Core Data 杂项与准则

Core Data 杂项与准则

Core Data 是一种持久存储应用信息的核心方法，我们将向你展示如何优化实现这一功能，从而更快地获取数据。了解如何通过批量插入改进数据获取，根据你的数据需求定制获取请求，并对持久性存储中的更改通知作出反应。要想充分利用本节内容，你应该先了解并且曾经与Core Data进行过交互。若想了解更多有关该框架的信息，请观看“使用 Core Data 创建 app”。

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（你好 WWDC 2020）你好欢迎来到 WWDC （Core Data 杂项与准则）大家好我是来自 Core Data 团队的 Rishi Verma 本期视频中我们会向大家展示如何利用 Core Data 来更好地容纳 app 的各类需求首先我们来看一下如何快速有效地用批量操作来充实并维护你的持久化存储然后我们会讲解一下如何根据 app 的需求为其量身定制一个抓取请求最后会为大家提供一些小建议和技巧让大家了解 app 可以如何应对持久化存储中的变更首先我们来看看我们的示例 Earthquake Earthquake 是一个 Swift app 有一个视图环境来驱动用户界面还有一个后台环境来分析由美国地质调查局提供的数据我们的样本为 app 设有一个本地容器收集美国地质调查局 JSON 推送流中的地震数据
我们把 JSON 推送流发送到 JSON 语法分析器分析器随后会把数据发送到我们的后台环境将其转成地震管理对象储存到本地中我们的视图环境随后会把变更合并像变魔术一样我们的用户界面就会更新
我们的后台环境可能会处理大量的管理对象创建或抓取的这些对象的目的是在存储之后马上丢弃这里就是批量操作的优势所在批量操作能够让开发人员能轻松进行插入、更新和删除操作且操作数也会维持在最低水平正因如此需要留心几个问题不会提交保存通知原因很明显我们在这里并没有要保存而且因为我们没有体现管理对象也不会因为变更收到任何回调或访问逻辑等一下你可以通过导览与历史编辑纪录绕过这两个问题启用导览与历史编辑纪录这样你的批量操作就会被抓取这样就可以很轻松地获取一个通知现在我们已经绕过了第一个批量操作的问题至于回调和访问逻辑我们可以把相关变更的导览与历史编辑纪录解析到 app 的当前视图我们再来深入了解一下批量操作怎么样？我们的 app 首先要做的一般是将数据载入持久化存储然后驱动用户界面我们在加入 NSBatchInsertRequest 时它可以让开发者能够进行数据注入的批量操作简化了注入大量数据的能力所以我们现在拓展了 NSBatchInsertRequest 的能力最初我们让开发者有能力传递一个数组的字典用于批量插入这一个数组的字典代表的是要创建的对象以键作为属性名称和赋值我们还有一个新功能一个能让开发者用数据块块填充一个特定字典或管理对象的初始器大大降低了数据注入时的峰值内存同时也进一步减少了对象分配的数量我们来看一个例子怎么样？
在这个代码片段中我们正在为地震创建管理对象
并用美国地质调查局提供的地震数据值进行填充
然后保存现在来看看采用 NSBatchInsertRequest 之后的代码首先我们收集了一个包含所有地震数据的字典然后添加到数组中
创建一个批量插入请求并执行
很简单我们再来看看这个批量插入请求的数据块变体用可以给一个特定字典赋值的块来创建批量插入请求然后执行请求这个数据块就被调用了直到返回 true 的指示符之后才停止并保存但是这三种不同的方式如何运行？我们来看看在我们注入大量地震时 app 会如何运行在我们保存带有管理对象的上下文时用时超过一分钟释放出了大概 30 兆的内存最初的峰值是 JSON 数据一开始的一分钟其中绝大部分时间不是用在注入上而是合并变更通知因为我们进行了大量的交易但是我们没有批量插入的问题我们在把 NSBatchInsert 与一个数组的字典一起使用时我们用 25 兆的空闲内存完成了相同的操作还能在 13 秒内保存同样数量的对象与传统的保存操作相比所用的时间非常少但我们并没有止步于此我们来试试新的数据块注入功能我们能在 11 秒内注入所有对象既然我们现在已经优化了数据填充接下来我们学习一个批量插入的小窍门这是从 Earthquakes Sample 里得到的管理对象模型我现在已经选中了地震机构右侧是数据模型检查器用于我们的地震机构我们再详细看一下我们能看到“编号”属性是唯一性约束这意味着在持久化存储中只有一个对象能有一个特定“代码”值其它地震不能用同一个“代码”值这在我们的 Earthquakes 示例中如何操作呢？我们的 JSON 推送流向我们提供了过去 30 天内发生的所有地震信息而且我们的用户每次点击重新载入按钮我们就会从 JSON 推送流中注入所有数据其中除了最近发生的几次地震导致更新了相应的数据之外大部分是相同数据这里有一个地震编号是 42 是从 JSON 推送流中引入了分析程序中然后它被传送到了我们的后台环境中后台环境将 42 号地震进行了存储数据第一次被注入时我们会在存储中新建一行但在后续插入相同的地震数据时我们不想删除旧数据然后插入新数据我们想对发生更改的所有数据进行更新这在 SQL 中称为 UPSERT UPSERT 是一个 SQL 词汇如果你能同时看到 SQL 那会更容易理解这个词所以这里插入了我们的地震对象插入的时候如果编号存在冲突那就不要插入此时应该先更新这些属性怎么才能做到这一点呢？只需要在环境中设置合并策略请求批量插入 NSMergeByPropertyObject- TrumpMergePolicy 但还有一个更简单的方法进行更新最简单的方法就是批量更新有了 NSBatchUpdateRequest 之后没必要只为了更新管理对象并进行保存去执行抓取需求通过执行一个 NSBatchUpdateRequest 即可针对符合抓取需求中搜索标准的对象快速、高效地更新其属性我们迅速浏览一个例子用我们的 Earthquakes 示例 app 如果我们能和其它信息来源确认这些地震我们就可以把全部地震标记为已证实我们假设信息来源只证实那些 2.5 级以上的地震
我们对此可以构建一个批量更新该代码会为“地震”创建一个批量更新请求然后在 propertiesToUpdate （即：要更新的属性）中把 “validated” 设定为等于 “true” 并把谓词设定为等级大于 2.5
然后执行我们的批量更新这样就算全部完成了就是这么简单我们已经讲了插入和更新那现在讲一讲批量删除批量删除的功能非常强大可以用于轻松删除对象图的大部分内容由于要遵守关联准则所以删除会串级关联会无效化我们常见的一般使用场景是到期代码到期代码决定了对象的存在期限会将到期的对象清除这是这个 API 中非常棒的一个功能但看似简单的操作会有复杂的后果我们举例说明一下？在这个例子中我们的地震数据会在 30 天后到期由于这是一个清除任务所以我们对其进行了异步调用同时具备后台优先级数据块在管理对象环境开始生效而且决定了到期日期然后我们构建抓取请求并设置到期谓词
用我们新的抓取请求创建一个批量删除请求并执行
但如果我们有大量对象都符合批量删除搜索标准那该怎么办？则抓取请求就会对我们的存储执行一个编写锁
而锁定标准可能会没有时间限制但不用担心我们能解决这个问题我们可以设置一个抓取限制这样我们的任务就不会没有任何限定条件还为用户减少了不少麻烦既然我们已经避免了这个隐患那我们来看看如何完善数据抓取方式既然我们现在有这么详实的对象表我们就需要调查并显示出存储的内容在抓取数据时我们取回的数据能够驱动大量的视图和计算但我们是每次都需要这么多数据吗？我们如何在没有完整对象表的情况下进行这些复杂的运算？首先 managedObjectResultType 提供了最简单的方法最大程度地将对象表进行转换这个方法在我们用结果来批量处理 fetchResultsController 时很好用当管理对象更新时我们的 fetchResultsController 也会响应并应用差异我们在实操中看一下这是没有数据的 Earthquakes 示例现在我们来进行抓取在对象被抓取时 fetchResultsController 在添加行数并且当这些对象更新时视图也更新了但注意看这里我们的视图显示了大约 15 个地震可我们抓取的数量远不止这个数字这里还有提升的空间通过设置批量抓取请求的大小结果只会将第一批给定数量的对象完全填充数据当用户上下滑动时剩余对象将在用户需要的范围内填充数据批量数组的情况比较特殊跟传统意义上的数组行为也不同我来演示一下
这是一个常规的结果数组所有管理对象均填充了数据当对它们进行迭代时一切都尽如预期现在这个是一个批量的数组注意我们没有管理对象但在对数组进行迭代时 ObjectIDs 将变成管理对象在我继续进行下面的步骤时批次将被释放只保留 ObjectID 作为结果让我们在实操中看一下这是我们 Earthquakes 示范抓取数据它显示的空闲内存大约为 17 兆如果我们打开批量抓取会怎么样呢？
当我们设置批量大小时完成同样的任务只用了大约 12 兆的内存差不多节省了 5 兆大约占 app 内存使用的三分之一还有什么其他方法来优化抓取呢？
我们可以减少抓取的数据量若我们知道结果需要特定的属性或关联我们可以根据这些要求来设定抓取对于将要访问的已知属性我们可以设置 propertiesToFetch 当我们处理管理对象时默认行为是将关联设置为 “false” 且首个关联的转换将触发关联对象的抓取这在仅有几个或完全没有关联被转换的情况下是好用的但若已知一个关联极有可能被转换我们建议将该关键路径设置为预抓取以避免出现之后还需抓取数据的情况并且由于每次出现否时都要加载各个转换效率很低这里是我们的抓取基线空闲内存为 17.6 兆但若我们将 propertiesToFetch 设置为仅在用户界面中可见的属性我们能够将空闲内存减少到 16.4 兆
现在我们聊一下 ObjectIDs
管理对象很大且数据很多但这些都不是理想的线程间传递因此 ObjectIDResultType 就派上用场了当我们想要完成这项工作并且识别满足特定标准的对象时这些简单的标识符可以传递给其他线程做进一步处理避免了处理线程上的查找成本但如果我们需要介于完全管理对象与 ObjectIDs 之间的东西呢？比如像代码字典因为它们提供的是能够传递给其他线程的轻量级、只读数据集因此非常方便也可对代码字典结果做出定向调整完成复杂的数据汇总以此帮助减少庞大的计算这种计算通常会要求拉入相关对象列表
比如在实体及其属性上带有聚合功能的 groupBy 我们来看一个例子按地点分列的平均震级首先我们确定震级的关键路径表达之后确定功能表达来获取平均值然后制作平均震级的表达描述
最后为有属性抓取的地震设置抓取要求以及表达描述和地点按地点分组并将结果设置为“代码字典” 这样做会带来这些结果结果显示了指定区域中地震的平均震级我们最后一个要讲解的结果类型是 countResultType 它简单、优雅、优化因此十分棒我们刚刚优化了注入和抓取现在我们来看看如何优化 app 对持久化存储变化的反应 Core Data 有多种多样的通知通知用户存储中进行了添加或删减或是否有对象被保存或修改了但我们想要着重看一下两种特别好用的通知今年我们加入了 ObjectID 通知因此除了传统保存通知外我们添加了一种新方式 ObjectID 通知与大家熟知的管理对象保存通知相比更为轻量这一便利的通知是导览与历史编辑纪录交易提供的让我们在 Swift 里看看新添加的功能现在 Swift 中管理对象环境有了一个现代化的通知我们在 Swift 里为一系列好用的老功能进行了更新并添加了两个能让大家通过 ObjectID 而不是管理对象驱动 app 的新的通知但我们的更新不止步于这里为了进一步升级我们还添加了通知键让 Swift 中通知处理更为简单我们还为 ObjectID 通知添加了新的键我们想要聊一聊的另外一个通知是远程变更通知
远程变更通知里面信息量很大因为这类通知是由 Core Data 客户端在流程内外进行的操作而触发的这就让你的 app 避免了轮询修改并且能够用同样的逻辑驱动通知当启用了导览与历史编辑纪录远程修改通知的用户信息里面包含了一个导览与历史编辑纪录令牌这个令牌可用于获取 ObjectID 通知来让我们看看具体实施
这是我们的容器和 app 和一个展示了目前抓取的导览与历史编辑纪录表格美国地质调查局的 JSON 推送流是在线获取的后台环境将 JSON 数据注入持久化存储
导览与历史编辑纪录获取了操作的大量细节比我们在这里展示给各位的多多了之前我们的 app 需要轮询存储以获得新修改但有了远程修改通知就不用了我们通知的是已进行的修改而且远程修改通知的用户信息有效负载有一个历史令牌这样我能在持久化信息里面看到实际操作让我们来看看它是如何适应 app 的改变的我们的 app 现在有了一些新功能一个共享拓展第二个采集同样数据的 app 和一个好用的 Photos 拓展让其中任一新功能对持久性存储作出修改该修改操作就会被记录在导览与历史编辑纪录里但是当一个 app 转入后台它需要轮询历史这样消耗就很高
但如果我们启用了远程修改通知当 app 在前台打开时就会收到通知
及接下来 Photos 扩展进行的修改
和我们的第二个 app
和我们的共享拓展
当 app 再次打开时就会进行通知我们可以轻松查看对导览与历史编辑纪录进行了哪些修改这两个功能就能让用户可以轻松查看到持久性存储都被谁、什么时候、在哪做出了什么修改和如何修改的最后一个关于导览与历史编辑纪录的小技巧
导览与历史编辑纪录有一个好用的小技巧和我之前告诉大家关于抓取请求的一样要确保是根据 app 的需求进行请求的这是一个如何根据需求请求的示例可以让我们找到某一天后对特定 ObjectID 进行的所有修改首先我们先获取导览与历史编辑纪录修改对象的机构描述
这样可以用来构建抓取请求和设置机构我们在这里设置谓词查找对某个特定 ObjectID 所做的修改然后创建历史请求和设置抓取请求各位请看执行结果将会是某个特定日期之后指定 ObjectID 的修改今天我们要讲的内容就是这些快速总结一下尽可能做批量处理、根据目的自定义抓取借助通知和导览与历史编辑纪录的能力感谢屏幕前的各位和 Core Data 团队这是我的荣幸

1:48 - Batch Operations - Enable Persistent History

storeDesc.setOption(true as NSNumber, forKey: NSPersistentHistoryTrackingKey)

2:32 - NSBatchInsertRequest.h

//NSBatchInsertRequest.h

@available(iOS 13.0, *)
open class NSBatchInsertRequest : NSPersistentStoreRequest {
    open var resultType: NSBatchInsertRequestResultType

    public convenience init(entityName: String, objects dictionaries: [[String : Any]])
    public convenience init(entity: NSEntityDescription, objects dictionaries: [[String : Any]])

    @available(iOS 14.0, *)
    open var dictionaryHandler: ((inout Dictionary<String, Any>) -> Void)?
    open var managedObjectHandler: ((inout NSManagedObject) -> Void)?

    public convenience init(entity: NSEntityDescription, dictionaryHandler handler: @escaping (inout Dictionary<String, Any>) -> Void)
    public convenience init(entity: NSEntityDescription, managedObjectHandler handler: @escaping (inout NSManagedObject) -> Void)
}

3:01 - Earthquakes Sample - Regular Save

//Earthquakes Sample - Regular Save

   for quakeData in quakesBatch {
        guard let quake = NSEntityDescription.insertNewObject(forEntityName: "Quake", into: taskContext) as? Quake else { ... }
        do {
            try quake.update(with: quakeData)
        } catch QuakeError.missingData {
            ...
            taskContext.delete(quake)
        }
        ...
    }
    do {
        try taskContext.save()
    } catch { ... }

3:16 - Earthquakes Sample - Batch Insert with Array of Dictionaries

//Earthquakes Sample - Batch Insert

var quakePropertiesArray = [[String:Any]]()
for quake in quakesBatch {
    quakePropertiesArray.append(quake.dictionary)
}

let batchInsert = NSBatchInsertRequest(entityName: "Quake", objects: quakePropertiesArray)

var insertResult : NSBatchInsertResult
do {
    insertResult = try taskContext.execute(batchInsert) as! NSBatchInsertResult
    ... 
}

3:28 - Earthquakes Sample - Batch Insert with a block

//Earthquakes Sample - Batch Insert with a block

var batchInsert = NSBatchInsertRequest(entityName: "Quake", dictionaryHandler: { 
    (dictionary) in
        if (blockCount == batchSize) {
            return true
        } else {
            dictionary = quakesBatch[blockCount]
            blockCount += 1
        }
    })
    var insertResult : NSBatchInsertResult
    do {
        insertResult = try taskContext.execute(batchInsert) as! NSBatchInsertResult
        ...
    }

5:42 - NSBatchInsertRequest - UPSERT

let moc = NSManagedObjectContext(concurrencyType:
                           NSManagedObjectContextConcurrencyType.privateQueueConcurrencyType)
    
moc.mergePolicy = NSMergeByPropertyObjectTrumpMergePolicy

insertResult = try moc.execute(insertRequest)

6:30 - Batch Update Example

//Earthquakes Sample - Batch Update

let updateRequest = NSBatchUpdateRequest(entityName: "Quake")
updateRequest.propertiesToUpdate = ["validated" : true]
updateRequest.predicate = NSPredicate("%K > 2.5", "magnitude")

var updateResult : NSBatchUpdateResult
do {
    updateResult = try taskContext.execute(updateRequest) as! NSBatchUpdateResult
    ... 
}

7:33 - Batch Delete without and with a Fetch Limit

// Batch Delete without and with a Fetch Limit

   DispatchQueue.global(qos: .background).async {
       moc.performAndWait { () -> Void in
          do {
              let expirationDate = Date.init().addingTimeInterval(-30*24*3600)

              let request = NSFetchRequest<Quake>(entityName: "Quake")
              request.predicate = NSPredicate(format:"creationDate < %@", expirationDate)

              let batchDelete = NSBatchDeleteRequest(fetchRequest: request)
              batchDelete.fetchLimit = 1000
              moc.execute(batchDelete)
           }
       }
   }

12:18 - Fetch average magnitude of each place

//Fetch average magnitude of each place

let magnitudeExp = NSExpression(forKeyPath: "magnitude")
let avgExp = NSExpression(forFunction: "avg:", arguments: [magnitudeExp])

let avgDesc = NSExpressionDescription()
avgDesc.expression = avgExp
avgDesc.name = "average magnitude"
avgDesc.expressionResultType = .floatAttributeType

let fetch = NSFetchRequest<NSFetchRequestResult>(entityName: "Quake")
fetch.propertiesToFetch = [avgDesc, "place"]
fetch.propertiesToGroupBy = ["place"]
fetch.resultType = .dictionaryResultType

13:36 - NSManagedObjectContext.h - Modernized Notifications

//NSManagedObjectContext.h

@available(iOS 14.0, *)
extension NSManagedObjectContext {
    public static let willSaveObjectsNotification: Notification.Name
    public static let didSaveObjectsNotification: Notification.Name
    public static let didChangeObjectsNotification: Notification.Name
         
    public static let didSaveObjectIDsNotification: Notification.Name
    public static let didMergeChangesObjectIDsNotification: Notification.Name
}

13:54 - NSManagedObjectContext.h - Modernized Keys

//NSManagedObjectContext.h

@available(iOS 14.0, *)
extension NSManagedObjectContext {
    public enum NotificationKey : String {  
        case sourceContext
        case queryGeneration
        case invalidatedAllObjects
        case insertedObjects
        case updatedObjects
        case deletedObjects
        case refreshedObjects
        case invalidatedObjects
        case insertedObjectIDs
        case updatedObjectIDs
        case deletedObjectIDs
        case refreshedObjectIDs
        case invalidatedObjectIDs
    }
}

14:08 - Enable Remote Change Notifications with Persistent History

storeDesc.setOption(true as NSNumber, forKey: NSPersistentStoreRemoteChangeNotificationPostOptionKey)
storeDesc.setOption(true as NSNumber, forKey: NSPersistentHistoryTrackingKey)

16:19 - History Pointers

let changeDesc = NSPersistentHistoryChange.entityDescription(with: moc)
let request = NSFetchRequest<NSFetchRequestResult>()

//Set fetch request entity and predicate
request.entity = changeDesc
request.predicate = 
    NSPredicate(format: "%K = %@",changeDesc?.attributesByName["changedObjectID"], objectID)
   
//Set up history request with distantPast and set fetch request              
let historyReq = NSPersistentHistoryChangeRequest.fetchHistory(after: Date.distantPast)
historyReq.fetchRequest = request
                    
let results = try moc.execute(historyReq)

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