CXDB介紹高屹2011-08-13暢想數據庫管理系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”或“CXDB”）是一個小型內嵌式數據庫管理系統(tǒng)。本文檔的目的：讓您能夠用5分鐘的時間對系統(tǒng)有一個概要的了解，再用15分鐘時間簡單體驗系統(tǒng)功能。CXDB的特性內嵌式的數據庫CXDB的整個系統(tǒng)實現在一個DLL文件中，以API函數的形式提供編程接口。開發(fā)者在程序中調用這些接口函數，就可以完成全部的數據庫操作，數據庫操作就在您的程序中，是您程序不可分割的一部分。這個DLL文件很小，只有幾百K。加密的數據庫十多年前開發(fā)MIS系統(tǒng)時，用戶經常要求數據在數據庫內部是加密存儲的，都被我嚴詞拒絕，做不到。后來倒是再沒人提這種要求，一方面是人家也知道做不到，另一方面人家對系統(tǒng)安全性也有了綜合的認識，不再一味強調加密。但那時的印象挺深刻，所以當真的要實現自己的數據庫時，第一個想法就是：數據在數據庫內部要加密存儲。這不一定是好事，因為加密造成性能的下降很明顯，參《CXDB編程參考》中“性能測試”一章。開發(fā)者的數據庫作為一種后臺支持，任何數據庫都是“開發(fā)者”的。最終用戶一般不直接接觸數據庫，所以我一直不太明白哪兒來那么多數據庫方面的專家。但一般的數據庫都需要比較復雜的管理工作，比如我經常會幫別人重裝數據庫或恢復數據，所以，一般的數據庫還是“管理者”的。使用CXDB沒有管理工作，不需要安裝，CXDB的所有數據被保存在一個操作系統(tǒng)文件中，開發(fā)者指定文件路徑就行了。另外，會隨CXDB附贈一個用戶界面非常友好的圖形化管理工具——CXDBManager。該工具樸實而細膩，完全可以作為“開發(fā)期工具”使用。學習型數據庫系統(tǒng)的作者長期從事數據庫和數據結構教學，非常希望CXDB能夠用于數據庫學習。CXDB的SQL命令語法完全模仿Oracle（做了一定的簡化），執(zhí)行效果也與Oracle幾乎完全相同。因此，在學習數據庫的初始階段使用本系統(tǒng)進行實踐未嘗不是一個好的選擇。CXDBManager是綠色軟件，免安裝，用它來做演示和實驗都很方便。中小型的數據庫對于數據庫來說，“大型”和“小型”不是一個嚴格的概念。雖然經常有人這么說，但沒有人來做準確定義。但是，“大型”和“小型”又不僅僅是一個相對的概念，其差別不在于它們各自能存儲多少T的數據，“大型”需要復雜的體系結構支撐。設計特性決定了CXDB不會成為一個大型的數據庫。盡管CXDB在外部特性上模仿Oracle，但內部機制差別巨大。將CXDB設計為一個小型數據庫，是我略有自知之明的表現。但在CXDB的設計之中加入了很多高級特性，且為將來的擴充預留了空間，因此，如果正常發(fā)展下去，CXDB會成為一個“中型”數據庫。CXDB的未來現在的系統(tǒng)遠不是CXDB的最終目標。其實CXDB沒有最終目標。雖然隱約地想過一些事，想想而已，沒太想明白，更不想說出來變成對自己的約束。但有些事是清楚的，是我最初設計時的打算，一定要做到。為了節(jié)省時間，您可以跳過本章，先看后面的內容，反正還沒實現呢。實用的數據庫我從來都是做實用的系統(tǒng)，有沒有人用另說，至少得讓人家能用。不能把CXDB做成一個演示系統(tǒng)，不能讓選擇CXDB的人后悔。系統(tǒng)目前已經做了初步的性能測試，特別是針對大數據量和多線程進行了測試，可以說目前已初步可用。事實上，系統(tǒng)已經在幾個實際項目中得到了應用。提供十進制的精度有些小型數據庫對數值數據僅提供整數、實數等類型支持。CXDB既然模仿了Oracle的Number類型，就得提供十進制的數據精度，保證能夠存儲商業(yè)數據。自主的內存管理現在CXDB仍然調用malloc來進行內存分配。由于數據庫處理的數據類型與一般編程語言（如C語言）所能表達的數據類型差距甚大，所以CXDB在運行的過程中經常需要動態(tài)地申請內存。malloc既不安全又費時，這一直是我的心病。將來CXDB一定要自主地管理內存，關鍵是我“想”實現這一部分功能。數據庫服務器CXDB在設計上僅支持線程間的共享，不允許多個進程同時打開相同的數據庫文件。這看似限制，其實是為將來實現為一個數據庫服務器做準備。ODBC接口實現實用的ODBC接口，可對本地或遠程的CXDB進行訪問。既能提高編程的方便性，又能擴大CXDB的適用范圍，還省得為各類編程工具設計控件?？缙脚_系統(tǒng)用C語言實現，具備了跨平臺的可能性。目前在Windows上實現，將來至少要移植到Linux上。其它的增強LOB字段的處理能力，觸發(fā)器，PL/SQL等。數據庫的開發(fā)是如此好玩兒，能想到的我都想做，但上述內容是必做的。系統(tǒng)初體驗現在就可以使用CXDBManager來體驗CXDB了。CXDBManager的可執(zhí)行文件在Bin子目錄下。一般操作CXDBManager的主界面如圖：使用它可以對多個數據庫（文件）進行管理。界面左側的樹型視圖（TreeView）中列出了當前管理的所有數據庫（一級結點）。每個數據庫，又可對其中的表、視圖、索引和序列等對象進行管理。注：“數據庫”是一個含義相當寬范的概念。CXDB將一個數據庫中所有的對象都存儲在一個操作系統(tǒng)文件中，因此，下文在不會混淆的情況下，“數據庫”也可能代表一個數據庫文件，也可能代表一個數據庫連接。單擊工具欄中的按鈕，可以創(chuàng)建一個新的“數據庫連接”，如下圖。CXDB通過數據庫連接對特定的數據庫文件進行操作：“數據庫別名”用于在界面左側的樹型視圖中顯示?！皵祿募庇捎脩糁付ǎ募梢源嬖谝部梢圆淮嬖?。如果已經存在，就是打開；如果不存在，就是創(chuàng)建。工具欄中的等三個按鈕用于打開、關閉和刪除當前的數據庫連接。雙擊某個數據庫結點也可以打開該數據庫連接。系統(tǒng)主界面的左側是一個樹型視圖控件，一級結點為當前管理的所有數據庫。每個數據庫，又可對其中的表、視圖、索引和序列等對象進行管理。在代表不同對象的結點上單擊鼠標右鍵，可彈出不同的功能菜單，如下圖。單擊左側樹型視圖上不同結點時，界面右側會列表該結點對應類型的所有數據庫對象。在不同類型的對象上單擊鼠標右鍵，可彈出不同的功能菜單。如果在表對象上單擊右鍵，所彈出的菜單如下圖。如果分別在視圖、索引和序列對象上單擊右鍵，所彈出的菜單如下面各圖。如果雙擊列表中的某個對象，將執(zhí)行該類對象的“設計”操作。執(zhí)行SQL語句單擊工具欄中的按鈕，打開“執(zhí)行SQL語句”窗口，可直接輸入SQL語句對當前數據庫進行操作，如圖：界面上部顯示當前操作的數據庫。用戶可在窗口上部的文本框中輸入SQL語句，并按“執(zhí)行”按鈕執(zhí)行該語句。執(zhí)行結果顯示在下部“消息輸出”頁上的文本框中，包括語句執(zhí)行成功或失敗的提示信息等。如果執(zhí)行的是查詢語句，查詢的結果集還會顯示在“列表輸出”頁的列表中。系統(tǒng)會保存剛剛執(zhí)行過的數條SQL語句，按“↑前一條命令”按鈕回到上一條命令，按“↓后一條命令”按鈕到下一條。在所有SQL語句中，語法最復雜但又最常用的是Select語句。如果您對Select語句的語法還不夠熟悉，可按“生成Select語句”按鈕，用系統(tǒng)提供的圖形化工具來生成Select語句；即使您對Select語句的語法很熟悉，也可使用該功能減少輸入工作量。生成Select語句的界面如下圖所示。示例SQL語句示例數據庫dept.db中已經有兩個表，DEPT和EMP。用過Oracle的人可能都知道這兩個表吧，您可以在這兩個表上測試您當初用過的相關SQL語句。下面提供另外一些示例SQL語句，放在此文檔中是為了方便您復制執(zhí)行，使您能用較短的時間對CXDB多一些了解。以下語句的執(zhí)行結果在示例數據庫dd1.db中。關于CXDB支持的SQL命令，請參考《CXDB語言參考》。--創(chuàng)建一個新表CREATETABLEaaa(bbbVARCHAR(20)PRIMARYKEY,cccNUMBER(10),dddDATEDEFAULTSYSDATE);--插入幾條記錄INSERTINTOaaaVALUES('aa1',111,'2001-01-01');INSERTINTOaaaVALUES('aa2',222,'2001-01-02');INSERTINTOaaaVALUES('aa3',333,'2001-01-03');INSERTINTOaaaVALUES('aa4',444,'2001-01-04');INSERTINTOaaaVALUES('aa5',555,'2001-01-05');INSERTINTOaaaVALUES('aa6',666,'2001-01-06');INSERTINTOaaa(bbb,ccc)VALUES('aa7',777);--提交COMMIT;--查詢SELECT*FROMaaa;SELECTbbb,cccFROMaaa;SELECT*FROMaaaWHEREccc>300;SELECT*FROMaaaWHEREbbb>'aa3';SELECT*FROMaaaWHEREbbb>='aa3';SELECT*FROMaaaWHEREbbb<'aa3';SELECT*FROMaaaWHEREbbb<='aa3';SELECT*FROMaaaORDERBYbbbDESC;SELECT*FROMaaaWHEREbbb>'aa3'ANDccc<700;SELECT*FROMaaaWHEREccc<700ANDbbb>'aa3';SELECT*FROMaaaWHEREbbb>'aa3'ANDbbb>'aa5';SELECT*FROMaaaORDERBYccc;SELECT*FROMaaaWHEREccc>300ORDERBYccc;--修改數據UPDATEaaaSETbbb='aa1aaa'WHEREccc=111;UPDATEaaaSETbbb='aa1'WHEREccc=111;--刪除部分數據DELETEFROMaaaWHEREccc>=444ANDccc<=555;--創(chuàng)建一個新的索引CREATEINDEXaaa_idxONaaa(ccc);關于并發(fā)與共享CXDB支持線程間的并發(fā)與共享，在CXDB內部稱為連接間或事務間的并發(fā)與共享。CXDBManager的“執(zhí)行SQL語句”窗口被設計為非模式窗口，執(zhí)行SQL命令時都是另外啟動線程執(zhí)行，可對這部分功能進行測試。示例一：互斥本示例演示線程間的互斥。打開兩個“執(zhí)行SQL語句”窗口，分別為T1和T2。T1：createtablet(f1varchar(10)primarykey,f2number(5));insertintotvalues('a',1);insertintotvalues('b',2);insertintotvalues('c',3);commit;T1：updatetsetf2=4wheref2<=2;已更新2行。T2：updatetsetf2=5wheref2>=2;阻塞。T1：commit;事務1提交。此時如果查詢，結果為：select*fromt;F1F2a4b4c3T2：（此時事務2有反應了）已更新3行。此時如果查詢，結果為：select*fromt;F1F2a5b5c5commit;事務2提交。此時在兩個窗口中分別查詢，結果都為：select*fromt;F1F2a5b5c5示例二：死鎖CXDB能夠檢測到死鎖的發(fā)生，并對引發(fā)死鎖的事務的當前命令報錯。createtablea(avarchar(10)primarykey,bnumber(5));T2：updateaseta='a'wherea='e';在試圖對表進行修改時，已經對表a自動加M鎖。T1：updatetsetf2=5wheref1='e';在試圖對表進行修改時，已經對表t自動加M鎖。T2：locktabletinsharemode;顯式地請求對表t加共享鎖，阻塞。T1：locktableainsharemode;命令執(zhí)行報錯。錯誤代碼：42。錯誤信息：對表A加鎖時死鎖。rollback;回卷過程中會對本事務加鎖的表解鎖。T2：有反應了，加鎖成功。編程基于CXDB的編程這里不詳述，僅給出一個C程序示例。通過這個示例，您會對CXDB的編程有一個概要的了解。該程序的功能是：創(chuàng)建（或打開）一個數據庫，創(chuàng)建一個表，向表中插入幾條記錄，查詢并顯示該表的數據，最后將表刪除。#include<stdio.h>#include"CXDBInterface.h"staticConn*conn=NULL;staticRecordset*rs=NULL;voidmain(){ intrt=RT_OK; inti,nCol; /*打開數據庫*/ rt=CXDB_open("test1.db",&conn,1); if(rt==RT_OK) printf("打開數據庫文件成功。\n"); else { printf("打開數據庫文件失敗，返回碼：%d。\n",rt); return; } /*創(chuàng)建一個表*/ rt=CXDB_exec(conn,"createtablet(f1varchar(10)primarykey,f2number(5))",NULL); if(rt!=RT_OK) gotoexecExit; else printf("創(chuàng)建表成功。\n"); /*插入幾條記錄*/ rt=CXDB_exec(conn,"insertintotvalues('a',1)",NULL); if(rt!=RT_OK)gotoexecExit; rt=CXDB_exec(conn,"insertintotvalues('b',2)",NULL); if(rt!=RT_OK)gotoexecExit; rt=CXDB_exec(conn,"insertintotvalues('c',3)",NULL); if(rt!=RT_OK)gotoexecExit; /*提交*/ rt=CXDB_exec(conn,"commit",NULL); if(rt!=RT_OK) gotoexecExit; else printf("向表插入3條記錄成功。\n"); /*查詢表中數據*/ printf("查詢數據...\n"); rt=CXDB_exec(conn,"select*fromt",&rs); /*執(zhí)行SQL命令*/ if(rt==RT_OK) { if(rs) { rt=CXDB_rs_first(rs); if(rt==RT_OK) { nCol=CXDB_rs_column_count(rs); for(i=0;i<nCol;i++) { printf("%s",CXDB_rs_column_name(rs,i)); if(i<nCol-1)printf("|");elseprintf("\n"); } while(rt==RT_OK) { for(i=0;i<nCol;i++) { printf("%s",CXDB_rs_column_text(rs,i)); if(i<nCol-1)printf("|");elseprintf("\n"); } rt=CXDB_rs_next(rs); } } CXDB_rs_release(rs); } printf("查詢數據成功，共查到%d條記錄。\n",CXDB_affectedrows(conn)); } /*刪除表*/ r