认识CoreData - 多线程

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CoreData使用相关的技术点已经讲差不多了，我所掌握的也就这么多了....

在本篇文章中主要讲CoreData的多线程，其中会包括并发队列类型、线程安全等技术点。我对多线程的理解可能不是太透彻，文章中出现的问题还请各位指出。在之后公司项目使用CoreData的过程中，我会将其中遇到的多线程相关的问题更新到文章中。

在文章的最后，会根据我对CoreData多线程的学习，以及在工作中的具体使用，给出一些关于多线程结构的设计建议，各位可以当做参考。

文章中如有疏漏或错误，还请各位及时提出，谢谢！?

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MOC并发队列类型

在CoreData中MOC是支持多线程的，可以在创建MOC对象时，指定其并发队列的类型。当指定队列类型后，系统会将操作都放在指定的队列中执行，如果指定的是私有队列，系统会创建一个新的队列。但这都是系统内部的行为，我们并不能获取这个队列，队列由系统所拥有，并由系统将任务派发到这个队列中执行的。

NSManagedObjectContext并发队列类型:

• NSConfinementConcurrencyType : 如果使用init方法初始化上下文，默认就是这个并发类型。这个枚举值是不支持多线程的，从名字上也体现出来了。
• NSPrivateQueueConcurrencyType : 私有并发队列类型，操作都是在子线程中完成的。
• NSMainQueueConcurrencyType : 主并发队列类型，如果涉及到UI相关的操作，应该考虑使用这个枚举值初始化上下文。

其中NSConfinementConcurrencyType类型在iOS9之后已经被苹果废弃，不建议使用这个API。使用此类型创建的MOC，调用某些比较新的CoreData的API可能会导致崩溃。

MOC多线程调用方式

在CoreData中MOC不是线程安全的，在多线程情况下使用MOC时，不能简单的将MOC从一个线程中传递到另一个线程中使用，这并不是CoreData的多线程，而且会出问题。对于MOC多线程的使用，苹果给出了自己的解决方案。

在创建的MOC中使用多线程，无论是私有队列还是主队列，都应该采用下面两种多线程的使用方式，而不是自己手动创建线程。调用下面方法后，系统内部会将任务派发到不同的队列中执行。可以在不同的线程中调用MOC的这两个方法，这个是允许的。

- (void)performBlock:(void (^)())block            异步执行的block，调用之后会立刻返回。
- (void)performBlockAndWait:(void (^)())block     同步执行的block，调用之后会等待这个任务完成，才会继续向下执行。
 

下面是多线程调用的示例代码，在多线程的环境下执行MOC的save方法，就是将save方法放在MOC的block体中异步执行，其他方法的调用也是一样的。

[context performBlock:^{
    [context save:nil];
}];

但是需要注意的是，这两个block方法不能在NSConfinementConcurrencyType类型的MOC下调用，这个类型的MOC是不支持多线程的，只支持其他两种并发方式的MOC。

多线程的使用

在业务比较复杂的情况下，需要进行大量数据处理，并且还需要涉及到UI的操作。对于这种复杂需求，如果都放在主队列中，对性能和界面流畅度都会有很大的影响，导致用户体验非常差，降低屏幕FPS。对于这种情况，可以采取多个MOC配合的方式。

CoreData多线程的发展中，在iOS5经历了一次比较大的变化，之后可以更方便的使用多线程。从iOS5开始，支持设置MOC的parentContext属性，通过这个属性可以设置MOC的父MOC。下面会针对iOS5之前和之后，分别讲解CoreData的多线程使用。

尽管现在的开发中早就不兼容iOS5之前的系统了，但是作为了解这里还是要讲一下，而且这种同步方式在iOS5之后也是可以正常使用的，也有很多人还在使用这种同步方式，下面其他章节也是同理。

iOS5之前使用多个MOC

在iOS5之前实现MOC的多线程，可以创建多个MOC，多个MOC使用同一个PSC，并让多个MOC实现数据同步。通过这种方式不用担心PSC在调用过程中的线程问题，MOC在使用PSC进行save操作时，会对PSC进行加锁，等当前加锁的MOC执行完操作之后，其他MOC才能继续执行操作。

每一个PSC都对应着一个持久化存储区，PSC知道存储区中数据存储的数据结构，而MOC需要使用这个PSC进行save操作的实现。

这样做有一个问题，当一个MOC发生改变并持久化到本地时，系统并不会将其他MOC缓存在内存中的NSManagedObject对象改变。所以这就需要我们在MOC发生改变时，将其他MOC数据更新。

根据上面的解释，在下面例子中创建了一个主队列的mainMOC，主要用于UI操作。一个私有队列的backgroundMOC，用于除UI之外的耗时操作，两个MOC使用的同一个PSC。

// 获取PSC实例对象
- (NSPersistentStoreCoordinator *)persistentStoreCoordinator {

    // 创建托管对象模型，并指明加载Company模型文件
    NSURL *modelPath = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"Company" withExtension:@"momd"];
    NSManagedObjectModel *model = [[NSManagedObjectModel alloc] initWithContentsOfURL:modelPath];

       // 创建PSC对象，并将托管对象模型当做参数传入，其他MOC都是用这一个PSC。
    NSPersistentStoreCoordinator *PSC = [[NSPersistentStoreCoordinator alloc] initWithManagedObjectModel:model];

    // 根据指定的路径，创建并关联本地数据库
    NSString *dataPath = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).lastObject;
    dataPath = [dataPath stringByAppendingFormat:@"/%@.sqlite", @"Company"];
    [PSC addPersistentStoreWithType:NSSQLiteStoreType configuration:nil URL:[NSURL fileURLWithPath:dataPath] options:nil error:nil];

    return PSC;
}

// 初始化用于本地存储的所有MOC
- (void)createManagedObjectContext {

    // 创建PSC实例对象，其他MOC都用这一个PSC。
    NSPersistentStoreCoordinator *PSC = self.persistentStoreCoordinator;

    // 创建主队列MOC，用于执行UI操作
    NSManagedObjectContext *mainMOC = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSMainQueueConcurrencyType];
    mainMOC.persistentStoreCoordinator = PSC;

    // 创建私有队列MOC，用于执行其他耗时操作
    NSManagedObjectContext *backgroundMOC = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSPrivateQueueConcurrencyType];
    backgroundMOC.persistentStoreCoordinator = PSC;

    // 通过监听NSManagedObjectContextDidSaveNotification通知，来获取所有MOC的改变消息
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(contextChanged:) name:NSManagedObjectContextDidSaveNotification object:nil];
}

// MOC改变后的通知回调
- (void)contextChanged:(NSNotification *)noti {
    NSManagedObjectContext *MOC = noti.object;
    // 这里需要做判断操作，判断当前改变的MOC是否我们将要做同步的MOC，如果就是当前MOC自己做的改变，那就不需要再同步自己了。
    // 由于项目中可能存在多个PSC，所以下面还需要判断PSC是否当前操作的PSC，如果不是当前PSC则不需要同步，不要去同步其他本地存储的数据。
    [MOC performBlock:^{
        // 直接调用系统提供的同步API，系统内部会完成同步的实现细节。
        [MOC mergeChangesFromContextDidSaveNotification:noti];
    }];
}

在上面的Demo中，创建了一个PSC，并将其他MOC都关联到这个PSC上，这样所有的MOC执行本地持久化相关的操作时，都是通过同一个PSC进行操作的。并在下面添加了一个通知，这个通知是监听所有MOC执行save操作后的通知，并在通知的回调方法中进行数据的合并。

iOS5之后使用多个MOC

在iOS5之后，MOC可以设置parentContext，一个parentContext可以拥有多个ChildContext。在ChildContext执行save操作后，会将操作push到parentContext，由parentContext去完成真正的save操作，而ChildContext所有的改变都会被parentContext所知晓，这解决了之前MOC手动同步数据的问题。

需要注意的是，在ChildContext调用save方法之后，此时并没有将数据写入存储区，还需要调用parentContext的save方法。因为ChildContext并不拥有PSC，ChildContext也不需要设置PSC，所以需要parentContext调用PSC来执行真正的save操作。也就是只有拥有PSC的MOC执行save操作后，才是真正的执行了写入存储区的操作。

- (void)createManagedObjectContext {
    // 创建PSC实例对象，还是用上面Demo的实例化代码
    NSPersistentStoreCoordinator *PSC = self.persistentStoreCoordinator;

    // 创建主队列MOC，用于执行UI操作
    NSManagedObjectContext *mainMOC = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSMainQueueConcurrencyType];
    mainMOC.persistentStoreCoordinator = PSC;

    // 创建私有队列MOC，用于执行其他耗时操作，backgroundMOC并不需要设置PSC
    NSManagedObjectContext *backgroundMOC = [[NSManagedObjectContext alloc] initWithConcurrencyType:NSPrivateQueueConcurrencyType];
    backgroundMOC.parentContext = mainMOC;

    // 私有队列的MOC和主队列的MOC，在执行save操作时，都应该调用performBlock:方法，在自己的队列中执行save操作。
    // 私有队列的MOC执行完自己的save操作后，还调用了主队列MOC的save方法，来完成真正的持久化操作，否则不能持久化到本地
    [backgroundMOC performBlock:^{
        [backgroundMOC save:nil];
    
        [mainMOC performBlock:^{
            [mainMOC save:nil];
        }];
    }];
}

上面例子中创建一个主队列的mainMOC，来完成UI相关的操作。创建私有队列的backgroundMOC，处理复杂逻辑以及数据处理操作，在实际开发中可以根据需求创建多个backgroundMOC。需要注意的是，在backgroundMOC执行完save方法后，又在mainMOC中执行了一次save方法，这步是很重要的。

iOS5之前进行数据同步

就像上面章节中讲到的，在iOS5之前存在多个MOC的情况下，一个MOC发生更改并提交存储区后，其他MOC并不知道这个改变，其他MOC和本地存储的数据是不同步的，所以就涉及到数据同步的问题。

进行数据同步时，会遇到多种复杂情况。例如只有一个MOC数据发生了改变，其他MOC更新时并没有对相同的数据做改变，这样不会造成冲突，可以直接将其他MOC更新。

如果在一个MOC数据发生改变后，其他MOC对相同的数据做了改变，而且改变的结果不同，这样在同步时就会造成冲突。下面将会按照这两种情况，分别讲一下不同情况下的冲突处理方式。

简单情况下的数据同步

简单情况下的数据同步，是针对于只有一个MOC的数据发生改变，并提交存储区后，其他MOC更新时并没有对相同的数据做改变，只是单纯的同步数据的情况。

在NSManagedObjectContext类中，根据不同操作定义了一些通知。在一个MOC发生改变时，其他地方可以通过MOC中定义的通知名，来获取MOC发生的改变。在NSManagedObjectContext中定义了下面三个通知：

• NSManagedObjectContextWillSaveNotification MOC将要向存储区存储数据时，调用这个通知。在这个通知中不能获取发生改变相关的NSManagedObject对象。
• NSManagedObjectContextDidSaveNotification MOC向存储区存储数据后，调用这个通知。在这个通知中可以获取改变、添加、删除等信息，以及相关联的NSManagedObject对象。
• NSManagedObjectContextObjectsDidChangeNotification 在MOC中任何一个托管对象发生改变时，调用这个通知。例如修改托管对象的属性。

通过监听NSManagedObjectContextDidSaveNotification通知，获取所有MOC的save操作。

[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(settingsContext:) name:NSManagedObjectContextDidSaveNotification object:nil];

不需要在通知的回调方法中，编写代码对比被修改的托管对象。MOC为我们提供了下面的方法，只需要将通知对象传入，系统会自动同步数据。

- (void)mergeChangesFromContextDidSaveNotification:(NSNotification *)notification;

下面是通知中的实现代码，但是需要注意的是，由于通知是同步执行的，在通知对应的回调方法中所处的线程，和发出通知的MOC执行操作时所处的线程是同一个线程，也就是系统performBlock:回调方法分配的线程。

所以其他MOC在通知回调方法中，需要注意使用performBlock:方法，并在block体中执行操作。

- (void)settingsContext:(NSNotification *)noti {
    [context performBlock:^{
        // 调用需要同步的MOC对象的merge方法，直接将通知对象当做参数传进去即可，系统会完成同步操作。
        [context mergeChangesFromContextDidSaveNotification:noti];
    }];
}

复杂情况下的数据同步

在一个MOC对本地存储区的数据发生改变，而其他MOC也对同样的数据做了改变，这样后面执行save操作的MOC就会冲突，并导致后面的save操作失败，这就是复杂情况下的数据合并。

这是因为每次一个MOC执行一次fetch操作后，会保存一个本地持久化存储的状态，当下次执行save操作时会对比这个状态和本地持久化状态是否一样。如果一样，则代表本地没有其他MOC对存储发生过改变；如果不一样，则代表本地持久化存储被其他MOC改变过，这就是造成冲突的根本原因。

对于这种冲突的情况，可以通过MOC对象指定解决冲突的方案，通过mergePolicy属性来设置方案。mergePolicy属性有下面几种可选的策略，默认是NSErrorMergePolicy方式，这也是唯一一个有NSError返回值的选项。

• NSErrorMergePolicy : 默认值，当出现合并冲突时，返回一个NSError对象来描述错误，而MOC和持久化存储区不发生改变。
• NSMergeByPropertyStoreTrumpMergePolicy : 以本地存储为准，使用本地存储来覆盖冲突部分。
• NSMergeByPropertyObjectTrumpMergePolicy : 以MOC的为准，使用MOC来覆盖本地存储的冲突部分。
• NSOverwriteMergePolicy : 以MOC为准，用MOC的所有NSManagedObject对象覆盖本地存储的对应对象。
• NSRollbackMergePolicy : 以本地存储为准，MOC所有的NSManagedObject对象被本地存储的对应对象所覆盖。

上面五种策略中，除了第一个NSErrorMergePolicy的策略，其他四种中NSMergeByPropertyStoreTrumpMergePolicy和NSRollbackMergePolicy，以及NSMergeByPropertyObjectTrumpMergePolicy和NSOverwriteMergePolicy看起来是重复的。

其实它们并不是冲突的，这四种策略的不同体现在，对没有发生冲突的部分应该怎么处理。NSMergeByPropertyStoreTrumpMergePolicy和NSMergeByPropertyObjectTrumpMergePolicy对没有冲突的部分，未冲突部分数据并不会受到影响。而NSRollbackMergePolicy和NSOverwriteMergePolicy则是无论是否冲突，直接全部替换。

题外话：
对于MOC的这种合并策略来看，有木有感觉到CoreData解决冲突的方式，和SVN解决冲突的方式特别像。。。

线程安全

无论是MOC还是托管对象，都不应该在其他MOC的线程中执行操作，这两个API都不是线程安全的。但MOC可以在其他MOC线程中调用performBlock:方法，切换到自己的线程执行操作。

如果其他MOC想要拿到托管对象，并在自己的队列中使用托管对象，这是不允许的，托管对象是不能直接传递到其他MOC的线程的。但是可以通过获取NSManagedObject的NSManagedObjectID对象，在其他MOC中通过NSManagedObjectID对象，从持久化存储区中获取NSManagedObject对象，这样就是允许的。NSManagedObjectID是线程安全，并且可以跨线程使用的。

可以通过MOC获取NSManagedObjectID对应的NSManagedObject对象，例如下面几个MOC的API。

NSManagedObject *object = [context objectRegisteredForID:objectID];
NSManagedObject *object = [context objectWithID:objectID];

通过NSManagedObject对象的objectID属性，获取NSManagedObjectID类型的objectID对象。

NSManagedObjectID *objectID = object.objectID;

CoreData多线程结构设计

上面章节中写的大多都是怎么用CoreData多线程，在掌握多线程的使用后，就可以根据公司业务需求，设计一套CoreData多线程结构了。对于多线程结构的设计，应该本着尽量减少主线程压力的角度去设计，将所有耗时操作都放在子线程中执行。

对于具体的设计我根据不同的业务需求，给出两种设计方案的建议。

两层设计方案

在项目中多线程操作比较简单时，可以创建一个主队列mainMOC，和一个或多个私有队列的backgroundMOC。将所有backgroundMOC的parentContext设置为mainMOC，采取这样的两层设计一般就能够满足大多数需求了。

将耗时操作都放在backgroundMOC中执行，mainMOC负责所有和UI相关的操作。所有和UI无关的工作都交给backgroundMOC，在backgroundMOC对数据发生改变后，调用save方法会将改变push到mainMOC中，再由mainMOC执行save方法将改变保存到存储区。

代码这里就不写了，和上面例子中设置parentContext代码一样，主要讲一下设计思路。

三层设计方案

但是我们发现，上面的save操作最后还是由mainMOC去执行的，backgroundMOC只是负责处理数据。虽然mainMOC只执行save操作并不会很耗时，但是如果save涉及的数据比较多，这样还是会对性能造成影响的。

虽然客户端很少涉及到大量数据处理的需求，但是假设有这样的需求。可以考虑在两层结构之上，给mainMOC之上再添加一个parentMOC，这个parentMOC也是私有队列的MOC，用于处理save操作。

这样CoreData存储的结构就是三层了，最底层是backgroundMOC负责处理数据，中间层是mainMOC负责UI相关操作，最上层也是一个backgroundMOC负责执行save操作。这样就将影响UI的所有耗时操作全都剥离到私有队列中执行，使性能达到了很好的优化。

需要注意的是，执行MOC相关操作时，不要阻塞当前主线程。所有MOC的操作应该是异步的，无论是子线程还是主线程，尽量少的使用同步block方法。

MOC同步时机

设置MOC的parentContext属性之后，parent对于child的改变是知道的，但是child对于parent的改变是不知道的。苹果这样设计，应该是为了更好的数据同步。

Employee *emp = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"Employee" inManagedObjectContext:backgroundMOC];
emp.name = @"lxz";
emp.brithday = [NSDate date];
emp.height = @1.7f;

[backgroundMOC performBlock:^{
    [backgroundMOC save:nil];
    [mainMOC performBlock:^{
        [mainMOC save:nil];
    }];
}];

在上面这段代码中，mainMOC是backgroundMOC的parentContext。在backgroundMOC执行save方法前，backgroundMOC和mainMOC都不能获取到Employee的数据，在backgroundMOC执行完save方法后，自身上下文发生改变的同时，也将改变push到mainMOC中，mainMOC也具有了Employee对象。

所以在backgroundMOC的save方法执行时，是对内存中的上下文做了改变，当拥有PSC的mainMOC执行save方法后，是对本地存储区做了改变。

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好多同学都问我有Demo没有，其实文章中贴出的代码组合起来就是个Demo。后来想了想，还是给本系列文章配了一个简单的Demo，方便大家运行调试，后续会给所有博客的文章都加上Demo。

Demo只是来辅助读者更好的理解文章中的内容，应该博客结合Demo一起学习，只看Demo还是不能理解更深层的原理。Demo中几乎每一行代码都会有注释，各位可以打断点跟着Demo执行流程走一遍，看看各个阶段变量的值。

Demo地址：刘小壮的Github

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这两天更新了一下文章，将CoreData系列的六篇文章整合在一起，做了一个PDF版的《CoreData Book》，放在我Github上了。PDF上有文章目录，方便阅读。

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