Obj-C,文件加载与保存、序列化/反序列化

第十五章 文件加载与保存
标准的C函数库提供了函数调用来创建、读取和写入文件，例如open()、read()、write()、fopen()、fread()等。Cocoa提供了Core Data，他能在后台处理所有文件内容，这些都不再讨论。
那么，我们还需要做什么呢？Cocoa提供了两个通用的文件处理类：属性列表和对象编码。

15.1 属性列表
在Cocoa中，有一类名为属性列表的对象，常简写为plist。这些列表包含Cocoa知道如何操作的一组对象。具体来讲，Cocoa知道如何将他们保存到文件中进行加载。属性列表类包括NSArray、NSDictionary、NSString、NSNumber、NSDate和NSData，以及他们的变体。
前面的章节已经介绍了前4种对象：NSArray、NSDictionary、NSString、NSNumber。下面介绍后两种：NSDate和NSData。

15.1.1 NSDate
可以使用[NSDate date]获取当前的日期和时间，他是一个自动释放对象。例子：
NSDate *date=[NSDate date];
NSLog(@"today is %@",date);
输出 today is 2008-08-23 11:32:02 -400

你可以对日期进行比较而进行排序，还可以获取与当前时间相隔一定时差的日期，例如：
NSDate *yesterday=[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:-(24*60*60)];

+dateWithTimeIntervalSinceNow:接受一个NSTimeInterval参数，该参数是一个双精度值，表示以秒为单位的时间间隔。

15.1.2 NSData
将数据缓冲区传递给函数是C中的常见操作。为此，你通常将缓冲区的指针和长度传递给某个函数。另外，C语言中可能会出现内存管理问题。例如，如果缓冲区已经被动态分配，那么当他不再使用时，由谁负责将其清除？
Cocoa为我们提供了NSData类，该类包装了大量字节。你可以获得数据的长度和指向字节起始位置的指针。因为NSData是一个对象，适用于常规的内存管理行为。因此，如果将数据块传递给一个函数或方法，可以通过传递一个自动释放NSData来实现，无需担心内存清除问题。下面的NSData对象将保存一个普通的C字符串，然后输出数据：
const char *string="Hi there,this is a C string";
NSData *data=[NSData dateWithBytes:string length:strlen(string)+1];
NSLog(@"data is %@",data);
输出：data is <48592074 ... ... ...2100>
上面输出的是字符的ASCII码。
-length方法给出字节数 
-bytes方法给出指向字符串起始位置的指针
注意到+dataWithBytes:中的+1了吗？他用于包含C字符串所需的尾部的零字节。你还会注意到NSLog结果末尾的00，通过包含零字节，可以使用%s格式的说明符来输出字符串
NSLog(@"%d byte string is '%s'",[data length],[data bytes]);

NSData对象是不可改变的，他们被创建后就不能改变。可以使用他们，但不能更改其中的内容。但是NSMutableData支持在数据内容中添加和删除字节

15.1.3 写入和读取属性列表
你已经看到了所有属性列表类，怎么使用他们呢？集合属性列表类（NSArray、NSDictionary）具有一个-writeToFile:atomically:方法，用于将属性列表写入文件。NSString和NSData也具有writeToFile:atomically:方法，但他们只能写出字符串或数据块。
因此，我们可以将字符串存入一个数组，然后保存该数组：
NSArray *phrase;
phrase=[NSArray arrayWithObjects:@"I",@"seem",@"to",@"be",@"a",@"verb",nil};
[phrase writeToFile:@"/tmp/verbiage.txt",atomically:YES];
现在看一下文件/tmp/verbiage.txt,你应该看到如下代码：




 I
 seem
 to
 be
 a
 verb



Xcode还包含一个属性列表编辑器，所以可以查看plist文件并进行编辑。如果看一下操作系统，你会发现许多属性列表文件和系统配置文件，如主目录Library/Preferences下的所有首选项文件和/System/Library/LaunchDaemons下的系统配置文件。

说明：有些属性列表文件（特别是首选项文件）是以压缩的二进制格式存储的。通过使用plutil命令：
plutil -convert xml1 filename.plist，可以将这些文件转换成人们可读的形式。

现在已经将verbiage.txt存放在磁盘上，可以使用+arrayWithContentsOfFile:方法读取该文件：
NSArray *phrase2=[NSArray arrayWithContentsOfFile:@"/tmp/verbiage.txt"];
NSLog(@"%@",phrase2);

说明：注意到writeToFile:方法中的单词atomically了吗？这种调用有什么负面作用吗？没有。atomically:参数的值为BOOL类型，用于通知Cocoa是否应该首先将文件内容保存在临时文件中，当文件成功保存后，在将该临时文件和原始文件交换。这是一种安全机制：如果在保存过程中出现意外，不会破坏原始文件，但这种安全机制需要付出一定的代价：在保存过程中，由于原始文件仍然保存在磁盘中，所以需要使用双倍的磁盘空间。除非保存的文件非常大，将会占用用户硬盘的空间，否则应该自动保存文件。

如果能将数据精简为属性列表类型，则可以使用这些非常便捷的调用来将内容保存在磁盘中，供以后读取。如果你正在从事一项新创意或设计一个新项目，可以使用这些便捷方法来快速编写和运行程序。即使只想把数据块保存在磁盘中，并且根本不需要使用对象，也可以使用NSData来简化工作。只需要将数据包装在一个NSData对象中，然后在NSData对象上调用writeToFile:atomically:。
这些函数的一个缺点是，他们不会返回任何错误信息。如果不能加载文件，只能从方法中得到nil指针，而不能确定出现了何种错误。

15.2 编码对象
遗憾的是，无法总是将对象信息表示为属性列表类。如果能将所有对象都表示为数组字典，那我们就没有必要使用自己的类了。所幸，Cocoa具备一种机制来将对象自身转换为某种格式并保存在磁盘中。对象可以将他们的实例变量和其他数据编码为数据块，然后保存在磁盘中，以后将这些数据库读回内存中，并且还能基于保存的数据创建新对象。这个过程称为 编码和解码，或 序列化和反序列化。
在底14章中介绍Interface Builder时，我们从库中将对象拖到窗口中，这些对象被保存到nib文件中。换言之，NSWindow和NSTextField对象都被序列化并保存在磁盘中。当程序运行时，会将nib文件加载到内存中，串行化对象，同时创建新的NSWindow和NSTextField对象并将其相互关联起来。
你可能会猜到，通过采用NSCoding协议，可以使用自己的对象实现相同的功能。该协议与下面的代码类似：

@protocol NSCoding
- (void) encodeWithCode:(NSCoder *)aCoder;
- (id) initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder;
@end

那么这个编码器是什么呢？NSCoder是一个抽象类，定义一些有用的方法来在对象与NSData之间来回转换，完全不需要创建新NSCoder，因为他实际上并无多大作用。但是我们实际上要使用NSCoder的一些具体的子类来编码和解码对象。我们使用其中两个子类NSKeyedArchiver和NSKeyedUnarchiver。
还是看下例子吧。
首先看一下一个含有实例变量的简单类：
@interface Thingie:NSObject {
 NSString *name;
 int magicNumber;
 float shoeSize;
 NSMutableArray *subThingies;
}
@property (copy) NSString *name;
@property int magicNumber;
@property float shoeSize;
@property (retain) NSMutableArray *subThingies;

- (id) initWithName:(NSString *)n magicNumber:(int)mn shoeSize:(float)ss;
@end //Thingie
注意，Thingie类采用NSCoding协议，这意味着我们将实现encodeWithCoder:和initWithCoder:方法，至于现在，我们先将这两个方法设置为空。

@implementation Thingie
@synthesize name;
@synthesize magicNumber;
@synthesize shoeSize;
@synthesize subThingies;

- (id) initWithName:(NSString *)n magicNumber:(int)mn shoeSize:(float)ss {
 if (self=[super init]){
  self.name=n;
  self.magincNumber=mn;
  self.shoeSize=ss;
  self.subThingies=[NSMutableArray array];
 }
 return (self);
}

- (void) dealloc {
 [name release];
 [subThingies release];
 
 [super dealloc];
}//dealloc

- (void) encodeWithCoder:(NSCoder *)coder {
 //nobody home
}//encodeWithCoder

- (id) initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
 return (nil);
}//initWithCoder

- (NSString *)description {
 NSString *desc=[NSString stringWithFormat:@"%@:%d/%.lf %@",name,magicNumber,shoeSize,subThinges];
 return desc;
}//description

@end //Thingie

以上代码将初始化一个新对象，清楚我们生成的所有无用信息，创建存根方法来使编译器适合NSCoding协议，并返回相关描述
注意，在init方法中，我们在赋值表达式的左边使用了self.attribute。请记住，这实际上意味着我们需要为这些属性调用访问方法，这些方法由@synthesize创建，我们不直接对实例变量赋值。这种对象创建技术将为传入的NSString和我们创建的NSMutableArray提供适当的内存管理方法，因此我们不必为这些对象明确提供内存管理方法。
因此，在main()函数中，我们构造一个Thingie并输出：
Thingie *thing1;
thing1=[[Thingie alloc] initWithName:@"thing1" magicNumber:42 shoeSize:10.5];
NSLog(@"some thing %@",thing1);

现在我们保存该对象。并按以下方式实现Thingie的encodeWithCoder:

- (void) encodeWithCoder:(NSCoder *)coder {
 [coder encodeObject:name forKey:@"name"];
 [coder encodeInt:magicNumber forKey:@"magicNumber"];
 [coder encodeFloat:shoeSize forKey:@"shoeSize"];
 [coder encodeObject:subThingies forKey:@"subThingies"];
}//encodeWithCoder

我们将使用NSKeyedArchiver把对象归档到NSData中，顾名思义，KeyedArchiver使用键/值对保存对象的信息。Thingie的-encodeWithCoder方法在与每个实例变量名称匹配的键下编码这些实例变量，也可以不这样做，可以在键flarblewhazzit下编码实例变量名称。使键的名称与实例变量的名称尽可能相似，这样便于识别他们之间的映射关系。
可以使用这样的裸字符串做为编码键，也可以定义一个常量来避免录入错误。可以使用
#define kSubthingiesKey @"subThingies
等定义常量，也可以使用文件的局部变量，例如：
static NSString *kSubthingiesKey=@"subThingies"
注意，每种类型都有不同的encodeSomething:forKey:。一定要使用合适的方法来对类型进行编码。对于任何Obj-C对象类型，都可以使用encodeObject:forKey:。

如果需要恢复某个对象，可以使用decodeSomethingForKey方法：

- (id) initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
 if (self=[self init]){
  self.name=[decoder decodeObjectForKey:@"name"];
  self.magicNumber=[decoder decodeIntForKey:@"magicNumber"];
  self.shoeSize=[decoder decodeFloatForKey:@"shoeSize"];
  self.subThingies=[decoder decodeObjectForKey:@"subThingies"];
 }
 return (self);
}//initWithCoder

initWithCoder:和任何其他init方法一样，在对对象执行操作之前，需要使用超类对他们进行初始化。为此，可以采用两种方式，具体取决于父类。如果父类采用NSCoding协议，则应该调用[super initWithCoder:decoder];否则，只需要调用[super init]即可。NSObject不采用NSCoding协议，因此我们可以使用简单的init方法。
当使用decodeIntForKey:时，把一个int值从解码器中取出。当使用decodeObjectForKey:方法时，把一个对象从解码器中取出，在嵌入的对象上递归使用initWithCoder:方法。内存管理的工作方式与你预期的一样：从除alloc、copy和new以外的方法获取对象，因此可以假设对象能被自动释放。我们的属性声明用于确保正确的进行内存管理。

接下来，将实际使用这些对象。我们使用前面创建的thing1对象，并将其归档：
NSData *freezeDried;
freezeDried=[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:thing1];

+archivedDataWithRootObject:类方法编码thing1对象。首先，他在后台创建一个NSKeyedArchiver实例；然后，他将NSKeyedArchiver实例传递给对象thing1的-encodeWithCoder:方法。当thing1编码自身的属性时，他可能对其他对象也进行编码，例如字符串、数组以及我们可能输入到该数组中的任何内容，整个对象集合完成对键和值的编码后，具有键/值对的归档程序将所有对象扁平化为一个NSData类并将其返回。
如果愿意，可以使用-writeToFile:atomically:方法将这个NSData类保存到磁盘中。因此，我们将先处理thing1对象，然后通过freezeDried表示法重新创建他，并将它输出。

[thing1 release];
thing1=[NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:freezeDried];
NSLog(@"reconstituted thing :%@",thing1);

你可能对subThingies可变数组很好奇。我们可以将对象放入该数组中，当数组被编码时，这些对象将被自动编码。NSArray的encodeWithCoder:实现在所有对象上调用encodeWithCoder方法，最后使所有对象都被编码。

如果被编码的数据中含有循环会怎么样？例如，如果thing1包含在自身的subThingies数组中会怎么样？thing1会对数组进行编码吗？哪个对象对thing1进行编码?哪个对象对数组进行编码？哪个对象再次对thing1进行编码？以此类推？幸运的是，Cocoa在归档和解压程序实现上非常灵活，能够保存并恢复对象周期。
要查看会出现的结果，将thing1放入其自身的subThingies数组中：
[thing1.subThingies addObject:thing1];
但是，不要尝试在thing1中使用NSLog类，NSLog类不能检测对象循环，他将执行一个无限递归来尝试构造日志字符串。
但是，如果现在尝试对thing1进行编码和解码，他将能完美地完成工作。
freezeDried=[NSKeyedArchiver archiveDataWithRootObject:thing1];
thing1=[NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:freezeDried];