彻底解决iOS数据库崩溃：FMDatabaseQueue多线程安全原理与实战
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/fm/fmdb 你是否曾因iOS应用中的SQLite数据库崩溃而彻夜难眠？当用户投诉"数据丢失"时，你是否怀疑过是多线程操作数据库导致的问题？本文将从源码层面解析FMDB框架中FMDatabaseQueue如何保障多线程安全，并通过实战案例展示如何正确使用这一核心组件。读完本文，你将彻底理解数据库线程安全的实现机制，掌握避免常见崩溃的实战技巧。
FMDatabaseQueue核心原理
线程安全的本质：序列化队列
FMDatabaseQueue的核心设计思想是通过GCD串行队列(Dispatch Queue)实现所有数据库操作的序列化执行。这一机制确保同一时刻只有一个线程访问数据库，从根本上消除了多线程并发导致的资源竞争问题。
在src/fmdb/FMDatabaseQueue.m中，我们可以看到队列的创建过程：
_queue = dispatch_queue_create([[NSString stringWithFormat:@"fmdb.%@", self] UTF8String], NULL);
dispatch_queue_set_specific(_queue, kDispatchQueueSpecificKey, (__bridge void *)self, NULL);
这里创建了一个串行队列，并通过dispatch_queue_set_specific将队列与当前FMDatabaseQueue实例关联，用于后续的死锁检测。
数据库连接管理
FMDatabaseQueue维护了一个数据库连接池，在src/fmdb/FMDatabaseQueue.m的database方法中实现了数据库连接的自动管理：
- (FMDatabase*)database {
if (![_db isOpen]) {
if (!_db) {
_db = FMDBReturnRetained([[[self class] databaseClass] databaseWithPath:_path]);
}
#if SQLITE_VERSION_NUMBER >= 3005000
BOOL success = [_db openWithFlags:_openFlags vfs:_vfsName];
#else
BOOL success = [_db open];
#endif
if (!success) {
NSLog(@"FMDatabaseQueue could not reopen database for path %@", _path);
FMDBRelease(_db);
_db = 0x00;
return 0x00;
}
}
return _db;
}
这段代码确保在每次数据库操作前，连接都处于打开状态，如果连接丢失会自动尝试重新打开。
死锁防护机制
FMDatabaseQueue在src/fmdb/FMDatabaseQueue.m中实现了死锁防护：
#ifndef NDEBUG
FMDatabaseQueue *currentSyncQueue = (__bridge id)dispatch_get_specific(kDispatchQueueSpecificKey);
assert(currentSyncQueue != self && "inDatabase: was called reentrantly on the same queue, which would lead to a deadlock");
#endif
这段代码通过dispatch_get_specific检查当前是否已经在队列中执行操作，如果是则触发断言，防止因嵌套调用导致的死锁。
核心API解析
初始化与创建
FMDatabaseQueue提供了多种初始化方法，最常用的是通过路径创建队列：
// 初始化队列
FMDatabaseQueue *queue = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:aPath];
对应src/fmdb/FMDatabaseQueue.h中的接口定义：
+ (nullable instancetype)databaseQueueWithPath:(NSString * _Nullable)aPath;
你也可以通过URL初始化，并指定打开标志和虚拟文件系统：
+ (nullable instancetype)databaseQueueWithURL:(NSURL * _Nullable)url flags:(int)openFlags;
- (nullable instancetype)initWithPath:(NSString * _Nullable)aPath flags:(int)openFlags vfs:(NSString * _Nullable)vfsName;
基本数据库操作
使用inDatabase:方法执行数据库操作，所有操作都会在串行队列中顺序执行：
[queue inDatabase:^(FMDatabase *db) {
[db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable VALUES (?)", @1];
FMResultSet *rs = [db executeQuery:@"SELECT * FROM myTable"];
while ([rs next]) {
// 处理结果
}
}];
对应src/fmdb/FMDatabaseQueue.h中的方法定义：
- (void)inDatabase:(__attribute__((noescape)) void (^)(FMDatabase *db))block;
事务操作
FMDatabaseQueue提供了事务支持，确保一系列操作的原子性：
[queue inTransaction:^(FMDatabase *db, BOOL *rollback) {
[db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable VALUES (?)", @1];
[db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable VALUES (?)", @2];
if (someErrorOccurred) {
*rollback = YES;
return;
}
[db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable VALUES (?)", @3];
}];
src/fmdb/FMDatabaseQueue.h中定义了事务相关的多个方法：
- (void)inTransaction:(__attribute__((noescape)) void (^)(FMDatabase *db, BOOL *rollback))block;
- (void)inDeferredTransaction:(__attribute__((noescape)) void (^)(FMDatabase *db, BOOL *rollback))block;
- (void)inExclusiveTransaction:(__attribute__((noescape)) void (^)(FMDatabase *db, BOOL *rollback))block;
- (void)inImmediateTransaction:(__attribute__((noescape)) void (^)(FMDatabase * _Nonnull, BOOL * _Nonnull))block;
保存点操作
对于更细粒度的事务控制，可以使用保存点(Save Point)功能：
NSError *error = [queue inSavePoint:^(FMDatabase *db, BOOL *rollback) {
[db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable VALUES (?)", @1];
if (errorOccurred) {
*rollback = YES;
return;
}
}];
if (error) {
// 处理错误
}
实战案例分析
多线程写入冲突测试
在Tests/FMDatabaseQueueTests.m中，有一个压力测试案例，模拟了多线程并发写入的场景：
- (void)testStressTest
{
size_t ops = 16;
dispatch_queue_t dqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_apply(ops, dqueue, ^(size_t nby) {
// 模拟并发操作
if (nby % 2 == 1) {
[NSThread sleepForTimeInterval:.01];
[self.queue inTransaction:^(FMDatabase *adb, BOOL *rollback) {
FMResultSet *rsl = [adb executeQuery:@"select * from qfoo where foo like 'h%'"];
while ([rsl next]) {
;// 处理结果
}
}];
}
if (nby % 3 == 1) {
[NSThread sleepForTimeInterval:.01];
}
[self.queue inTransaction:^(FMDatabase *adb, BOOL *rollback) {
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into qfoo values ('1')"]);
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into qfoo values ('2')"]);
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into qfoo values ('3')"]);
}];
});
}
这个测试通过dispatch_apply在多个线程同时发起数据库操作，但由于FMDatabaseQueue的串行化处理，所有操作都能安全执行而不会导致数据库损坏。
事务回滚测试
Tests/FMDatabaseQueueTests.m中的事务回滚测试展示了如何正确使用事务确保数据一致性：
- (void)testTransaction
{
[self.queue inDatabase:^(FMDatabase *adb) {
[adb executeUpdate:@"create table transtest (a integer)"];
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into transtest values (1)"]);
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into transtest values (2)"]);
int rowCount = 0;
FMResultSet *ars = [adb executeQuery:@"select * from transtest"];
while ([ars next]) {
rowCount++;
}
XCTAssertEqual(rowCount, 2);
}];
[self.queue inTransaction:^(FMDatabase *adb, BOOL *rollback) {
XCTAssertTrue([adb executeUpdate:@"insert into transtest values (3)"]);
if (YES) { // 模拟错误情况
*rollback = YES;
return;
}
XCTFail(@"This shouldn't be reached");
}];
[self.queue inDatabase:^(FMDatabase *adb) {
int rowCount = 0;
FMResultSet *ars = [adb executeQuery:@"select * from transtest"];
while ([ars next]) {
rowCount++;
}
XCTAssertFalse([adb hasOpenResultSets]);
XCTAssertEqual(rowCount, 2); // 验证回滚成功，行数仍为2
}];
}
常见错误案例：多队列竞争
最常见的错误是同时创建多个FMDatabaseQueue实例操作同一个数据库文件：
// 错误示例！不要这样做！
FMDatabaseQueue *queue1 = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:path];
FMDatabaseQueue *queue2 = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:path];
// 这两个队列会独立操作数据库，导致竞争条件
[queue1 inDatabase:^(FMDatabase *db) { /* ... */ }];
[queue2 inDatabase:^(FMDatabase *db) { /* ... */ }];
正确的做法是为每个数据库文件只创建一个FMDatabaseQueue实例，并在整个应用中共享使用。
最佳实践与性能优化
单例模式管理队列
推荐使用单例模式管理FMDatabaseQueue实例，确保全局唯一：
@interface DBManager : NSObject
@property (nonatomic, strong, readonly) FMDatabaseQueue *queue;
+ (instancetype)sharedManager;
@end
@implementation DBManager
+ (instancetype)sharedManager {
static DBManager *instance;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
instance = [[DBManager alloc] init];
NSString *path = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"mydb.sqlite"];
instance->_queue = [FMDatabaseQueue databaseQueueWithPath:path];
});
return instance;
}
@end
批量操作优化
对于大量数据插入，使用事务可以显著提升性能：
[[DBManager sharedManager].queue inTransaction:^(FMDatabase *db, BOOL *rollback) {
for (NSDictionary *data in largeDataArray) {
BOOL success = [db executeUpdate:@"INSERT INTO myTable (id, name) VALUES (?, ?)",
data[@"id"], data[@"name"]];
if (!success) {
*rollback = YES;
break;
}
}
}];
避免长时间阻塞
不要在数据库操作中执行耗时任务，这会阻塞整个队列：
// 错误示例！不要这样做！
[queue inDatabase:^(FMDatabase *db) {
// 数据库操作...
// 长时间任务会阻塞队列
[self performLongRunningTask];
// 更多数据库操作...
}];
总结与注意事项
FMDatabaseQueue通过GCD串行队列实现了数据库操作的序列化，从根本上解决了SQLite的多线程安全问题。在使用过程中，需特别注意以下几点：
- 每个数据库文件只创建一个FMDatabaseQueue实例
- 避免在数据库操作块中执行耗时任务
- 正确使用事务和保存点确保数据一致性
- 不要在主线程执行大量数据操作，避免UI卡顿
官方测试用例Tests/FMDatabaseQueueTests.m包含了更多边界情况的处理示例，建议深入阅读以全面了解各种使用场景。
通过遵循本文介绍的原理和最佳实践，你可以构建一个稳定、高效的iOS数据库层，彻底告别数据库崩溃和数据丢失的烦恼。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
