FastDb 概念

迈不过友情╰ 2022-05-14 12:20 183阅读 0赞

# 1 类型 #

fastdb中的数据保存在表中，这些表对应于c++类，其中表记录对应于类实例。下面的c++数据类型可以作为fastdb记录的原子组件：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> Type </td> 
 <td> Description </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> bool </td> 
 <td> boolean type (true,false) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int1 </td> 
 <td> one byte signed integer (-128..127) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int2 </td> 
 <td> two bytes signed integer (-32768..32767) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int4 </td> 
 <td> four bytes signed integer (-2147483648..2147483647) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> int8 </td> 
 <td> eight bytes signed integer (-2**63..2**63-1) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> real4 </td> 
 <td> four bytes ANSI floating point type </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> real8 </td> 
 <td> eight bytes ANSI double precision floating point type </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> char const* </td> 
 <td> zero terminated string </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> dbReference&lt;T&gt; </td> 
 <td> reference to class T </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> dbArray&lt;T&gt; </td> 
 <td> dynamic array of elements of type T </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 2 字段描述符 #

下面的宏可以用来构造字段描述符。

(1) FIELD(name)

指定名字的非索引字段。

(2) KEY(name, index\_type)

索引字段。index\_type必须是HASHED和INDEXED标志的组合。当指定HASHED标志的时候，fastdb将为是用这个字段作为关键字的表创建一个hash表。当指定INDEXED标志时，fastdb将创建为使用这个字段作为关键字的表创建一个T\_tree（一种特殊的索引）。

(3) UDT(name, index\_type, comparator)

用户自定义原始二进制类型。数据库把这种类型作为指定大小的字节序列处理。这个字段可以用来查询（比较下同一类型的查询参数），可以通过order子句来索引和使用。通过程序员提供的comparator函数来进行比较操作。比较函数接受3个参数：两个指向待比较的原始二进制对象的指针及其大小。index\_type的语义与KEY宏中的一致。

(4) RAWKEY(name, index)

带有预定义比较算子的原始二进制类型。这个宏只是一个把memcmp作为比较算子的UDT宏的特例。

(5) RAWFIELD(name)

另一个UDT宏的特例，使用memcmp作为预定义比较算子，并且没有索引。

(6) SUPERCLASS(name)

指定当前类的基类(父亲)的信息。

(7) RELATION(reference, inverse\_reference)

指定类（表）之间的一对一、一对多或者多对多的关系。reference和inverse\_reference字段都必须是引用或者引用数组类型。inverse\_reference字段是一个包含了指向当前表的逆引用的引用表。逆引用自动由fastdb更新并用于查询优化。

(8) OWNER(reference, inverse\_reference)

指定类之间的一对一、一对多或者多对多的owner-member关系。当owner记录被删除时所有引用的member记录也会被删除(层叠式删除)。如果member记录要引用owner就必须通过RELATION宏声明。

(9) METHOD(name)

为类指定一个方法。该方法必须是无参的实例成员函数，返回bool值、数值、引用或者字符串类型。方法必须在类的所有属性之后指定。

# 3 引用 #

fastdb总是处理对象并且不支持连接。连接可以用引用来实现。考虑经典的Supplier-Shipment-Detail例子：

struct Detail 
 
 {
 
     char const* name;
 
     double      weight;
 
 
 
     TYPE_DESCRIPTOR((KEY(name,INDEXED), FIELD(weight)));
 
 };
 
 
 struct Supplier
 {
 
     char const* company;
     char const* address;
 
     TYPE_DESCRIPTOR((KEY(company,INDEXED),
 FIELD(address)));
 
 };
 
 
 struct Shipment
 {
 
     dbReference<Detail>  detail;
     dbReference<Supplier> supplier;
 
    int4   price;
     int4   quantity;
     dbDateTime  delivery;
 
     TYPE_DESCRIPTOR((KEY(detail,HASHED),
 KEY(supplier, HASHED),
 FIELD(price), FIELD(quantity),
 FIELD(delivery)));
 };

我们打算获得某些特定供应商的供应的某些特定细节。在关系数据库中这种查询将会写成这样：

select fromSupplier,Shipment,Detail where 
           Supplier.SID= Shipment.SID and Shipment.DID = Detail.DID 
           and Supplier.company like ? and Supplier.address like ? 
           and Detail.name like ?

fastdb中将会写成这样：

dbQuery q = "detail.namelike",name,"and supplier.company like",company,
                "and supplier.addresslike",address,"order by price";

fastdb将首先在表Detail中进行索引查找获得匹配查找条件的记录。然后在所选的记录中再进行一次索引查找以定位装载记录。然后对剩余的选择断言进行顺序查找。

# 4 Cursor #

(1) 游标用来访问选择语句返回的记录。fastdb提供了有类型的游标，也就是说，与具体表相关的游标。fastdb有两种游标：只读游标和用于更新的游标。fastdb中的游标用c++模板类dbCursor<T>来表示，其中T为与数据库表相关的C++类的的名字。游标类型必须在构造游标的时候指定。缺省创建一个只读游标。要创建一个用于更新的游标，必须给构造函数传递一个dbCursorForUpdate参数。

(2) 执行一个查询要么通过游标select（dbQuery &q）方法，要么通过select()方法，后者可以迭代表中的所有记录。两个方法都返回中选的记录的数量，并且把当前位置置于第一个记录(如果有的话)。游标可以前滚或者后滚。next(),prev(),first(),last()方法可以用来改变游标的当前位置。如果由于没有（更多）的记录存在而使得操作无法进行，这些方法将返回NULL，并且游标的位置不改变。

(3) 一个类T的游标包含一个类T的实例，用来获得当前的记录。这就是为什么表类必须要有一个缺省构造函数(无参数的构造函数)而没有副作用。fastdb优化了从数据库中获取记录，只从对象的固定部分复制记录。字符串本身并不复制，而是使相应的字段直接指向数据库中。数组也是如此：他们的组件在数据库中的表示根在应用程序中的表示是一样的（标量类型的数组或者标量组件的嵌套结构的数组）。

(4) 应用程序不能直接改变数据库中的字符串和数据元素。当一个数组方法需要更新一个数组体时，先在内存中创建一个副本然后更新这个副本。如果程序员要更新字符串字段，他应该给这个指针赋一个新值，而不是直接修改数据库里的字符串。对于字符串元素建议使用char const \* 而不是char \*，以使编译器可以检查对字符串的非法使用。

(5) 游标类提供了get（）方法来获得指向当前记录（保存在游标中）的指针。重载的运算符' ->'也可以用来访问当前记录的元素。如果一个游标一更新方式打开，就可以改变当前的记录并且用update()方法保存到数据库中或者被删除掉。如果当前记录被删除，下一个记录变为当前记录。如果没有下一个记录，则前一个记录（如果有的话）变为当前。removeAll()方法删除表中的所有记录。而removeAllSelected方法只删除游标选择的所有记录。

(6) 当更新记录后，数据库的大小可能会增加。从而虚拟存储器的数据库区域需要进行扩展。该重映射的后果之一就是，该区域的基地址可能发生变化，然后应用程序中保存的所有数据库指针都变得无效。当数据库区域重映象时fastdb自动更新所有打开的游标中的当前记录。因此，当一个数据库更新时，程序员应该通过游标的->方法来访问记录字段，而不应该使用指针变量。

(7) 当前选择使用的内存可以通过reset()方法来释放。该方法自动的由select()、dbDatabase::commit()、dbDatabase::rollback()方法以及游标的销毁（destructor）函数调用，因此大多数情况下不需要显式调用reset()方法。

(8) 游标也可以通过引用来访问记录。at(dbReference<T>const& ref)方法把游标指向引用所指的记录。在这种情况下，选择将只包含一个记录，而next(),prev()方法将总是返回NULL。由于游标和引用在fastdb重视严格类型化的，所有必须的检查可以有编译器静态的进行而不需要动态类型检查。运行时唯一要进行的检查是对空引用的检查。游标中当前记录的对象标识符可以用currentId()方法获得。

(9) 可以限制select语句返回的记录的数目。游标类有两个方法setSelectionLimit(size\_t lim)和unsetSelectionLimit()用来设置/取消查询返回的记录数的限制。在某些情况下，程序员可能只需要几个记录或者头几个记录，从而查询的执行时间和消耗的内存大小可以通过限制选择的大小来降低。但如果你指定了被选记录的排序方式，只选择k个记录的查询并不返回关键字最小的头k个记录，而是返回任意k个记录然后排序。

于是所有数据库数据的操作都可以通过游标来进行，唯一的例外是插入操作，fastDB提供了一个重载的插入函数：

template<class T>
 dbReference<T> insert(T const& record);

该函数将在表的末尾插入一个记录然后返回该对象的引用。fastdb中插入的顺序是严格指定的因而应用程序可以使用表中记录排序方式的假定。因为应用程序大量使用引用在对象之间导航，有必要提供一个根对象，从这个对象开始进行引用遍历。这样一个根对象的一个可取候选者就是表中的第一个记录（也是表中最老的记录）.该记录可以通过不带参数执行select（）方法来访问。游标中的当前记录就是表中的第一条记录。

fastdb的c++API为引用类型定义了一个特殊的null变量，可以用null变量与引用比较或者赋给一个引用：

void update(dbReference<Contract> c)
 {
 if (c != null)
 {
 
 dbCursor<Contract>contract(dbCursorForUpdate);
 contract.at(c);
 contract->supplier = null;
 }
 }

(10) 查询参数通常跟c++变量绑定。大多数情况下这是方便而且灵活的机制。但在多线程应用中，无法保证同一查询会在同一时刻不被另一线程以不同的参数执行。一个解决的方法是使用同步原语（临界区或者mutex）来排除查询的并发执行。但这种方法会导致性能退化。fastdb可以并行操作读操作而提高了整体系统吞吐量。另一个解决方法是使用延迟参数绑定。如下所示：

dbQuery q;
 
 struct QueryParams
 {
 int salary;
 int age;
 int rank;
 };
 
 
 void open()
 {
 
 QueryParams* params = (QueryParams*)NULL;
 q = "salary > ", params->salary, "and age < ",params->age, "and rank =", params->rank;
 }
 
 void find(int salary, int age, int rank)
 {
 
 QueryParams params;
 
 params.salary = salary;
 params.age = age;
 params.rank = rank;
 
 dbCursor<Person> cusor;
 
 if (cursor.select(q, &params) > 0)
 {
 
 do
 {
 cout << cursor->name << NL;
 
 } while (cursor.next());
 }
 }

在这个例子中open函数只为结构中的字段偏移绑定查询变量。然后再find函数中，指向带有参数的结构的真实的指针传递给select结构。find函数可以被多个线程并发执行而只有一个编译好的查询被所有这些线程使用。这种机制从版本2.25开始使用。