数据持久化

一、iOS 数据持久化面试题（带答案详解）

1. 什么是数据持久化？为什么需要它？

答案：

数据持久化（Data Persistence）指的是将内存中的数据保存到设备的本地存储中，使得应用在退出或重启后仍能恢复这些数据。

作用：

• 保存用户偏好、登录状态等信息；
• 缓存网络数据，减少请求；
• 存储业务数据，如聊天记录、离线数据等。

2. iOS 中常见的数据持久化方式有哪些？

答案：

1. UserDefaults（NSUserDefaults）：

   用于存储小规模的轻量级数据（如布尔值、字符串、数字、设置状态等）。

2. Property List（Plist 文件）：

   存储结构化数据（如字典、数组），适合简单配置或缓存。

3. 归档（NSKeyedArchiver / Codable）：

   将对象序列化后存储到文件，可保存自定义对象。

4. 文件系统（FileManager）：

   手动操作文件进行读写，适合文本、图片、音频等数据。

5. SQLite 数据库：

   关系型数据库，适合中大型结构化数据。

6. Core Data：

   苹果官方提供的 ORM（对象关系映射）框架，封装了 SQLite，适合复杂对象管理。

3. UserDefaults 的原理是什么？适合存什么？

答案：

UserDefaults 本质是基于 plist 文件的键值存储。它会将数据缓存到内存中，并在合适的时机自动写入磁盘。

适用场景：

• 登录状态；
• 设置开关；
• 上次打开的页面索引。

注意：

不要存储大体量数据或敏感信息（如密码、token）。

4. 如何安全地存储用户敏感数据？

答案：

使用 Keychain（钥匙串）来存储。

Keychain 由系统管理，数据经过加密，支持多 App 共享（同一个 App Group）。

示例代码（Swift）：

let account = "user@example.com"
let password = "123456"
let data = password.data(using: .utf8)!

let query: [String: Any] = [
    kSecClass as String: kSecClassGenericPassword,
    kSecAttrAccount as String: account,
    kSecValueData as String: data
]
SecItemAdd(query as CFDictionary, nil)

5. Codable 与 NSCoding 的区别？

建议：

新项目优先使用 Codable。

6. Codable 如何实现对象序列化？

答案：

通过 Encodable 和 Decodable 协议，结合 JSONEncoder / JSONDecoder 实现。

示例：

struct User: Codable {
    var name: String
    var age: Int
}

// 编码
let user = User(name: "Alex", age: 25)
if let data = try? JSONEncoder().encode(user) {
    UserDefaults.standard.set(data, forKey: "user")
}

// 解码
if let data = UserDefaults.standard.data(forKey: "user"),
   let user = try? JSONDecoder().decode(User.self, from: data) {
    print(user.name)
}

7. Core Data 的主要组成部分有哪些？

答案：

Core Data 主要包括以下组件：

1. NSManagedObjectModel：定义数据模型结构；
2. NSPersistentStoreCoordinator：协调数据存储；
3. NSManagedObjectContext：对象上下文，负责数据的增删改查；
4. NSPersistentContainer：iOS 10+ 封装的简化管理类。

8. Core Data 的优缺点是什么？

优点：

• 对象化管理数据；
• 自动关系维护（如一对多）；
• 支持懒加载、内存优化；
• 有强大的查询与版本迁移支持。

缺点：

• 学习曲线较高；
• 不适合高频快速写入；
• 调试复杂。

9. Core Data 与 SQLite 的区别？

10. 如何在 iOS 中使用 SQLite？

答案：

1. 使用系统框架 SQLite3；
2. 或使用第三方库，如 FMDB、GRDB。

示例：

import SQLite3

var db: OpaquePointer?
if sqlite3_open("/path/to/db.sqlite3", &db) == SQLITE_OK {
    print("Database opened successfully")
}

FMDB 封装了 SQLite 的 C 接口，使其更易于在 Swift/ObjC 中使用。

11. 如何管理不同版本的 Core Data 模型？

答案：

• 在 .xcdatamodeld 文件中创建多个版本；
• 通过 “Set Current” 设置当前版本；
• 启用 轻量级迁移（Lightweight Migration）：

let options = [NSMigratePersistentStoresAutomaticallyOption: true,
               NSInferMappingModelAutomaticallyOption: true]

12. 文件存储常见路径有哪些？

使用 FileManager 获取路径：

let path = FileManager.default.urls(for: .documentDirectory, in: .userDomainMask).first!

13. 数据持久化设计时要考虑哪些因素？

答案：

• 数据体量与访问频率；
• 是否涉及敏感信息；
• 是否需支持结构化查询；
• 是否需跨 App/设备同步；
• 性能与安全的权衡。

示例：

• 小数据 → UserDefaults；
• 大对象 → FileManager；
• 复杂关系 → Core Data；
• 高性能存取 → SQLite；
• 安全信息 → Keychain。

二、总结

iOS 数据持久化方式从轻到重可概括为：

UserDefaults → Plist → Codable → File → SQLite → Core Data → Keychain

实际开发中常常是混合使用：

例如登录状态存 Keychain、用户设置存 UserDefaults、离线数据用 Core Data 或 SQLite。

是否希望我帮你接着输出这一部分的 “实战场景题 + 答案”（例如：缓存设计、Core Data 多线程操作、数据库迁移策略等）？

三、iOS 数据持久化实战场景题（附答案详解）

1. 场景题：如何实现一个本地缓存系统（如新闻、视频列表）？

答案思路：

缓存系统通常结合 内存缓存 + 磁盘缓存 设计，以平衡性能与持久化。

设计方案：

1. 短期缓存（内存）

   使用 NSCache 存放热点数据，提高访问速度。

   • 自动清理；
   • 支持线程安全；
   • 不会被持久化。

2. 长期缓存（磁盘）

   使用 FileManager 或 SQLite/Core Data 存储数据。

   • 将 JSON 数据序列化为文件；
   • 定期清理过期文件；
   • 结合时间戳和版本号。

示例伪代码：

class CacheManager {
    static let shared = CacheManager()
    private let memoryCache = NSCache<NSString, NSData>()

    func save(data: Data, for key: String) {
        memoryCache.setObject(data as NSData, forKey: key as NSString)
        let path = cachePath(for: key)
        try? data.write(to: URL(fileURLWithPath: path))
    }

    func load(for key: String) -> Data? {
        if let data = memoryCache.object(forKey: key as NSString) {
            return data as Data
        }
        if let data = try? Data(contentsOf: URL(fileURLWithPath: cachePath(for: key))) {
            memoryCache.setObject(data as NSData, forKey: key as NSString)
            return data
        }
        return nil
    }

    private func cachePath(for key: String) -> String {
        let dir = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(.cachesDirectory, .userDomainMask, true).first!
        return "\(dir)/\(key.hash)"
    }
}

要点：

• 优先读取内存；
• 定期清理磁盘；
• 可通过 MD5 生成唯一 key；
• 对数据结构复杂的内容（如视频元信息）可结合 Codable 或 SQLite 存储索引。

2. 场景题：Core Data 如何处理多线程？

答案：

Core Data 的 NSManagedObjectContext 不是线程安全的，每个线程都应拥有自己的上下文。

推荐做法：

1. 主线程 context（UI 操作）

   用于显示、查询。

2. 后台 context（耗时操作）

   用于写入、批量导入等。

示例：

let container = NSPersistentContainer(name: "Model")
container.loadPersistentStores { _, _ in }

let backgroundContext = container.newBackgroundContext()
backgroundContext.perform {
    let user = User(context: backgroundContext)
    user.name = "Alex"
    try? backgroundContext.save()
}

关键点：

• 使用 .perform {} 或 .performAndWait {} 保证线程安全；
• 写入完成后使用通知或父子上下文同步到主线程；
• 避免在不同线程间直接传递 NSManagedObject。

3. 场景题：如何设计一个通用的数据持久化层？

答案：

通过 Repository 模式 或 DataManager 封装底层逻辑。

设计思路：

1. 定义统一接口：

protocol DataStorage {
    func save<T: Codable>(_ object: T, for key: String)
    func load<T: Codable>(for key: String) -> T?
}

1. 实现不同存储方式：

class UserDefaultsStorage: DataStorage {
    func save<T>(_ object: T, for key: String) where T : Codable {
        if let data = try? JSONEncoder().encode(object) {
            UserDefaults.standard.set(data, forKey: key)
        }
    }

    func load<T>(for key: String) -> T? where T : Codable {
        guard let data = UserDefaults.standard.data(forKey: key) else { return nil }
        return try? JSONDecoder().decode(T.self, from: data)
    }
}

1. 统一调用：

let storage: DataStorage = UserDefaultsStorage()
storage.save(User(name: "Alice", age: 18), for: "user")
let user: User? = storage.load(for: "user")

优势：

• 易于替换（可换成 Core Data、SQLite 实现）；
• 有利于单元测试；
• 模块化、解耦。

4. 场景题：如何实现应用数据的“版本迁移”？

答案：

不同版本的应用可能需要调整数据结构，可通过数据迁移策略实现。

迁移方式：

1. UserDefaults / 文件迁移：
   • 读取旧字段；
   • 转换为新结构；
   • 存回新字段；
   • 删除旧字段。
2. Core Data 迁移：
   • 使用 轻量级迁移（轻微变更字段、属性）；
   • 若结构变化大，需使用 Mapping Model。

示例（轻量迁移）：

let options = [
    NSMigratePersistentStoresAutomaticallyOption: true,
    NSInferMappingModelAutomaticallyOption: true
]
try coordinator.addPersistentStore(ofType: NSSQLiteStoreType,
                                   configurationName: nil,
                                   at: storeURL,
                                   options: options)

5. 场景题：如何处理数据库文件体积过大？

答案：

1. 定期清理无效数据；
2. 避免重复存储相同资源；
3. 使用 WAL 模式 提高性能；
4. 对图片/视频等资源，仅存储路径，不直接写入数据库；
5. 使用 VACUUM 优化 SQLite 空间。

sqlite3_exec(db, "VACUUM;", nil, nil, nil)

6. 场景题：App 需要在多个设备同步用户数据，怎么办？

答案：

可采用 CloudKit 或 iCloud Key-Value Store。

示例：

let store = NSUbiquitousKeyValueStore.default
store.set("dark", forKey: "theme")
store.synchronize()

注意：

• CloudKit 同步延迟较高；
• 大量数据应考虑服务端同步方案（如 Firebase / 自建后端）。

7. 场景题：如果你要实现一个聊天记录存储系统，会怎么设计？

答案思路：

• 存储结构：
  • Message（消息表）
  • Conversation（会话表）
  • User（用户表）
• 实现方式：
  • 使用 SQLite / Core Data；
  • 按会话 ID 建索引；
  • 消息按时间排序；
  • 支持分页查询与搜索。

性能优化：

• 延迟加载消息（分页查询）；
• 写入使用事务；
• 定期压缩数据库。

8. 场景题：UserDefaults 存太多数据有什么风险？

答案：

• 存储在 ~/Library/Preferences 下；
• iOS 在启动时会加载到内存；
• 过大可能造成 App 启动变慢；
• 存储频繁写入可能影响性能。

建议：

• 控制在几百 KB 内；
• 不存大型 JSON 或图片；
• 定期清理废弃 key。

9. 场景题：如何安全删除用户的本地数据？

答案：

1. 删除 Documents、Caches、tmp 中所有文件；
2. 清除 UserDefaults；
3. 清空 Keychain；
4. 清理 Core Data / SQLite。

示例：

UserDefaults.standard.removePersistentDomain(forName: Bundle.main.bundleIdentifier!)

注意：

Keychain 不会自动随 App 卸载清除，若有重置账号需求需手动调用 SecItemDelete。

10. 场景题：如何判断数据是否需要更新（本地缓存 vs 服务器）？

答案：

可通过以下策略：

1. 时间戳策略：超过一定时间自动刷新；
2. ETag 策略：对比服务器返回的 ETag；
3. 版本号策略：服务器返回最新版本标识；
4. Hash 校验：通过内容哈希判断变化。

示例：

if lastUpdate + 3600 < Date().timeIntervalSince1970 {
    refreshData()
}

四、总结与面试应答技巧

面试官常考逻辑链：

UserDefaults → Keychain → FileManager → Codable → SQLite → Core Data → CloudKit

答题时要体现：

• 你理解每种方案的适用场景与边界；
• 知道其线程、安全、性能特性；
• 能说出实际项目中的使用例子。

是否要我接着输出一份 “Core Data & SQLite 对比实战题 + 性能优化技巧总结版”，作为这一章的拓展内容？