嵌入式数据库在Java中的应用解析

嵌入式数据库无需安装，体积小巧，速度又很快，在很多场合可以替代目前流行的MySQL，　SQLServer等大中型数据库。本文介绍两种嵌入式数据库产品：Berkeley DB和SQLite，并着重讨论它们与Java之间的接口。
　　通常我们采用各种数据库产品来实现对数据的存储、检索等功能，例如，Oracle，SQL Server，MySQL等等。这些产品除提供基本的查询，删除，添加等功能外，也提供了很多高级特性，如触发器，存储过程，数据备份恢复，全文检索功能等。但实际上，很多的应用，仅仅利用到了这些数据库产品的基本特性而已。而且在一些小型应用上，或者某些特殊场合的应用，比如桌面程序，这些数据库产品就明显有一些臃肿。在这些情况下，嵌入式数据库的优势就特别明显了。
　　嵌入式数据库无须独立运行的数据库引擎，它是由程序直接调用相应的API去实现对数据的存取操作。更直白的讲，嵌入式数据库是一种具备了基本数据库特性的数据文件。嵌入式数据库与其它数据库产品的区别是，前者是程序驱动式， 而后者是引擎响应式。嵌入式数据库的一个很重要的特点是它们的体积非常小，编译后的产品也不过几十K。这不但对桌面程序的数据存储方案是一个很好的选择，也使得它们可以应用到一些移动设备上。同时，很多嵌入式数据库在性能上也优于其它数据库，所以在高性能的应用上也常见嵌入式数据库的身影。
　　下面介绍的是两个开放源代码的嵌入式数据库，Berkeley DB和SQLite。同时侧重介绍如何应用Java连接这两种嵌入式数据库。
　　一。 Berkeley DB
　　1. 简介
　　Berkeley DB是一款健壮的，高速的工业级嵌入式数据库产品，你可以在它的官方主页（见参考链接一）上发现很多知名的公司都采用了这款嵌入式数据库。Berkeley DB的一个很重要的特点是就是高速存储。在高流量，高并发的情况下，Berkeley DB要比非嵌入式的数据库表现得更加出色。所以在一些技术实现上，Berkeley DB被作为大型关系数据库的中间数据缓冲层，用来快速的保存数据，可能会在适当的时刻再导入到大型数据库中，进而应用大型数据库所提供的更为高级的特性。
　　Berkeley DB虽然是开源的产品，但对某些条件下的商业性应用，却不是免费的，而且价格颇为昂贵。这些商业条件排除了开源的情况，不发放分布版本的情况，等等。比如，如果你的程序是开放源代码的或者仅仅应用到单一的网站上，在这种情况下，Berkeley DB是免费的。
　　2. 获得Java与Berkeley DB的接口
　　Berkeley DB目前的版本是4.1.25，自带了Java接口。下载的压缩包中包含C和Java语言的源代码和编译配置文件。在Windows平台，可以用MS Visual C++ 6.0或MS VC.Net编译。用VC6编译的操作如下介绍：在源代码的build_win32路径下打开VC的工程文件，之后在Build菜单中的Set Active Configuration选择db_java win32 release编译选项。在VC的Tools菜单Options选项中指定JNI.H等Java本地化接口编译时所需要头文件的位置。你会在JDK的include路径下找到这些头文件，　例如加入的路径可能会是这样的：C:jdk1.4include和C:jdk1.4includewin32。最后在Tools菜单中Options选项还要设置Javac.exe和Jar.exe的执行路径，这个设置会使VC开发环境也能调用Java编译器，从而在VC环境下直接完成对Java接口类的编译和打包。在编译后，在release 路径下的文件中找到db.jar， libdb41.dll， libdb_java41.dll，这三个文件组成了Berkeley DB 的Java接口程序包。
　　3. 应用Java与Berkeley DB的接口
　　Berkeley DB并不是一个关系型的数据库。不能应用标准的SQL语句对数据库操作，对它的操作要调用专用的API实现。这些API提供了查询、插入、删除等功能。比如com.sleepycat.db.Db类代表数据库对象。Db类的put（）方法完成的是插入功能，get（）方法完成的是读出数据的功能。
　　Berkeley DB每一个记录都有一个键值和对应的数据值，而键值和数据必须是类com.sleepycat.db.Dbt的对象或其子类的对象。Dbt提供了一些方法可以将byte数组或Object对象保存到Dbt的对象中去。比如，Dbt类中的set_data（byte［］）或set_object（Object）方法。注意到目前Berkeley DB中的Java API命名方法并不符合Java的命名规范，比如set_data（）方法应该命名为setData（）方法。Berkeley DB许诺在下一个版本中会提供符合命名规范的Java API。
　　Berkeley DB对任何存入的数据都是直接原样存储到数据文件中去，无论其是二进制数据还是ASCII或Unicode等编码的文本。通常可以利用这一特性和Java串行化的概念方便的进行数据的存取。例如声明一个类
　　public class AccountInfo implements Serializable{
　　//帐户信息
　　public String loginName;
　　public String password;
　　public boolean auotLogin;
　　}
　　在这个AccountInfo类中仅仅包含了数据项的定义。我们完全可以将这个类看作数据库的表中字段定义。可以用Berkeley DB保存AccountInfo对象的串行化二进制数据，以此来保存这个对象中的变量值。在操作中，先对Dbt的对象调用set_object（AccountInfo）方法，而后把这个Dbt对象作为一条纪录保存到表中。当然，我们也可以应用继承Dbt类的方法来完成对数据的保存。
　　下面这段简单代码演示如何将数据存入到数据库中，然后再用游标对象浏览全部数据。
　　//注意，下面的程序的忽略了对异常处理，写入数据初始化等等一些代码，请在适当修改后再编
　　//译运行它
　　Db dbFile = null;
　　//生成Db对象
　　dbFile = new Db（null， 0）;
　　//用BTree方式打开数据库，库文件是在c:/temp下的mydata.db文件，表名是employee
　　//如果数据库不存在，则自动生成一个新的数据库。
　　dbFile.open（null，“c：\temp\mydata.db”，“employee”，Db.DB_BTREE，
　　Db.DB_CREATE，0）;
　　Dbt key = new Dbt（）;
　　Dbt data = new Dbt（）;
　　//向库文件中插入一条数据，如果已经存在，打印出错信息
　　if （dbFile.put（null，key， data， Db.DB_APPEND） == Db.DB_KEYEXIST） {
　　System.out.println（“Key already exists.”）;
　　}
　　//关闭数据文件
　　dbFile.close（0）;
　　//重新打开数据文件
　　dbFile = new Db（null， 0）;
　　dbFile.open（null， “c：\temp\mydata.db”， “employee”， Db.DB_UNKNOWN， 0， 0644）;
　　// 声明一个数据库游标Dbc对象iterator
　　Dbc　iterator = dbFile.cursor（null， 0）;
　　// 遍历整个表
　　Dbt key = new Dbt（）;
　　while （iterator.get（key， data， Db.DB_NEXT） == 0）
　　{
　　System.out.println（“reading”）;
　　}
　　//关闭游标和数据文件
　　iterator.close（）;
　　dbFile.close（0）;
　　在运行Berkeley DB的程序时勿必在系统环境变量PATH中设置libdb41.dll和 libdb_java41.dll所在的路径。
　　4. Berkeley DB的存储模式
　　Berkeley DB提供了四种存储数据的模式：Btree，Hash，Queue和Recno。在打开数据库的时候要指定一种存储模式，比如上例中open（）方法中的参数Db.DB_BTREE就是指定以Btree模式打开数据库。
　　Btree模式是以排序的二叉树的方式存储，Hash是以线性哈希表的方式存储。Queue用逻辑记录号做为键值，以定长的数据为记录值。Recno方式也以逻辑记录号做为键值，但可以保存定长或变长的记录值。这里提到的逻辑记录号有两种，可变的和固定的。可变逻辑记录号会根据数据记录的增加与删除做相应的变化。比如在数据库中共有100条记录，如果删除第80条记录，那么第81条记录的逻辑记录号会自动变成80，以此类推，第100条记录逻辑记录号会变成99。固定的逻辑记录号则无论数据库如何操作都不会有变化。Queue模式下，逻辑记录号只能是固定方式。
　　Recno模式则可通过配置来选择是采用那种类型的记录号作为键值。Btree模式也可以通过设置，将可变的逻辑记录号做为键值。
　　这几种存储模式各有优缺点，要根据具体的需求来选择。当键值不想用逻辑记录号时Btree或Hash是必须的选择。Btree方式比较适合连续的顺序读取，比如，当键值是时间值，如果经常有从某一时间点开始连续读取后继的记录的操作，Btree是一种很好的选择。对随机的跳跃式读取，Hash模式则更为恰当。Queue和Recno都以记录号为键值，但前者适合先进先出的读取方式。
　　Recno则通常是存取变长文本记录的理想存储模式。
　　5. Berkeley DB Environment的概念
　　Berkeley DB Environment为一组数据库同时提供参数设置。更为重要的是，如果要应用更高级的特性，必须要使用Environment功能，比如在想要对保存的数据进行加密存储时。
　　6. 更多特点
　　除了最基本的插入、查询、删除功能以外，Berkeley DB还提供了一些特性，比如Transaction，数据加密，同步加锁控制，错误日志等功能。下面的图片是Berkeley DB功能示意图。