而是第三方的数据库，可以应用于IOS、android、Linux和windows等系统。SQLite3提供多种方式的接口，有命令行的接口、客户端及多种语言的API接口。
本文只针对IOS系统下的C语言编程接口进行讨论，所以先介绍C语言的编程方式。
1.1 第一个程序：封装查询
如下是使用 sqlite3 C API的源文件，该程序主要功能是创建一个数据库文件，接着创建一个表，然后插入一条数据，最后查询表输出表内容。
2 {
3 sqlite3 *db;
4 char *zErrMsg = 0;
5 int rc;
6 char *baseName ="base";
7 char *createSQL = "create table episodes(id integer primary key, season int, name text);";
8 char *insertSQL = "insert into episodes(id,name) values(1,"hello");";
9 char *selectSQL = "select * from episodes;";
10
11 rc = sqlite3_open(baseName, &db); //创建数据库
12 rc = sqlite3_exec(db, createSQL, NULL, NULL, &zErrMsg); //创建表
13 rc = sqlite3_exec(db, insertSQL, NULL, NULL, &zErrMsg); //插入数据
14
15 char **result;
16 int nrow, ncolumn;
17
18 rc = sqlite3_get_table(db, selectSQL,&result,&nrow,&ncolumn,&zErrMsg); //查询表格
19 int i, j;
20 for(i=0; i<=nrow; i++)
21 {
22 for(j=0; j<ncolumn; j++)
23 printf("%s ",result[i*ncolumn+j]);
24 printf(" ");
25 }
26
27 sqlite3_close(db);
28 return 0；
29 }
编译命令：
在Linux平台上，要编译sqlite3源文件，需要将sqlite3.c文件拷贝到源程序文件所在的目录，然后按如下进行编译。
1.2 第二个程序：准备查询
准备查询由三个步骤组成：准备、执行和完成。
-
查询例程1 void test_prepare_select()
2 {
3 int rc, i,ncols;
4 sqlite3 *db;
5 sqlite3_stmt *stmt;
6 char *sql="select * from episodes;";;
7 const char *tail;
8
9 rc = sqlite3_open("base",&db); //fprintf(stderr, "can't open datebase:%s ",sqlite3_errmsg(db));
10 rc = sqlite3_prepare_v2(db,sql,-1,&stmt,&tail); //准备
11 rc = sqlite3_step(stmt); //执行
12 while(rc != SQLITE_DONE)
13 {
14 ncols = sqlite3_column_count(stmt);
15 for(i=0; i<ncols; i++)
16 {
17 printf("'%s'",sqlite3_column_text(stmt,i));
18 }
19 printf(" ");
20 rc = sqlite3_step(stmt);
21 }
22
23 sqlite3_finalize(stmt); //完成
24 sqlite3_close(db);
25 }
-
绑定
2 {
3 int rc, i,ncols;
4 sqlite3 *db;
5 sqlite3_stmt *stmt;
6 char *sql = "insert into episodes (id,name) values (?, ?);";
7 const char *tail;
8 char *createSQL = "create table episodes(id integer primary key, season int, name text);";
9 char *zErrMsg = 0;
10
11 sqlite3_open("base",&db);
12 sqlite3_exec(db, createSQL, NULL, NULL, &zErrMsg);
13
14 sqlite3_prepare_v2(db,sql,-1,&stmt,&tail);
15 sqlite3_bind_int(stmt, 1, 1);
16 sqlite3_bind_text(stmt,2,"hello", strlen("hello"), SQLITE_TRANSIENT);
17 sqlite3_step(stmt);
18
19 sqlite3_finalize(stmt);
20 sqlite3_close(db);
21 }
2. SQLite3设计与概念
2.1 API对象模型
SQLite3 C API 的对象模型结构可以由下图表示，即任何一个SQlite3数据库都存储在操作系统文件中——一个数据库对应一个操作系统文件。
图 2
2.1.1 连接与语句
API中与查询处理有关的两个基本数据结构是连接(sqlite3)和语句(sqlite3_stmt)，API中所有的主要操作都在使用这两个结构。其中连接负责管理语句，由于在一个时刻，一个连接中只能存在一个语句，所以在每个连接中都设置一个table Locks的锁，从而保证这种唯一性。
1）连接：sqlite3
一个连接对象代表到数据库的连接和事务上下文，statement来自连接对象；
2）语句：sqlite3_Stmt
一个statement对象代表了一个编译的SQL语句。在内部，它使用VDBE字节码来表示，VDBE字节码是一个会执行SQL命令的程序。statement包括执行一个命令所需要的一切东西。
2.1.2 B-tree与Pager
一个连接对象可以连接到多个数据库对象——一个主数据库和多个附加数据库。每个数据库对象都有一个B-tree和相应的一个pager对象。statement使用它们连接对象的B-tree和pager从数据库中读取数据，向数据库写入数据。并且保证一个数据库只存在一个连接，从而产生一个Database Lock的锁。
1）B-tree
B-tree负责与语句进行交互，即读取数据库的statement使用游标遍历B-tree。然后b-tree从pager中读取数据。
2）pager
若一个游标想要访问页面，则pager必须从内存加载到磁盘中，然后返回给b-tree。并且当游标修改页面时，pager必须采取特殊措施保留原始页面，确保在发生事务回滚时可以回到原来的状态。即pager负责读写数据库，维护内存缓存或者页面，管理事务。
2.2 核心API
核心API是用来执行SQL命令的，它由各种用来执行查询的函数和管理数据库的实用函数组成。执行SQL命令有两种方法：准备查询和封装查询。在API和SQLite内部，准备查询方法最终执行所有命令的方法，它包含准备、执行和完成三个阶段，每个阶段都有一个单独的API函数。而封装查询方法是将准备查询的三个步骤封装成为一个函数调用，并提供了一次执行SQL命令的简便方法。即
-
准备查询
1）准备：sqlite3_prepare();
2）执行：sqlite3_step();
3）完成：sqlite3_finalize();
-
封装查询
1）sqlite3_exec()
-
2）sqlite3_get_table()
2.2.1 连接数据库
因为SQLite数据库其实就是一个操作系统文件，所以连接数据库其实就是打开系统文件。C API 中用于连接或打开一个数据库的函数是sqlite3_open()，基本上就是一个打开文件的系统调用。若打开的数据库文件不存在，则创建一个新的数据库；若存在则将SQLite文件打开。一旦开打一个数据库文件，那么将使用一个不透明的sqlite3连接句柄来表示它，该句柄表示到数据库的一个连接。sqlite扩展中，连接对象抽象了该句柄，并且有时一些对应的API函数实现方法将该句柄作为参数。
2.2.2 执行准备查询
正如上述所述，准备查询方法中执行一条SQL命令，需要由三个步骤组成：
1）准备
在C API中，这个步骤由sqlite3_prepare_ve()函数完成，该函数直接与编译器对话。编译器将命令编译成为VDBE字节码，即创建sqlit3_stmt句柄。
2）执行
执行是一个逐步的过程，CAPI中每一步都由sqlite3_step()发起，并使VDBE逐步执行字节码，第一次调用sqlite3_step()通常需要某种类型的锁，锁的类型根据 执行什么样的命令(读或写)而变化。对于select语句，sqlite3_step()的每次调用将使语句句柄的游标位置移动到结果集的下一行。对于结果集中的每一行，游标未到达结果集末尾时，将返回SQLITE_ROW；否则，将返回SQLITE_DONE。对于其他SQL语句(insert、update、delete等)，第一次调用sqlite3_step()将促使VDBE执行整个命令。
3）完成
VDBE关闭语句并释放资源。C API中，由sqlite_finalize()来执行，该函数使得VDBE终止程序、释放资源并关闭statement句柄。
每一步（准备、执行、完成）对应statement句柄的各自状态（准备状态、执行状态、完成状态）。准备状态以为这所有必需的资源以及分配，statement已准备执行，但是没有启动，没有获得锁，也没有申请获得锁，直到第一次调用sqlite3_step()时才开始获取锁。活动状态从第一次调用sqlite3_step()开始。此时，statement处于执行过程中，并且开始使用某种类型的锁。完成状态意味着开始使用关闭，并且所有相关的资源已被释放。如下图所示：
图 3
2.2.3 使用参数化SQL
SQLite3语句可以包含参数，即该参数就是占位符，可能会在编译后为其提供（或"绑定"）值。当sqlite3_prepare_v2()编译带有参数的语句时，它在结果语句句柄中为这些参数分配占位符。然后，期望语句执行前为这些参数提供值，如果参数没有绑定值，执行该语句时SQLite默认使用NULL。
其中提供了两种方式的绑定：位置绑定和命名绑定；
insert into episodes(id, name) values(:id,:name)
1）位置绑定
位置绑定是通过问号定义的，第一个问号表示位置1，第二个为2，依次类推。
2）命名绑定
命名绑定使用实际变量名，以冒号作为前缀。
参数绑定的优点是无需重新编译，就可以多次执行相同的语句。只需重置该语句、绑定新值、并重新执行。这时重置函数（sqlite3_reset）就可以发挥作用了：它可以避免SQL编译的开销；并且参数绑定能够使SQlite会处理绑定参数的转义字符。
3. 核心C API
SQLite v3 API包括许多函数。不过，只有8个函数是实际处理连接、处理查询，并断开与数据库连接所必需的。其余函数可以归入专门用于完成特定任务的小组中。可以查询C API参考手册(网址是www.sqlite.org/c3ref/intro.html)。
3.1 连接与断开连接: sqlite3_open_v2、sqlite3_close
在执行SQL命令前，首先要连接数据库。也许将连接数据库称为打开数据库才是更好的表述，因为SQLite数据库包含在单个操作系统文件（一个文件对应一个数据库）中。同理，断开连接可以成为关闭数据库。
1）打开数据库
const char *filename, //数据库文件名
sqlite3 **ppDb, //OUT：SQLite数据库句柄
int flags, //标志
const char *zVfs //要使用的VFS模块的名称
);
参数filename是操作系统文件，或文本字符串'：memory：'，或空字符串，或空指针。如果使用'：memory：'，sqlite3_open_v2()将在内存中创建数据库，该数据库只存在于连接生成期间。如果文件名是空字符串或null，sqlite3_open_v2()将打开磁盘文件，并在连接关闭时自动删除该文件。
2）关闭数据库
要成功执行sqlite3_clsose()，必须完成与连接关联的所有准备查询。只要有一个查询仍未完成，sqlite3_close()都会返回SQLITE_BUSY并显示错误消息"由于有未完成的语句，所以无法关闭连接"。
3.2 封装查询
3.2.1 执行查询：sqlite3_exec
函数sqlite3_exec()提供一种快速、方便执行SQL命令的方法，对修改数据库的命令(即不返回任何数据的命令)特别方便。因此，通常也称为便捷函数，一个简单的API调用就能很好地封装很多其他任务。该函数的声明如下：
sqlite3*, //打开的数据库
const char *sql, //要执行的SQL
sqlite_callback, //回调函数
void *dta, //回调函数的第一个参数
char **errmsg //错误信息
);
其中SQlite提供的回调函数声明如下：
void*, //sqlite3_exe()函数第四个参数提供的数据
int, //行中字段的数目
char**, //代表行中字段名称的字符串数组
char** //代表字段名称的字符串数组
)
3.2.2 获取查询：sqlite3_get_table
行数sqlite3_get_table()返回单独函数调用中一个命令的整个结果集，与sqlite3_exec()类似也是封装了准备查收API函数的一些函数，可以一下运行全部的命令。sqlite3_get_table()函数接收SQL语句并返回所有记录，使用堆上声明的内存（使用sqlite3_malloc()）将他们存储在参数result中。必须使用sqlite3_free_table()释放内存，该函数将resultp指针作为唯一的参数。resultp中的一个记录实际上不是记录，而是结果集中列的名称。
sqlite3*, //打开的数据库
const char *sql, //要执行的SQL
char ***resultp, //结果写入该指针执行的char *[]
int *nrow, //结果集中行的数目
int *ncolumn, //结果集中字段的数目
char **errmsg //错误信息
)
3.4 准备查询
3.3.1 准备
编译或准备接收SQL语句，并将其编译为虚拟数据库引擎（VDBE）可读的字节码。这是由函数sqlite3_prepare_v2()完成的，其声明如下：
sqlite3 *db, //数据库句柄
const char *zSql, //SQL文本
int nBytes,
ssqlite3_stmt **ppStmt,
const char **pzTail
)
3.3.2 执行
一旦查询语句准备就绪，下一步就是使用sqlite3_step()执行，sqlite3_step()声明如下：
对于不返回数据的SQL语句，对sqlite3_step()的第一次调用就执行完SQL语句，并返回一个指示结果的代码。对于返回数据的SQL语句，例如select语句，sqlite3_step()第一次调用将语句定位在第一个记录的B-tree光标上。后续调用的sqlite3_step()将光标定位在结果集内的后续记录。到底末尾值之前，sqlite3_step()为结果集中的每个记录返回SQLITE_ROW。返回SQLITE_DONE，表示游标已到底结果集末尾。
3.3.3 完成与重置
一旦语句执行结束，必须终止。可以使用如下之一完成或重置语句：
int sqlite3_reset(sqlite3_stmt *pStmt);
sqlite3_finalize()将关闭语句。释放资源并提交或回滚任何隐式事务。
如果要重复使用语句，可以使用sqlite3_reset()。该函数将保持已编译的SQL语句（和任何绑定的参数）,但是会将单签语句相关联的变化提交到数据库。执行sqlite3_finalize()后将释放资源并提交或回滚任何隐藏事物，清除日志文件并释放相关的锁。sqlite3_finalize()和sqlite3_reset()之间的主要差别在于后者保留与语句关联的资源，使它可以重新执行，避免了再次调用sqlite3_prepare()编译SQL命令。
3.4 获取记录
对于返回记录的语句而言，可以使用函数sqlite3_column_count()和sqlite3_dta_count()获得结果集中的字段数，这两个函数声明如下：
int sqlite3_data_count(sqlite3_stmt *pStmt);
3.4.1 获取字段信息
可以是会用sqlite3_column_name()函数获取当前记录中的所有列。同样，可以使用sqlite3_column_type()函数获取每个字段关联的存储类。
3.4.2 获取字段值
可以使用sqlite3_column_xxx()函数获取当前记录中的所有字段值，该函数的通用形式如下：
sqltie3_stmt *, //语句句柄
int iCol //字段的次序
)
3.5 查询参数化
准备语句后，可以使用sqlite3_bind_xxx()函数绑定参数值。这些函数的一般形式如下：
sqlite3_stmt*, //语句句柄
int I, //参数个数
xxx value //绑定的值
)
4. IOS使用
4.1 配置
由于SQLite3是第三方的数据库，若想在Xcode中使用需要做一些配置。
4.1.1 链接到SQLite3库
在项目中的Build Phases选项中的Link Binary With Libraries下，点击其"＋"号，从而添加所需要的libsqlite3.tbd或者是libsqlite3.dylib库。如图 4所示。
图 4
4.1.2 添加SQLite3头文件
由于SQLite3没有提供swift和Object-C的API接口，所以只能使用其提供的C语言接口。那么在Swift环境中使用SQLite3需要添加桥接头文件；而在Object-C环境中则可以使用C语言接口。如图 5所示。
图 5
4.2 API 调用
SQLite3的API有两种使用方式：封装查询和准备查询。准备查询是由三个步骤组成：准备、执行和完成；而封装查询是对准备查询的三个步骤进行封装，从而只需一步就能完成三个步骤。由于在Object-C中可以直接使用SQLite3的API，所以本文就不对其进行详述，而讨论在swift环境中的SQLite3使用进行讨论。具体SQLite3的设计和概念可以参考另一片博文：SQLite3 API总结。
4.2.1 封装查询：swift
2 {
3 //1:获取Documents的路径，并创建file.txt的路径
4 let paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSSearchPathDirectory.DocumentDirectory, NSSearchPathDomainMask.UserDomainMask, true);
5 var documentsDirectory = paths[0] as String;
6 documentsDirectory = documentsDirectory.stringByAppendingString("/database");
7
8 var db:COpaquePointer = nil;
9 var rc:Int32
10 var zErrMsg:UnsafeMutablePointer<Int8> = UnsafeMutablePointer<Int8>.alloc(1)
11
12 let baseName = documentsDirectory;
13 let createSQL = "create table episodes(id integer primary key, season int, name text);";
14 let insertSQL = "insert into episodes(id,name) values(1,"hello");";
15 let selectSQL = "select * from episodes;";
16
17 rc = sqlite3_open(baseName, &db); //创建数据库
18 rc = sqlite3_exec(db, createSQL, nil, nil, &zErrMsg); //创建表
19 rc = sqlite3_exec(db, insertSQL, nil, nil, &zErrMsg); //插入数据
20 var result:UnsafeMutablePointer<UnsafeMutablePointer<Int8>> = UnsafeMutablePointer<UnsafeMutablePointer<Int8>>.alloc(322)
21 var nrow:Int32 = 0
22 var ncolumn:Int32 = 0
23
24 rc = sqlite3_get_table(db, selectSQL,&result, &nrow, &ncolumn, &zErrMsg); //查询表格
25
26 var i:Int32
27 var j:Int32
28 for i=0; i <= nrow; i++
29 {
30 for j=0; j<ncolumn; j++
31 {
32 let ij:Int = Int(i*ncolumn+j)
33 if nil != result[ij]
34 {
35 NSLog(String.fromCString(result[ij])!);
36 }
37 }
38 print(" ");
39 }
40 sqlite3_close(db);
41 }
4.2.2 准备查询：swift
2 {
3 //1:获取Documents的路径，并创建file.txt的路径
4 let paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSSearchPathDirectory.DocumentDirectory, NSSearchPathDomainMask.UserDomainMask, true);
5 var documentsDirectory = paths[0] as String;
6 documentsDirectory = documentsDirectory.stringByAppendingString("/database");
7
8 var db:COpaquePointer = nil;
9 var statement:COpaquePointer = nil
10 var rc:Int32
11 var zErrMsg:UnsafeMutablePointer<Int8> = UnsafeMutablePointer<Int8>.alloc(1)
12
13 let baseName = documentsDirectory;
14 let createSQL = "create table episodes(id integer primary key, season integer, name text);";
15 let insertSQL = "insert into episodes(id,season,name) values(2,2,"hello");";
16 let selectSQL = "select * from episodes;";
17
18 rc = sqlite3_open(baseName, &db); //创建数据库
19 rc = sqlite3_exec(db, createSQL, nil, nil, &zErrMsg); //创建表
20 rc = sqlite3_exec(db, insertSQL, nil, nil, &zErrMsg); //插入数据
21
22 //准备查询
23 sqlite3_prepare_v2(db, selectSQL, -1, &statement, nil)
24 rc = sqlite3_step(statement)
25 while rc != SQLITE_DONE
26 {
27 let ncols = sqlite3_column_count(statement);
28 for var i:Int32 = 0; i < ncols; i++
29 {
30 if nil != sqlite3_column_text(statement, i)
31 {
32 NSLog(String.fromCString(UnsafePointer<CChar>(sqlite3_column_text(statement, i)))!)
33 }
34 }
35 rc = sqlite3_step(statement)
36 }
37
38 sqlite3_finalize(statement)
39 sqlite3_close(db)
40 }