FileManager — 是什么，iOS 文件系统操作

什么是 FileManager

FileManager — 是 Foundation 框架中的一个单例类，提供统一的 API 用于在所有 Apple 平台上与文件系统交互。可通过 FileManager.default 或通过创建带有自定义委托的实例来访问。

该类的主要功能包括：检查文件是否存在（fileExists）、创建目录（createDirectory）、复制和移动（copyItem、moveItem）、删除（removeItem）、获取属性（attributesOfItem）和目录内容（contentsOfDirectory）。FileManager 与 NSData、String 和 JSONEncoder/Decoder 紧密相关，用于数据序列化。

FileManager 是线程安全的：Apple 保证从不同线程调用方法的安全性。然而，文件系统操作在处理大文件时可能会很慢，因此 Apple 建议在后台队列（DispatchQueue.global）中执行它们，并调用 FileManagerDelegate 方法来通知进度。

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

let fileURL = documentsURL.appendingPathComponent("data.plist")

if fileManager.fileExists(atPath: fileURL.path) {
    print("File exists at \(fileURL.path)")
}

iOS 应用的主要目录

每个 iOS 应用在沙盒中有三个主要目录可通过 FileManager 访问：Documents、Library 和 tmp。每个目录都有其用途和备份规则，遵守这些规则对于通过 App Store 审核至关重要。

Documents — 用于用户数据，需要在启动之间保留并备份到 iCloud。Library — 用于应用文件：缓存（Caches）、偏好设置（Preferences）、数据库（Application Support）。tmp — 用于临时文件，系统可在应用启动之间的任何时候删除这些文件。

Apple 规则：如果文件可以从互联网恢复或重新创建 — 应存储在 Caches 中（无备份）。如果文件包含用户数据 — 存储在 Documents 中（有备份）。文件放置不正确是应用被拒绝的常见原因之一，因为 Apple 会检查是否符合 Storage & iCloud Backup Guidelines。

文件的读取和写入

FileManager 本身不提供读取文件内容的方法 — 这需要使用 NSData(contentsOf)、String(contentsOf) 或 FileHandle 方法。FileManager 负责文件的管理：检查存在性、移动、复制、删除。

写入数据时使用 createFile(atPath:contents:attributes:) 方法或高级 API — data.write(to:)、JSONEncoder.encode 和 PropertyListEncoder。FileManager 还提供 FileHandle 用于流式读取和写入大文件，而无需将整个文件加载到内存中。

struct UserSettings: Codable {
    let username: String
    let isDarkMode: Bool
    let fontSize: Int
}

let settings = UserSettings(
    username: "developer",
    isDarkMode: true,
    fontSize: 16
)

// 将 JSON 写入 Documents
let encoder = JSONEncoder()
encoder.outputFormatting = .prettyPrinted
let data = try encoder.encode(settings)
let url = documentsURL.appendingPathComponent("settings.json")
try data.write(to: url, options: .atomic)

// 读取 JSON
let loadedData = try Data(contentsOf: url)
let loadedSettings = try JSONDecoder()
    .decode(UserSettings.self, from: loadedData)

写入时使用 options: .atomic — 这确保在写入失败时文件不会损坏：数据首先保存到临时文件，然后原子性地移动到目标路径。读取大文件时，使用带有 .readingMode 的 FileHandle，分块读取数据，控制内存使用。

目录管理

FileManager 提供了完整的目录管理方法：createDirectory（通过 withIntermediateDirectories 创建所有中间文件夹）、contentsOfDirectory（获取文件列表）、enumeratorAt（递归遍历）和 subpathsOfDirectory（目录内的所有路径）。

enumeratorAt 方法返回一个 DirectoryEnumerator，可以高效地遍历大目录而无需将整个内容加载到内存中。它支持通过 skipDescendants 进行过滤，并提供每个元素的属性，而无需额外查询文件系统。

// 递归目录遍历
if let enumerator = fileManager.enumerator(
    at: documentsURL,
    includingPropertiesForKeys: [.fileSizeKey, .isDirectoryKey]
) {
    for case let fileURL as URL in enumerator {
        let attrs = try fileURL.resourceValues(
            for: [.fileSizeKey, .isDirectoryKey]
        )
        if attrs.isDirectory == false {
            let size = attrs.fileSize ?? 0
            print("File: \(fileURL.lastPathComponent), Size: \(size) bytes")
        }
    }
}

删除目录时使用 removeItem(at:)。注意：在 iOS 中删除目录是不可逆的 — 文件不会像 macOS 那样进入废纸篓。删除前请确保不再使用此目录中的文件，并在后台线程上执行操作，因为删除大量文件可能会阻塞 UI。

FileManager 与 iCloud

FileManager 通过 URLForUbiquityContainerIdentifier 方法与 iCloud Drive 集成，该方法返回应用的 iCloud 目录 URL。使用前需要在项目中启用 iCloud capability 并添加相应的 entitlement。

iCloud 文件会自动同步，但 FileManager 提供了手动控制的方法：startDownloadingUbiquitousItem 强制开始下载，evictUbiquitousItem 删除本地副本，urlOfItem(at:) 返回 iCloud 文件的本地 URL。NSMetadataQuery 用于在 iCloud 中搜索文件。

关键限制：iCloud Drive 不支持 Documents 目录中的文件 — 仅支持 ubiquityContainer 中的文件。不要尝试通过 iCloud 同步 Documents；对于少量数据，请使用 NSUbiquitousKeyValueStore，对于复杂结构，请使用 Core Data 和 CloudKit。

FileManager 性能

使用 FileManager 的操作可能代价高昂，尤其是在闪存较慢的设备上。Apple 的主要建议包括：在后台队列中执行所有文件操作、尽量减少 fileExistsAtPath 调用次数以及使用结果缓存。

fileExists 方法执行系统调用 stat()，这相对较慢。如果要在读取文件前检查其是否存在，最好直接尝试读取并处理错误 — 这执行相同的 stat，但消除了双重系统调用。对于批量检查，使用带有 resourceValues 的 enumeratorAt。

优化处理大量数据：

• 使用 FileHandle 流式处理大文件
• 缓存频繁使用的目录的 fileManager.urls 结果
• 在细粒度队列中执行批量操作，避免阻塞主线程
• 使用 CoordinatedFileManager 实现多线程安全访问

Apple Instruments 提供了 File Activity 模板用于分析文件操作。使用它可以识别瓶颈 — 例如，循环中频繁调用 fileExists 或在主线程上的写入操作。最常见的性能问题与在应用最小化时同步写入大文件有关。