本文来自：微信移动客户端开发团队公众号（WeMobileDev）

前言

WCDB（ We C hat D ata Base）是微信官方的移动端数据库组件，致力于提供一个高效、易用、完整的移动端存储方案。

它包含三个模块：

WCDB-iOS/Mac
WCDB-Android
数据库损坏修复工具WCDBRepair

目前正在筹备开源中。

背景

对于iOS开发者来说，数据库的技术选型一直是个令人头痛的问题。

由于Apple提供的CoreData框架差强人意，使得开发者们纷纷将目光投向开源社区，寻找更好的存储方案。

对于微信也是如此。数据库是微信内最基础的组件之一，消息收发、联系人、朋友圈等等业务都离不开数据库的支持。为了满足需求，我们也对现有方案做了对比研究：

目前移动端数据库方案按其实现可分为两类，

关系型数据库，代表有CoreData、FMDB等。

CoreData

它是苹果内建框架，和Xcode深度结合，可以很方便进行ORM；但其上手学习成本较高，不容易掌握。稳定性也堪忧，很容易crash；多线程的支持也比较鸡肋。
FMDB

它基于SQLite封装，对于有SQLite和ObjC基础的开发者来说，简单易懂，可以直接上手；而缺点也正是在此，FMDB只是将SQLite的C接口封装成了ObjC接口，没有做太多别的优化，即所谓的胶水代码(Glue Code)。使用过程需要用大量的代码拼接SQL、拼装Object，并不方便。

key-value数据库，代表有Realm、LevelDB、RocksDB等。

Realm

因其在各平台封装、优化的优势，比较受移动开发者的欢迎。对于iOS开发者，key-value的实现直接易懂，可以像使用NSDictionary一样使用Realm。并且ORM彻底，省去了拼装Object的过程。但其对代码侵入性很强，Realm要求类继承RLMObject的基类。这对于单继承的ObjC，意味着不能再继承其他自定义的子类。同时，key-value数据库对较为复杂的查询场景也比较无力。

可见，各个方案都有其独特的优势及劣势，没有最好的，只有最适合的。

而对于微信来说，我们所期望的数据库应满足：

高效；增删改查的高效是数据库最基本的要求。除此之外，我们还希望能够支持多个线程高并发地操作数据库，以应对微信频繁收发消息的场景。
易用；这是微信开源的原则，也是WCDB的原则。SQLite本不是一个易用的组件：为了完成一个查询，往往我们需要写很多拼接字符串、组装Object的胶水代码。这些代码冗长繁杂，而且容易出错，我们希望组件能统一完成这些任务。
完整；数据库操作是一个复杂的场景，我们希望数据库组件能完整覆盖各种场景。包括数据库损坏、监控统计、复杂的查询、反注入等。

显然，上述各个方案都不能完全满足微信的需求。

于是，我们造了这个“轮子” - WCDB-iOS/Mac

WCDB-iOS/Mac

WCDB-iOS/Mac（以下简称WCDB，均指代WCDB的iOS/Mac版本），是一个基于SQLite封装的Objective-C++数据库组件，提供了如下功能：

便捷的ORM和CRUD接口：通过WCDB，开发者可以便捷地定义数据库表和索引，并且无须写一坨胶水代码拼装对象。
WINQ（WCDB语言集成查询）：通过WINQ，开发者无须拼接字符串，即可完成SQL的条件、排序、过滤等等语句。
多线程高并发：基本的增删查改等接口都支持多线程访问，开发者无需操心线程安全问题。

线程间读与读、读与写操作均支持并发执行。
写与写操作串行执行，并且有基于SQLite源码优化的性能提升。可参考我们分享的另一篇文章《微信iOS SQLite源码优化实践》

损坏修复：数据库损坏一直是个难题，WCDB内置了我们自研的修复工具WCDBRepair。同样可参考我们分享的另一篇文章《微信 SQLite 数据库修复实践》
统计分析：WCDB提供接口直接获取SQL的执行耗时，可用于监控性能。
反注入：WCDB框架层防止了SQL注入，以避免恶意信息危害用户数据。
...

WCDB覆盖了数据库使用的绝大部分场景，且经过微信海量用户的验证，并将持续不断地增加新的能力。

本文是WCDB系列文章的第一篇，主要介绍WCDB-iOS/Mac的基本用法，包含：

ORM、CRUD与Transaction
WINQ
高级用法

ORM

在WCDB内，ORM（Object Relational Mapping）是指

将一个ObjC的类，映射到数据库的表和索引；
将类的property，映射到数据库表的字段；

这一过程。通过ORM，可以达到直接通过Object进行数据库操作，省去拼装过程的目的。

WCDB通过内建的宏实现ORM的功能。如下

对于一个已有的ObjC类，

引用WCDB框架头文件#imp ort <WCDB/WCDB.h>，并定义类遵循WCTTableCoding协议
WCDB_PROPERTY用于在头文件中声明绑定到数据库表的字段。
WCDB_IMPLEMENTATION，用于在类文件中定义绑定到数据库表的类。同时，该宏内实现了WCTTableCoding。因此，开发者无须添加更多的代码来完成 WCTTableCoding的接口
WCDB_SYNTHESIZE，用于在类文件中定义绑定到数据库表的字段。

简单几行代码，就完成了将类和需要的字段绑定到数据库表的过程。这三个宏在名称和使用习惯上，也都和定义一个ObjC类相似，以此便于记忆。

除此之外，WCDB还提供了许多可选的宏，用于定义数据库索引、约束等，如：

WCDB_PRIMARY用于定义主键
WCDB_INDEX用于定义索引
WCDB_UNIQUE用于定义唯一约束
WCDB_NOT_NULL用于定义非空约束
...

定义完成后，只需要调用createTableAndIndexesOfName:withClass: 接口，即可创建表和索引。

接口会根据ORM的定义，创建对应表和索引。

CRUD

得益于ORM的定义，WCDB可以直接进行通过object进行增删改查（CRUD）操作。

Transaction

WCDB内可通过两种方式执行Transaction（事务），一是runTransaction: 接口

这种方式要求数据库操作在一个BLOCK内完成，简单易用。

另一种方式则是获取WCTTransaction对象

WCTTransaction对象可以在类或函数间传递，因此这种方式也更具灵活性。

WINQ

有心的同学可能会注意到上述例子中的一些特殊语法：

where:Message.localID>0
onProperties:Message.content
orderBy:Message.localID.order()

这个便是WINQ。

WINQ（W CDB In tegrated Q uery，音'wink'），即WCDB集成查询，是将自然查询的SQL集成到WCDB框架中的技术，基于C++实现。

传统的SQL语句，通常是开发者拼接字符串完成。这种方式不仅繁琐、易错，而且出错后很难定位到问题所在。同时也容易给SQL注入留下可乘之机。

而WINQ将查询语言集成到了C++中，可以通过类似函数调用的方式来写SQL查询。借用IDE的代码提示和编译器的语法检查，达到易用、纠错的效果。

对于一个已绑定ORM的类，可以通过 className.propertyName 的方式，获得数据库内字段的映射，以此书写SQL的条件、排序、过滤等等所有语句。如下是几个例子：

由于WINQ通过接口调用实现SQL查询，因此在书写过程中会有IDE的代码提示和编译器的语法检查，从而提升开发效率，避免写错。

WINQ的接口包括但不限于：

一元操作符：+、-、!等
二元操作符：||、&&、+、-、*、/、|、&、<<、>>、<、<=、==、!=、>、>=等
范围比较：IN、BETWEEN等
字符串匹配：LIKE、GLOB、MATCH、REGEXP等
聚合函数：AVG、COUNT、MAX、MIN、SUM等
...

凡是SQLite支持的语法规则，WINQ基本都有其对应的接口。且接口名称与SQLite的语法规则基本保持一致。 对于熟悉SQL的开发者，无须特别学习即可立刻上手使用。

高级用法

as重定向

基于ORM的支持，我们可以从数据库直接取出一个Object。然而，有时候需要取出并非是某个字段，而是有一些组合。例如：

这段代码从数据库中取出了消息的最新的修改时间，并以此将此时间作为消息的创建时间，新建了一个message。这种情况下，就可以使用as重定向。

as重定向，它可以将一个查询结果重定向到某一个字段，如下：

通过as(Message.createTime)的语法，将查询结果重新指向了createTime。因此只需一行代码便可完成原来的任务。

链式调用

链式调用是指对象的接口返回一个对象，从而允许在单个语句中将调用链接在一起，而不需要变量来存储中间结果。

WCDB对于增删改查操作，都提供了对应的类以实现链式调用

WCTInsert
WCTDelete
WCTUpdate
WCTSelect
WCTRowSelect
WCTMultiSelect

where、 orderBy、limit等接口的返回值均为 self，因此可以通过链式调用，更自然更灵活的写出对应的查询。

传统的接口方便快捷，可以直接获得操作结果；链式接口则更具灵活性，开发者可以获取数据库操作的耗时、错误信息；也可以通过遍历逐个生成object。

WCDB内同时支持这两种接口，优势互补，开发者可以根据需求，选择使用。

多表查询

SQLite支持联表查询，在某些特定的场景下，可以起到优化性能、简化表结构的作用。

WCDB同样提供了对应的接口，并在ORM的支持下，通过WCTMultiSelect的链式接口，可以同时从表中取出多个类的对象。

类字段绑定

在ORM中，我们通过宏，将ObjC类的property绑定为数据库的一个字段。但并非所有property的类型都能绑定到字段。

WCDB内置支持的类型有：

const char*的C字符串类型
包括但不限于int、 unsigned、long、 unsigned long、 long long、 unsigned long long等所有基于整型的C基本类型
包括但不限于float、 double、long double等所有基于浮点型的C基本类型
enum及所有基于枚举型的C基本类型
NSString、 NSMutableString
NSData、 NSMutableData
NSArray、 NSMutableArray
NSDictionary、 NSMutableDictionary
NSSet、 NSMutableSet
NSValue
NSDate
NSNumber
NSURL

然而，内置支持得再多，也不可能完全覆盖开发者所有的需求。因此WCDB支持开发者自定义类字段绑定。

类只需实现 WCTColumnCoding 协议，即可支持绑定。

columnTypeForWCDB接口定义类对应数据库中的类型
unarchiveWithWCTValue:接口定义从数据库类型反序列化到类的转换方式
archivedWCTValue接口定义从类序列化到数据库类型的转换方式

为了简化定义，WCDB提供了文件模版来创建类字段绑定。

首先需要安装文件模版。该模版的安装脚本集成在WCDB的编译脚本中，只需编译一次WCDB，就会自动安装文件模版。安装完成后重启Xcode，新建文件，即可看到对应的文件模版
选择WCTColumnCoding

Class：需要进行字段绑定的类，这里以NSDate为例
Language：WCDB支持绑定ObjC类和C++类，这里选择Objective-C
Type In DataBase：类对应数据库中的类型。包括

WCTColumnTypeInteger32
WCTColumnTypeInteger64
WCTColumnTypeDouble
WCTColumnTypeString
WCTColumnTypeBinary

我们知道NSDate是遵循 NSCoding协议的，因此这里选择了Binary类型。即，将 NSDate以二进制数据的形式存到数据库中。完成后会自动创建如下的文件模版：
然后只需将NSDate和NSData互相转换的方式填上去即可。如下：

总结

WCDB通过ORM和WINQ，体现了其易用性上的优势，使得数据库操作不再繁杂。同时，通过链式调用，开发者也能够方便地获取数据库操作的耗时等性能信息。而高级用法则扩展了WCDB的功能和用法。

由于篇幅所限，本文只介绍了WCDB最表层的功能。该系列接下来还将深入介绍WCDB的架构和原理，分享WCDB高并发的解决方案、WINQ实现中的思考等等。敬请期待！

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