摘要：介紹了開源的，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫db4o的優(yōu)點(diǎn)及特性，通過c#語言展示其如何在程序設(shè)計(jì)中使用和操作。細(xì)致講解db4o如何對(duì)數(shù)據(jù)庫中的對(duì)象進(jìn)行基本的加載，更新，刪除操作及其三種十分重要的查詢方式。
　　關(guān)鍵詞:面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫,db4o,開源,程序設(shè)計(jì)

　　1引言

　　面向?qū)ο笫且环N認(rèn)識(shí)方法學(xué)，也是一種新的程序設(shè)計(jì)方法學(xué)。把面向?qū)ο蟮姆椒ê蛿?shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合起來可以使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)最大程度地與人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)相一致。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了滿足新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需要而產(chǎn)生的新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　這里要介紹的db4o數(shù)據(jù)庫就是一種Java，.NET及Mono原生的性能卓越的純面向?qū)ο蟮拈_源的數(shù)據(jù)庫引擎，由來自加州硅谷的開源面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫公司db4objects開發(fā)研制。對(duì)于Java與.NET開發(fā)者來說都是一個(gè)簡單易用的對(duì)象持久化工具，使用簡單，你只需要在你的項(xiàng)目中加入db4o.dll的引用即可。目前一些世界級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)廠商如Inter，IBM，Bosch，BMW，Seagate，Hertz等都是它的客戶。

　　b4o的目標(biāo)是提供一個(gè)適合嵌入的功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫引擎，用以工作在移動(dòng)設(shè)備，桌面以及服務(wù)器等各種平臺(tái)。其主要特性如下：

　　開源模式：與其他ODBMS不同，db4o為開源軟件。

　　原生數(shù)據(jù)庫：db4o是100%的原生的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，直接使用編程語言來操作數(shù)據(jù)庫。程序員無需進(jìn)行OR映射來存儲(chǔ)對(duì)象，大大節(jié)省了程序員在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的開發(fā)時(shí)間。

　　高性能：db4o安裝簡單占空間小，僅需要400Kb左右。在db4o官方公布的基準(zhǔn)測試數(shù)據(jù)中，db4o比采用Hibernate/MySQL方案在某些測試線路上速度高出44倍之多。

　　零管理：使用db4o無需DBA。

　　db4o支持Java和.Net平臺(tái)。

　　2設(shè)計(jì)類實(shí)例

　　在對(duì)db4o數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)和特性有了大致了解后，我們通過一個(gè)例子來介紹db4o數(shù)據(jù)庫在程序設(shè)計(jì)中的使用。事例語言為C#語言，這個(gè)例子展示如何存儲(chǔ)、更新、加載、刪除一個(gè)只包括系統(tǒng)內(nèi)置類型及字符串成員的簡單對(duì)象實(shí)例，這個(gè)對(duì)象是一個(gè)存儲(chǔ)了學(xué)生（Student）的相關(guān)信息如姓名及本學(xué)期所取得學(xué)分的類。

　　publicclassStudent

　　{privatestring_name;

　　privateint_points;

　　publicStudent(stringname,intpoint)

　　{_name=name;

　　_points=points;}

　　publicstringname

　　{get{return_name;}

　　set{_name=value;}}

　　publicintpoints

　　{get{return_points;}

　　set{_points=value;}}

　　publicvoidAddPoints(intpoints)

　　{points+=points;}

　　overridepublicstringToString()

　　{returnstring.Format("{0}/{1}",_name,_points);}}

　　3打開關(guān)閉數(shù)據(jù)庫

　　使用Db4o.OpenFile()函數(shù)打開或新建一個(gè)db4o數(shù)據(jù)庫，Db4o.OpenFile()需要一個(gè)參數(shù)作為特定路徑的文件名，以此來獲得特定的ObjectContainer實(shí)例——ObjectContainer對(duì)外就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，也是我們操作db4o的主要接口。關(guān)閉ObjectContainer使用Close()函數(shù)，它將會(huì)關(guān)閉數(shù)據(jù)庫文件并釋放其占用的系統(tǒng)資源。

　　ObjectContainerdb=Db4o.OpenFile(FilePathName);

　　try

　　{//Youcandosomethinghere}

　　finally

　　{db.Close();}

　　此處db作為下文引用和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫文件的變量名，其打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的操作后面將不再寫出。

　　4保存對(duì)象

　　當(dāng)我們想保存一個(gè)對(duì)象時(shí)，我們只需要簡單的調(diào)用db4o的Set（）方法，并傳入要保存的對(duì)象作為參數(shù)即可。比如向db4o數(shù)據(jù)庫存入一個(gè)姓名為“Liming”，學(xué)分是86的學(xué)生對(duì)象。代碼如下：

　　Studentstu=newStudent("Liming",86);

　　db.Set(stu);

　　Console.WriteLine("Student{0}",stu.Tostring());

　　5加載對(duì)象

　　db4o提供了三種不同的查詢數(shù)據(jù)的方法，（1）QBE：通過實(shí)例查詢；（2）NQ：db4o原生/本地化查詢；（3）SODA：一種通過數(shù)據(jù)庫持久層進(jìn)行的查詢，查詢語句被定義在字符串中，并通過持久引擎進(jìn)行解釋執(zhí)行。其中NQ是db4o推薦使用的查詢方式。這是因?yàn)镹Q方式提供了非常強(qiáng)大的查詢功能，支持原生語言，也就意味著你可以使用Java，.net來判斷該對(duì)象是否符合條件，這是其他數(shù)據(jù)庫查詢語言無法比擬的。在某些情況下，db4o核心會(huì)將NQ翻譯成SODA以獲得更高的性能。

　　這下面分別詳細(xì)介紹一下這三種查詢語言。

　　5.1QBE查詢

　　當(dāng)使用QBE進(jìn)行查詢時(shí)，我們需要為希望加載的數(shù)據(jù)而創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象原型（prototypical），db4o將會(huì)加載所有與原型相同類型（各成員字段不為默認(rèn)值）的對(duì)象，返回的結(jié)果將會(huì)存儲(chǔ)在ObjectSet對(duì)象實(shí)例中。

　　這如果想要從數(shù)據(jù)庫中加載所有的學(xué)生對(duì)象，我們要提供了一個(gè)初始值為空的Student原型對(duì)象。原型對(duì)象中車手的積分為0，這是因?yàn)閷?duì)于int型字段的默認(rèn)值為0。

　　Studentstu=newStudent(null,0);

　　ObjectSetresult=db.Get(stu);

　　foreach(objectiteminresult)

　　{Console.WriteLine("Student{0}",stu.Tostring());}

　　如果我們想要從數(shù)據(jù)庫中加載特定的學(xué)生對(duì)象，只需要相應(yīng)提供給數(shù)據(jù)庫你所需要的信息即可。比如想得到姓名為“Liming”，學(xué)分值是80的學(xué)生對(duì)象：

　　Studentstu=newStudent("Liming",80);

　　ObjectSetresult=db.Get(stu);

　　foreach(objectiteminresult)

　　{Console.WriteLine("Student{0}",stu.Tostring());}

　　通過上面的例子我們不難看出，使用QBE方式進(jìn)行查詢存在著如下幾個(gè)局限點(diǎn)：

　　1)db4o需要反射你提供模板對(duì)象的所有成員數(shù)據(jù)；

　　2)不能使用高級(jí)查詢表達(dá)式，如AND、OR、NOT等；

　　3)對(duì)于數(shù)據(jù)不能使用強(qiáng)制條件，如int的0，string的空字串或空引用類型，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓樵儠r(shí)都解釋為非強(qiáng)制關(guān)系；

　　需要為類提供非初始化成員數(shù)據(jù)的構(gòu)造函數(shù)，這意味著在定義數(shù)據(jù)成員時(shí)不能對(duì)其進(jìn)行初始化。

　　所以，我們推薦的是另一種查詢方式NQ。

　　5.2NQ查詢

　　使用NQ為你的查詢提供了開發(fā)語言內(nèi)置的支持能力，提供類型安全機(jī)制、編譯時(shí)檢查及反射功能，使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ{(diào)用來完成查詢。NQ是db4o數(shù)據(jù)庫查詢的主要接口也是開發(fā)者極力推薦的數(shù)據(jù)查詢方式，因?yàn)镹Q充分運(yùn)用了開發(fā)語言的語義完整性，將會(huì)成為將來完美而安全的選擇。

　　這也有人說使用NQ查詢就是用你熟悉的編程語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢。所以這樣寫出的查詢代碼將是100%的類型安全、100%的編譯時(shí)檢查以及100%的可重構(gòu)。

　　下面我們看看在C#語言中NQ是如何進(jìn)行使用的。

　　C#.NET2.0

　　Iliststu=db.Query(delegate(Studentstu){

　　returnStu.points=80;});

　　C#.NET1.1

　　IListlist=db.query(newStudentPoints());

　　publicclassStudentPoints:Predicate{

　　{publicbooleanmatch(Studentstu)

　　{returnstu.Points=80;}};

　　for(intx=0;x

　　{Console.Writeline(list.get(x));}

　　從上述代碼中可以看出，對(duì)于不支持泛型的語言來說，都需要提供一個(gè)擴(kuò)展com.db4o.Predicate的類，并提供一個(gè)參數(shù)為待查詢的類，并返回布爾值的函數(shù)#.Match()或#.match()，其函數(shù)簽名為：

　　boolMatch(Pilotcandidate);

　　可以看到，在進(jìn)行NQ查詢時(shí)并沒有加入任何條件（無條件返回true），那么這么做是不是相當(dāng)于遍歷了整個(gè)數(shù)據(jù)庫？db4o的設(shè)計(jì)者早就想到了這個(gè)問題，當(dāng)db.query()執(zhí)行完畢返回list實(shí)例的時(shí)候，db4o只是與數(shù)據(jù)庫同步取出內(nèi)部的IDs而已，并沒有把所有的Student對(duì)象全部取出，只有在list.get(x)之后才會(huì)去根據(jù)IDs取出記錄。所以我們不必?fù)?dān)心性能方面的問題。

　　5.3SODA查詢

　　SODA是db4o提供的底層查詢接口，允許開發(fā)人員直接操作查詢表達(dá)式樹中的節(jié)點(diǎn)，它采用字符串標(biāo)識(shí)對(duì)象數(shù)據(jù)成員，但是這種方式既不是類型安全也不在編譯時(shí)進(jìn)行檢查并且寫起來十分冗長。

　　比如我們想查找成績?cè)?0到90分之間，或者姓名為“Liming”的對(duì)象。用NQ查詢代碼如下：

　　IListresult=db.Query(delegate(Studentstu){

　　returnstu.Points>80

　　&&stu.Points<90

　　||stu.Name=="Liming";});

　　而用SODA寫起來則較麻煩一些：

　　Queryquery=db.Query();

　　query.Constrain(typeof(Student));

　　QuerypointQuery=query.Descend("_points");

　　query.Descend("_name").Constrain("Liming")

　　.Or(pointQuery.Constrain(80).Greater()

　　.And(pointQuery.Constrain(90).Smaller()));

　　ObjectSetresult=query.Execute();而SODA也有其它兩種查詢不可比擬的優(yōu)勢，那就是使你的應(yīng)用程序能夠動(dòng)態(tài)生成查詢，這種情況也是我們?cè)趹?yīng)用開發(fā)中所需要的。

　　看一看由QBE查詢轉(zhuǎn)換為SODA的例子，想得到所有車手的對(duì)象信息，對(duì)于查詢的約束為Student類對(duì)象。

　　Queryquery=db.Query();

　　query.Constrain(typeof(Student));

　　ObjectSetresult=query.Execute();

　　ListResult(result);

　　為了通過學(xué)生姓名字進(jìn)行查詢，我們需要擴(kuò)展上述約束條使其包含待查詢對(duì)象的”name”字段的相應(yīng)字符串。

　　Queryquery=db.Query();

　　query.Constrain(typeof(Student));

　　query.Descend("_name").Constrain("Liming");

　　ObjectSetresult=query.Execute();

　　ListResult(result);

　　現(xiàn)在對(duì)db4o數(shù)據(jù)庫的查詢工作做一個(gè)總結(jié)。我們可以通過其提供的三種方式中的任意一種來完成。對(duì)于何時(shí)采用哪種方式進(jìn)行查詢，我們的建議是：

　�。�1）NQ作為db4o主要的查詢接口將是我們不二的首選；

　�。�2）當(dāng)前版本中對(duì)NQ查詢的優(yōu)化操作總是以SODA方式來執(zhí)行的，因此SODA可以作為系統(tǒng)優(yōu)化的一種途徑，同時(shí)它總是用來在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的生成查詢。

　�。�3）QBE對(duì)于初學(xué)者來說將是很好的選擇，當(dāng)然它在功能上會(huì)有些限制，如果你喜歡的話有時(shí)對(duì)的應(yīng)用還是很適合的。

　　6更新對(duì)象

　　更新對(duì)象跟存儲(chǔ)它們一樣簡單，實(shí)際上我們只需要把更改后的對(duì)象在存入數(shù)據(jù)庫中就可以了。即再次調(diào)用同樣的方法Set()方法就可以了。

　　ObjectSetresult=db.Get(newStudent("Liming",0));

　　Studentstu=(Student)result.Next();

　　stu.AddPoints(11);

　　db.Set(found);

　　Console.WriteLine("Added11pointsfor{0}",stu.ToString());

　　請(qǐng)注意，在調(diào)用Set()方法更新對(duì)象之前我們先進(jìn)行了查詢，這一點(diǎn)十分重要。這是因?yàn)槿绻�在�?dāng)前的存儲(chǔ)或加載操作過程所處的會(huì)話中對(duì)象對(duì)于db4o不可知的話，db4o將會(huì)向數(shù)據(jù)庫中插入一個(gè)新的對(duì)象，之所以會(huì)這樣是因?yàn)閐b4o不會(huì)自動(dòng)的去匹配先前存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫的對(duì)象，而是假設(shè)你向數(shù)據(jù)庫中存入第二個(gè)擁有相同屬性的對(duì)象。

　　7刪除對(duì)象

　　刪除數(shù)據(jù)庫中的對(duì)象使用的方法是Delete()方法。

　　ObjectSetresult=db.Get(newStudent("Liming",0));

　　Studentstu=(Student)result.Next();

　　db.Delete(stu);

　　8結(jié)語

　　Db4o面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型相比較，優(yōu)勢體現(xiàn)在：一是Db4o對(duì)數(shù)據(jù)語義的擴(kuò)展更大，通過允許定義任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型和提供與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的行為。這種語義更接近于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的語義。二是面向?qū)ο蠹夹g(shù)強(qiáng)調(diào)與數(shù)據(jù)相關(guān)的軟件的組織而不是強(qiáng)調(diào)控制流，從而把程序員的注意力轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者的意圖，面向?qū)ο笳Z言和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫相互形成互補(bǔ)，并且又保持了各自的長處。三是Db4o在功能方面與關(guān)系數(shù)據(jù)庫有很大的區(qū)別。關(guān)系數(shù)據(jù)庫，如SQLSever在運(yùn)行時(shí)根據(jù)存在表中的數(shù)據(jù)集而導(dǎo)出一個(gè)虛結(jié)構(gòu)。Db4o數(shù)據(jù)庫本身含有對(duì)象。四是Db4o是一種主動(dòng)型數(shù)據(jù)庫，而一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫則是被動(dòng)型的數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫主要提供的是增刪記錄的能力，而面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫提供了在對(duì)象中嵌入方法的能力。因而，Db4o數(shù)據(jù)庫可以嵌入很多的操作，而在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，這些操作需要應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)。五是Db4o新引入的抽象、擴(kuò)充類型定義、用戶自定義操作以及支持版本規(guī)模型演化等概念和功能，消除了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)定義的一致性，提供了更為豐富的語義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]Object-orienteddatabaseprogrammingwithdb4o[EB/OL].http://anf.hidotnet.com/30878/ShowPost/

　　[2]DB4O國內(nèi)翻譯的部分資料——Asp.NetForums[EB/OL].http://hidotnet.com/PrintThread/?PostID=30860

　　[3]王意潔編著．面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,2005

　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。

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