База данных-понятия. Классификация по
 Скачать 0.55 Mb.
|
4.7.Вопросы практического програмирования.В этой главе рассматриваются некоторые способы создания приложений, работающих с базой данных при помощи языка SQL. Как правило, любой поставщик СУБД предоставляет вместе со своей системой внешнюю утилиту, которая позволяет вводить операторы SQL в режиме командной строки и выдает на консоль результаты их выполнения (так, как это сделано на этой страничке, предоставляющей интерактивный доступ к БД publications). Недостатки такого режима работы очевидны: необходимо знать SQL, необходимо помнить схему БД, отсутствует возможность удобного просмотра результатов выполнения запросов. Поэтому, подобные утилиты стали инструментами администраторов баз данных, а для создания пользовательских приложений используются универсальные и специализированные языки программирования. Приложения, написанные таким образом, позволяют пользователю сосредоточиться на решении собственных задач, а не на структурах данных. Почти все способы организации взаимодействия пользователя с базой данных, рассматриваемые ниже, основаны на модели "клиент-сервер". Т.е. предполагается, что каждое приложение обработки данных разбито, как минимум, на две части:
При этом предполагется, что каждая часть приложения функционирует на отдельном компьютере, т.е. к выделенному серверу БД с помощью локальной сети подключены персональные компьютеры пользователей (клиенты). Это наиболее популярная сегодня схема организации вычислительной среды. Более подробно архитектура "клиент-сервер" и различные способы ее реализации будут обсуждаться в главе 7. Язык SQL позволяет только манипулировать данными, но в нем отсутствуют средства создания экранного интерфейса, что необходимо для пользовательских приложений. Для создания этого интерфейса служат универсальные языки третьего поколения (C, C++, Pascal) или проблемно-ориентированные языки четвертого поколения (xBase, Informix 4Gl, Progress, Jam,...). Эти языки содержат необходимые операторы ввода / вывода на экран, а также операторы структурного программирования (цикла, ветвтеления и т.д.). Также эти языки допускают определение структур, соответствующих записям таблиц обрабатываемой базы данных. В исходный текст программы включаются операторы языка SQL, которые во время исполнения передаются серверу БД, который собственно и производит манипулирование данными. Отношения, полученные в результате выполнения сервером SQL-запросов, возвращаются прикладной программе, которая заполняет строками этих отношений заранее определенные структуры. Дальнейшая работа клиентской программы (отображение, корректировка записей) ведется с этими структурами. Рассмотрим различные способы орагнизации доступа прикладной программы к серверу базы данных. 4.7.1.Использование специализированных библиотек и встраиваемого SQL.Каждая СУБД помимо интерактивной SQL-утилиты обязательно имеет библиотеку доступа и набор драйверов для различных операционных систем. Схема взаимодействия клиентского приложения с сервером базы данных в этом случае выглядит так:  Библиотека доступа - это, как правило, объектный файл, исходный код которого создан на универсальном языке типа C. Эта библиотека содержит набор функций, позволяющих пользовательскому приложению соединятся с базой данных, передавать запросы серверу и получать ответные данные. Типичный набор функций такой библиотеки (имена функций зависят от используемой библиотеки):
Разумеется это минимальный набор функций для работы с базой данных. Обычно в библиотеке присутствуют также функции, позволяющие определить характеристики структуры result (число, порядок и имена столбцов, число строк, номер текущей строки), передвигаться по этой структуре не только вперед, но и назад (DB_next, DB_prev) и т.д. Пример программы, использующей библиотеку связи с базой данных: #include ........ /* Организация интерфейса с пользователем, запрос его имени и пароля */ /* Присвоение значений переменным: dbname - имя базы данных */ /* username - имя пользователя */ /* password - пароль */ ......... db=DB_connect(dbname,username,password); /* Установление соединения */ if (db == NULL) { error_message(); /* Выдача сообщения об ошибке на монитор пользователя */ exit(1); /* Завершение работы */ } .......... /* Ожидание запроса пользователя. Формирование строки s_query - запроса */ /* на выборку данных */ .......... result=DB_select(db,s_query); /* Пересылка запроса на сервер */ if (result==NULL) { error_message(); /* Ошибка выполнения запроса. Выдача сообщения */ exit(2); /* Завершение работы */ } .......... /* Вывод результатов запроса на монитор пользователя. Ожидание следующего */ /* запроса. Подготовка строки u_query="UPDATE ... SET ...", содержащей */ /* запрос на изменение данных. */ .......... res=DB_exec(db,u_query); /* Пересылка запроса на сервер */ if (res != 0 ) { error_message(); /* Ошибка выполнения запроса. Выдача сообщения */ exit(2); /* Завершение работы */ } .......... .......... DB_close(db); /*Завершение работы */ Данная программа, обеспечивающая взаимодействие пользователя с СУБД, компилируется совместно с библиотекой доступа. Библиотечные вызовы преобразуются драйвером базы данных в сетевые вызовы и передаются сетевым программным обеспечением на сервер. На сервере происходит обратный процесс преобразования: сетевые пакеты -> функции библиотеки -> SQL-запросы, запросы обрабатываются, их результаты передаются клиенту. Как видим, такой способ создания приложений чрезвычайно гибок, позволяет реализовать практически любое приложение, но в то же время имеет явные недостатки:
В результате получаем приложение, которое привязано как к сетевой среде, так и к программно-аппаратной платформе и используемой базе данных. Некоторой модификацией данного способа является использование "встроенного" языка SQL. В этом случае в текст программы на языке третьего поколения включаются не вызовы библиотек, а непосредственно предложения SQL, которые предваряются ключевым выражением "EXEC SQL". Перед компиляцией в машинный код такая программа обрабатывается препроцессором, который транслирует смесь операторов "собственного" языка СУБД и операторов SQL в "чистый" исходный код. Затем коды SQL замещаются вызовами соответствующих процедур из библиотек исполняемых модулей, служащих для поддержки конкретного варианта СУБД. Такой подход позволил несколько снизить степень привязанности к СУБД, например, при переключении прикладной программы на работу с другим сервером базы данных достаточно было заново обработать ее исходный текст новым препроцессором и перекомпилировать. 4.7.2.CLI - интерфейс уровня вызовов.Большим достижением явилось появление (1994 г.) в стандарте SQL интерфейса уровня вызова - CLI (Call Level Interface), в котором стандартизован общий набор рабочих процедур, обеспечивающий совместимость со всеми основными серверами баз данных. Ключевой элемент CLI - специальная библиотека для компьютера-клиента, в которой хранятся вызовы процедур и большинство часто используемых сетевых компонентов для организации связи с сервером. Это ПО поставляется разработчиком средств SQL, не является универсальным и поддерживает разнообразные транспортные протоколы. Использование программных вызовов позволяет свести к минимуму операции на компьютере-клиенте. В общем случае клиент формирует оператор языка SQL в виде строки и пересылает ее на сервер посредством процедуры исполнения (execute). Когда же сервер в качестве ответа возвращает несколько строк данных, клиент считывает результат с помощью серии вызовов процедуры выборки данных. Далее информация из столбцов полученной таблицы может быть связана с соответствующими переменными приложения. Вызов специальной процедуры позволяет клиенту определить считанное число строк, столбцов и типы данных в каждом столбце. Интерфейс CLI построен таким образом, что перед передачей запроса серверу клиент не должен заботиться о типе оператора SQL, будь то выборка, обновление, удаление или вставка. 4.7.3.ODBC - открытый интерфейс к базам данных на платформе MS WIndows.Очень важный шаг к созданию переносимых приложений обработки данных сделала фирма Microsoft, опубликовавшая в 1992 году спецификацию ODBC (Open Database Connetcivity - открытого интерфейса к базам данных), предназначенную для унификации доступа к данным с персональных компьютеров работающих под управлением операционной системы Windows. (Заметим, что ODBC опирается на спецификации CLI). Структурная схема доступа к данным с использованием ODBC:  ODBC представляет из себя программный слой, унифицирующий интерфейс приложений с базами данных. За релизацию особенностей доступа к каждой отдельной СУБД отвечает специальный ODBC-драйвер. Пользовательское приложение этих особенностей не видит, т.к. взаимодействует с универсальным программным слоем более высокого уровня. Таким образом, приложение становится в значительной степени независимым от СУБД. Однако, этот способ также не лишен недостатков:
4.7.4.JDBC - мобильный интерфейс к базам данных на платформе Java.JDBC (Java DataBase Connectivity) - это интерфейс прикладного программирования (API) для выполнения SQL-запросов к базам данных из программ, написанных на языке Java. Напомним, что язык Java, созданный компанией Sun, является платформенно - независимым и позволяет создавать как собственно приложения (standalone application), так и программы (апплеты), встраиваемые в web-страницы. Более подробная информация о Java и связанных с ним технологиях находится на серверах java.sun.ru.  JDBC во многом подобен ODBC (см. рисунок), также построен на основе спецификации CLI, однако имеет ряд замечательных отличий. Во-первых, приложение загружает JDBC-драйвер динамически, следовательно администрирование клиентов упрощается, более того, появляется возможность переключаться на работу с другой СУБД без перенастройки клиентского рабочего места. Во-вторых, JDBC, как и Java в целом, не привязан к конкретной аппаратной платформе, следовательно проблемы с переносимостью приложений практически снимаются. В-третьих, использование Java-приложений и связанной с ними идеологии "тонких клиентов" обещает снизить требования к оборудованию клиентских рабочих мест. Более подробно спецификация JDBC рассмотрена а статье С.Орлика "Обзор спецификации JDBC", СУБД N 3, 1997 г. Полный текст спецификации (на английском языке) находится по адресу java.sun.com/jdbc/. Литература:
Следующая глава: 4.8.Навигационный подход к манипулированию данными и персональные СУБД. |