14 Saving Loading and Application States

保存，加载，及应⽤用程序状态

范圣刚，princetoad@gmail.com www.tfan.org

• 在⼀一个 iOS application 中保存和加载数据有很多
⽅方法。

• 这⼀一个主题我们来看⼀一下⼀一些最常⻅见的机制，以
及在 iOS 上对⽂文件系统进⾏行读写需要理解的概念

• 任何 iOS 应⽤用实际都在做⼀一件事情：提供给⽤用户
⼀一个界⾯面让他们来操作数据。

• 在应⽤用中的每⼀一个对象在这个过程中都扮演下⾯面
的⼀一个⾓角⾊色。
• Model 对象，负责持有⽤用户操作的数据
• View 对象，只是体现这些数据
• Controllers，负责应⽤用运⾏行到底是怎么回事
• 因此当我们讨论保存和加载数据时，我们⼏几乎总
是在谈论保存和加载 Model 对象

• 在 Homepwner 中，⽤用户操作的模型对象是
BNRItem 的实例。

• 如果在应⽤用退出后再启动时 BNRItem 的实例能够
持久存在，Homepwner 将真正成为⼀一个有⽤用的应
⽤用

• 在这⼀一章，我们将使⽤用 archiving 来保存和加载
BNRItem

• Archiving 是在 iOS 上持久化模型数据的⼀一种最常
⻅见的⽅方法。

• Archiving ⼀一个对象会记录它所有的实例变量并且
把他们保存到⽂文件系统。

• Unarchiving ⼀一个对象就是从⽂文件系统加载数据，
并且再从这个记录⽣生成对象。

NSCoding
• 需要把它的实例进⾏行 archive 和 unarchive 的类必
须符合 NSCoding protocol。
• 并且实现它的两个必须的⽅方法，
encodeWithCoder: 和 initWithCoder:
@protocol NSCoding

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder;
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder;

encode
• 在 BNRItem.h 中增加 NSCoding protocol 的声明
@interface BNRItem : NSObject <NSCoding>

• 然后是实现两个必须的⽅方法，⾸首先是
encodeWithCoder:

• 当 BNRItem 被发送 encodeWithCoder: 消息时，它
将把它的所有的实例变量编码到作为⼀一个参数传
⼊入的 NSCoder 对象中

• 我们可以把 NSCoder 对象想成⼀一个数据容器，负
责组织这些数据

• NSCoder 以key-value pair 的⽅方式组织数据

encodeWithCoder:
• 在 BNRItem.m 中实现 encodeWithCoder: 以添加实
例变量到这个容器
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
[aCoder encodeObject:itemName forKey:@"itemName"];
[aCoder encodeObject:serialNumber forKey:@"serialNumber"];
[aCoder encodeObject:dateCreated forKey:@"dateCreated"];
[aCoder encodeObject:imageKey forKey:@"imageKey"];

[aCoder encodeInt:valueInDollars forKey:@"valueInDollars"];
}

encodeXXX:forKey
• 指向对象的指针使⽤用 encodeObject:forKey: 编码
• valueInDollars 使⽤用 encodeInt:forKey: 编码，还有
很可以 encode 的类型

• 不管被编码的值是什么类型，总有⼀一个 key 存在
• key 是⼀一个⽤用来标识哪个实例变量在被编码的字符
串。按照惯例，这个 key 就是被编码的实例变量
的名字

编码对象的递归过程
• ⼀一个对象被编码时，被发送 encodeWithCoder: 。
当⼀一个对象被发送 encodeWithCoder:，它⽤用同样
的⽅方式编码它的实例变量 - 也是给它们发送
encodeWithCoder:
• 这样编码⼀一个对象就是⼀一个对象编码其他对象的
递归过程

编码⼀一个对象

• 想要被编码，这些对象必须也符合
NSCoding

• NSDate, NSString 都是 NSCoding 兼容的

initWithCoder:
• encoding 时使⽤用 key 的⺫⽬目的是为了之后在
BNRItem 被从⽂文件系统加载时⽤用来获取已编码的
值
• 被从⼀一个 archive 中加载的对象被发送的是
initWithCoder: 消息。
• 这个⽅方法攫取所有在 encodeWithCoder: 中被编码
的对象，并且把它们分配给合适的实例变量。
• 在 BNRItem.m 中实现这个⽅方法

decodeXXXForKey:
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
self = [super init];
if (self) {
[self setItemName:[aDecoder decodeObjectForKey:@"itemName"]];
[self setSerialNumber:[aDecoder
decodeObjectForKey:@"serialNumber"]];
[self setImageKey:[aDecoder decodeObjectForKey:@"imageKey"]];
[self setValueInDollars:[aDecoder
decodeIntForKey:@"valueInDollars"]];
dateCreated = [aDecoder decodeObjectForKey:@"dateCreated"];
}

return self;
}

• 这个⽅方法也有⼀一个 NSCoder 参数，它⾥里⾯面的数据
是供正在被初始化的 BNRItem 使⽤用的
• 使⽤用 decodeObjectForKey: 取回对象（object），
decodeIntForKey: 取回 valueInDollar

• 经过前⾯面的改造之后，BNRItem 现在是 NSCoding
兼容的了，⽽而且也可以使⽤用 archiving 从⽂文件系统
进⾏行保存和加载。

• 现在还有两个问题要考虑：
• 我们需要⼀一种⽅方法来开启保存和加载操作？（现在只
是可以 archiving 和 unarchiving）

• 另外，我们需要在⽂文件系统找⼀一个地⽅方来存储我们要
保存的 BNRItem

• 每⼀一个 iOS 应⽤用都有它⾃自⼰己的 applicaton
sandbox（应⽤用沙箱）。

• ⼀一个 application sandbox 是在⽂文件系统上的⼀一个
和⽂文件系统其余部分隔离的⺫⽬目录。

• 应⽤用必须位于这个 sandbox 内，并且没有其他的
应⽤用可以访问你的 sandbox。

application sandbox
• Library/Preferences/
• tmp/
• Documents/
• Library/Caches

Library/Preferences/
• 所有的⾸首选项都存在这⾥里；“Settings”应⽤用也在这
⾥里查找应⽤用程序⾸首选项
• Library/Preferences 被 NSUserDefaults 类⾃自动化的
进⾏行处理
• 当设备和 iTunes 或 iCloud 同步时会被备份

tmp/
• ⽤用于写⼊入应⽤用运⾏行时临时⽤用到的数据，⽤用完以后
应该从这个⺫⽬目录删除
• 不备份
• 使⽤用函数 NSTemporaryDirectory 拿到 application
sandbox 中 tmp ⺫⽬目录的路径

Documents
• 需要持久化存储的数据可以写到这⾥里
• 备份

Library/Caches
• 应⽤用程序⽣生成的，还希望能够持久存在
• 不会被备份
• 不被备份的⼀一个主要的原因就是这些⽂文件可能会
很⼤大，会延⻓长同步设备的时间

构造⼀一个⽂文件路径
• 来⾃自 Homepwner 的 BNRItem 将被保存到
Documents ⺫⽬目录中⼀一个单独的⽂文件中
• BNRItemStore 将处理⽂文件写⼊入和读取的⼯工作
• ⾸首先，我们需要来构建这个⽂文件的路径
• 在 BNRItemStore 中声明和实现⼀一个新的⽅方法

- (NSString *)itemArchivePath
{
NSArray *documentDirectories =
NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask,
YES);
NSString *documentDirectory = [documentDirectories objectAtIndex:0];

return [documentDirectory
stringByAppendingPathComponent:@"items.archive"];
}

• NSSearchPathForDirectoriesInDomains 函数搜索
⽂文件系统来查找符合给定参数标准的路径

• 在 iOS 上，最后两个参数总是⼀一样的
• 第⼀一个参数是指定了在 sandbox 中⺫⽬目录的常量。
⽐比如搜索 NSCachesDirectory 将会返回在应⽤用的
sandbox 中的 Caches ⺫⽬目录

• 返回值是⼀一个字符串数组，在 iOS 上只有⼀一个，
所以只取第⼀一个就可以了

NSKeyedArchiver 和
NSKeyedUnarchiver

• 现在我们已经有了⼀一个⽂文件系统的路径，同时模
型对象（BNRItem）也可以被保存到⽂文件系统了

• 我们可以使⽤用 NSKeyedArchiver 在应⽤用 “退出” 时
保存 BNRItems

• 在 BNRItemStore.h 中声明⼀一个新的⽅方法：
- (BOOL)saveChanges;

archiveRootObject:
- (BOOL)saveChanges
{
// 返回成功或失败
NSString *path = [self itemArchivePath];
return [NSKeyedArchiver archiveRootObject:allItems toFile:path];
}

• 在 BNRItemStore.m 中实现这个⽅方法：发送
archiveRootObject:toFile: 消息到
NSKeyedArchiver 类
• archiveRootObject:toFile: ⽅方法负责保存 allItems 中
每个单独的 BNRItem 到 itemArchivePath

• 这个⽅方法会⾸首先创建⼀一个 NSKeyedArchiver 的实
例。

• 然后发送 encodeWithCoders: 消息到 root
object(这⾥里是 allItems )。

• NSKeyedArchiver 是 NSCoder 的⼦子类，所以可以
传给 encodeWithCoder:

• allItems 收到 encodeWithCoder: 消息后，会再发
给它包含的所有的对象，传递的同样是
NSKeyedArchiver。

• 这个数组的内容，也就是⼀一堆 BNRItems，再
encode 它们的实例变量到同⼀一个
NSKeyedArchiver。

• ⼀一旦所有这些对象都被编码之后，
NSKeyedArchiver 就把它收集到的这些数据写到它
的 path 参数（我们前⾯面构建的路径）

applicationDidEnterBackGround:
• 当⽤用户点击 “Home” 时，
applicationDidEnterBackground: 消息被发给
HomepwnerAppDelegate，我们希望在这时候给
BNRItemStore 发送 saveChanges
• 我们在 HomepwnerAppDelegate.m 中修改
applicationDidEnterBackGround: 来启动 BNRItems
的保存（别忘了导⼊入 BNRItemStore 头⽂文件）
- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
{
BOOL success = [[BNRItemStore defaultStore] saveChanges];
if (success) {
NSLog(@"保存所有的 BNRItem ");
} else {
NSLog(@"⽆无法保存 BNRItem ");
}
}

⽂文件写⼊入确认
• 构建并在模拟器中运⾏行，创建⼀一个新的
BNRItems。然后点击 home 键离开应⽤用，检查控
制台，我们应该看到前⾯面代码中记录的⽇日志。
• 我们也可以在电脑的⺫⽬目录中确认⼀一下⽂文件是否写
⼊入成功。在 Finder 中，Command-Shift-G, 键⼊入“~/
Library/Application Support/iPhone Simulator”,
找到应⽤用的 sandbox 查看⼀一下

• 下⼀一步编写加载⽂文件的代码，我们可以在
BNRItemStore 被创建时使⽤用 NSKeyedUnarchiver

unarchiveObjectWithFile:
- (id)init
{
self = [super init];
if (self) {
// allItems = [[NSMutableArray alloc] init];
NSString *path = [self itemArchivePath];
allItems = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];
// 如果数组之前没有被保存，创建⼀一个新的空数组
if (!allItems) {
allItems = [[NSMutableArray alloc] init];
}
}

return self;
}

• unarchiveObjectWithFile: ⽅方法创建⼀一个
NSKeyedUnarchiver 实例加载位于 itemArchivePath
的 archive 到它的实例

• 下⾯面我们来看⼀一下加载的过程。
• 检测 archive 中 root 对象的类型并且⽣生成这个类型
的实例，在这⾥里，这个类型将是⼀一个
NSMutableArray，因为我们就是使⽤用这个类型的
root object 来⽣生成的这个 archive

• 然后新分配的 NSMutableArray 会被发送
initWithCoder: , NSKeyedUnarchiver 被作为参数传
⼊入；

• 然后就是数组开始从 NSKeyedUnarchiver 解码它
的内容（ BNRItem 的实例）, 给这些对象发送
initWithCoder: 消息，传递同样的
NSKeyedUnarchiver

• 再次构建并运⾏行，测试⼀一下加载功能

不⽣生成随机数据了
• 因为我们现在已经可以保存和加载 BNRItem 了，
所以我们可以把⽣生成随机数据的功能删除掉。
• 在 BNRItemStore.m 中修改 createItem 的实现让它
⽣生成⼀一个不带随机数据的空的 BNRItem
- (BNRItem *)createItem
{
// BNRItem *p = [BNRItem randomItem];
BNRItem *p = [[BNRItem alloc] init];

[allItems addObject:p];
return p;
}

应⽤用程序的 States 和 Transitions

• 在 Hompwner 中，我们是在应⽤用程序进⼊入 backgroud
state 时 archive BNRItem 的。

• 下⾯面我们来看⼀一下应⽤用程序状态有关的内容，包括这
些状态是怎么被触发的，以及我们怎么获得通知

• 后⾯面是⼀一个有关状态的概要图

Not running
• 不执⾏行任何代码也不占⽤用 RAM 内存

active state
• ⽤用户启动⼀一个应⽤用之后，就进⼊入了 active state 。
• 应⽤用界⾯面在屏幕上显⽰示，正在接收事件，并且它
的代码在处理这些事件

inactive state
• 在 active state 下，应⽤用可以被系统事件临时性的
打断，例如 SMS 消息，推送通知，来电，或者
alarm。应⽤用上⾯面会被叠加⼀一个界⾯面来处理这个事
件。这种状态被称为 inactive state 。

• 在 inactive state 下，应⽤用⼤大部分是可⻅见的，并且
在执⾏行代码，但是没有在接收事件。应⽤用⼀一般在
inactive state 下会停留很短的⼀一个时间。

• 可以通过按下设备顶部的锁定按钮（lock）让活
动的应⽤用程序强制进⼊入 inactive state

• 直到设备被解锁（unlock）前，应⽤用会⼀一直保持
inactive

background state
• 当⽤用户按下 home 键或是某种其他⽅方式切换到其
它应⽤用时，应⽤用进⼊入 background state。
• 在 background state 下，界⾯面不可⻅见，也不能接
收消息，但是仍然可以执⾏行代码。
• 默认情况下，进⼊入 background state 的应⽤用在进
⼊入 suspended state 前有 5 秒的时间。

suspended state
• 在 suspended state 下的应⽤用不能执⾏行代码，⽆无法
看到它的界⾯面，并且 suspended 时不需要的资源
都会被销毁。

• suspended 的应⽤用处于冻结状态，当⽤用户重新启
动它的时候，可以被快速的解冻。

• 被销毁的资源都是可以被重新加载的，像缓存的
图⽚片，系统管理的缓存，以及其他图⽚片数据。

• 我们不需要考虑这些资源的销毁和重新记载，应
⽤用程序会⾃自动处理。

应⽤用状态表

Receives Executes
State Visible
Events Code
Not Running No No No

Active Yes Yes Yes

Inactive Mostly No Yes

Background No No Yes

Suspended No No No

background 时保存数据
• 应⽤用变更状态时，应⽤用 delegate 会被发送⼀一个消
息。像 application:didFinishLaunchingWithOptions:
等。
• 我们可以在这些⽅方法中实现代码采取⼀一些适当的
操作。

• 我们应该在往 background state 转换时保存关键
的修改和应⽤用程序的状态。

• 因为这是应⽤用程序在进⼊入 suspended state 前还可
以执⾏行代码的最后时刻。

• ⼀一旦进⼊入了 suspended state，应⽤用有可能会被操
作系统根据⾃自⾝身的需要终⽌止。

使⽤用 NSData 写⼊入⽂文件系统

• 对 Homepwner 进⾏行 archiving 时我们保存和加载
了针对每个 BNRItem 的 imageKey。

• 我们可以扩展 image store，在它们被添加时保存
图⽚片，然后在需要的时候可以提取出来。

• BNRItem 实例的 image 是通过⽤用户交互⽣生成的，
并且只存储在应⽤用程序内部。

• 这样 Documents ⺫⽬目录就是保存它们的绝好位置。
• ⽤用户采集图⽚片时我们⽣生成了⼀一个唯⼀一的 image
key，我们可以使⽤用这个 image key 来给⽂文件系统
的⽂文件命名。

图⽚片路径：imagePathForKey:
• 在 BNRImageStore.h 中，添加⼀一个新的⽅方法声明
• 并在 BNRImageStore.m 中实现，可以使⽤用给定的
key 在 documents ⺫⽬目录⽣生成⼀一个路径
- (NSString *)imagePathForKey:(NSString *)key
{
NSArray *documentDirectories =
NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES);
NSString *documentDirectory = [documentDirectories objectAtIndex:0];

return [documentDirectory stringByAppendingPathComponent:key];
}

NSData
• 为了保存和加载，我们需要把图⽚片的 JPEG 形式拷
⻉贝到内存中的 buﬀer 。
• NSData 就可以⽅方便的⽣生成，维护和销毁这些类型
的 buﬀer。
• ⼀一个 NSData 实例持有⼀一定数量字节数的⼆二进制数
据。
• 我们可以使⽤用 NSData 存储图⽚片数据。

UIImageJPEGPresentation
• 在 BNRImageStore.m 中修改 setImage:forKey: ⽅方法
来获得⼀一个路径，并且保存图⽚片
- (void)setImage:(UIImage *)i forKey:(NSString *)s
{
[dictionary setObject:i forKey:s];
NSString *imagePath = [self imagePathForKey:s];
NSData *d = UIImageJPEGRepresentation(i, 0.5);
[d writeToFile:imagePath atomically:YES];
}

• UIImageJPEGPresentation 函数的第⼀一个参数是⼀一
个 UIImage 对象，第⼆二个参数是压缩质量，是⼀一个
从 0 -1 的 float，1 是最⾼高质量。
• 返回的是 NSData 实例

writeToFile:automatically:
NSData *d = UIImageJPEGRepresentation(i, 0.5);
[d writeToFile:imagePath atomically:YES];
}

• 给 NSData 实例发送 writeToFile:automatically: 消
息，NSData 就被写⼊入⽂文件系统。

• automatically 是⼀一个 Boolean 值。
• 如果是 YES, ⽂文件会先被写到⽂文件系统的⼀一个临时
位置，⼀一些写⼊入操作完成，这个⽂文件再被使⽤用它
的 path 重命名，已经存在的⽂文件会被替掉。
• 设成 automatically 可以防⽌止写⼊入过程中应⽤用崩掉
引起的数据损坏

同步删除
• 增加完⽂文件以后，再看⼀一下⽂文件的删除。
• 在 BNRImageStore.m 中，我们要确保把⽂文件从
store 中删除的同时，也把它从⽂文件系统中删除。

- (void)deleteImageForkey:(NSString *)s
{
if (!s) {
return;
}
[dictionary removeObjectForKey:s];

// 确保⽂文件被从 store 删除的同时，也从⽂文件系统删除
NSString *path = [self imagePathForKey:s];
[[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:path error:NULL];
}

imageWithContentsOfFile:
• 现在⽂文件已经被存储在⽂文件系统了，
BNRImageStore 在被请求的时候需要加载这些⽂文
件。
• UIImage 的类⽅方法 imageWithContentsOfFile: 可以
从⽂文件中作为⼀一个 image 读⼊入。
• 在 BNRImageStore.m 中替换 imageForKey: , 这样
BNRImageStore 在它没有这个⽂文件的时候就可以
从⽂文件系统进⾏行加载。

imageForKey:
// 如果还没有⽂文件的话，从⽂文件系统加载
- (UIImage *)imageForKey:(NSString *)s
{
// return [dictionary objectForKey:s];
// 如果可能的话，就从字典中获取
UIImage *result = [dictionary objectForKey:s];

if (!result) {
// 从⽂文件创建⼀一个 UIImage
result = [UIImage imageWithContentsOfFile:[self imagePathForKey:s]];

// 如果在⽂文件系统找到⼀一个 image，把它放到 cache 中
if (result) {
[dictionary setObject:result forKey:s];
} else {
NSLog(@"错误：⽆无法找到 %@", [self imagePathForKey:s]);
}
}
return result;
}

• 前⾯面对 image 的增加，删除和记载都完成了，还
有⼀一个问题是 BNRItem 被从 store 中删除时，⽂文件
也应该被从⽂文件系统删除。

• 在 BNRItemStore.m 中，导⼊入 BNRImageStore 的头
⽂文件，并且添加下列代码到 removeItem:

- (void)removeItem:(BNRItem *)p
{
// BNRItem 被从 store 中移除的时候，它的 image 也应该被从⽂文件系统删除
NSString *key = [p imageKey];
[[BNRImageStore sharedStore] deleteImageForkey:key];

[allItems removeObjectIdenticalTo:p];
}

14 Saving Loading and Application States

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