数据库设计附加3(中间件技术).ppt

华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 1 中间件技术 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 2 本章重要概念 （ 1） 中间件的定义和作用 （ 2） ODBC分层的体系结构：应用程序 ， 驱动程序管理 器 ， DB驱动程序 ， ODBC数据源 。 （ 3） ODBC接口：应用程序基本流程 ， ODBC句柄 ， ODBC 连接 ， SQL语句的执行 。 ODBC两套符合性级别 。 典型 的 DB应用系统开发工具 。 （ 4） JDBC的基本功能， JDBC的结构， JDBC接口。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 3 前言 对于那些相对独立的软件供应商而言，经常要为每一个 DBMS编写一个版本的应用程序，或者为每个要访问的 DBMS 编写针对 DBMS的代码。这就意味着，大量的资源都耗在了 编写和维护 DB的访问上，更不用说应用程序了。此时应用 程序的评价标准不再是质量，而是它能否在给定的 DBMS中 访问数据库。 这就需要开放的数据库连接，就是人们需要用一种新的方 法来访问不同的数据库。为此，在 C/S系统中必须广泛使 用中间件技术，以隐藏各种复杂性，屏蔽各种系统之间的 差异。 ODBC技术和 JDBC技术就是这种优秀的中间件技术。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 4 10.1.1 中间件的定义 定义 10.1 中间件（ middleware）是分布 式环境中保证操作系统、通信协议、数据 库等之间进行对话、互操作的软件系统。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 5 10.2.2 中间件的作用 中间件的作用是保证网络中各部件（软件 和硬件）之间透明地连接，即隐藏网络部 件的异构性，尤其保证不同网络、不同 DBMS和某些访问语言的透明性，即下面三 个透明性。 网络透明性：能支持所有类型的网络 。 服务器透明性：不管服务器上的 DBMS是何种型 号（ ORACLE、 SYBASE、 DB2等），一个好的中 间件都能通过标准的 SQL语言与不同 DBMS上的 SQL语言连接起来。 语言透明性：客户机可用任何开发语言进行发 送请求和接受回答，被调用的功能应该像语言 那样也是独立的。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 6 10.2.1 ODBC概念 应用程序 应用程序 应用程序 公共接口 A P I 网络软件 SYB A SE D B2O RA C L ESQL S e rv e rFo x p ro Open Database Connectibvity 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 7 10.2.2 ODBC的体系结构（一） OD BC 数据库应用程序 S QL S e rv e r 驱动程序 Ora c le 驱动程序 DB2 驱动程序 S y b a se 驱动程序 F o x p ro 驱动程序 驱动程序管理器 S QL S e rv e r 数据源 Ora c le 数据源 F o x p ro 数据源 S y b a se 数据源 DB2 数据源 DB DB DB DB DB 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 8 10.2.2 ODBC的体系结构（二） 应用程序的主要功能是：调用 ODBC函数，递交 SQL 语句给 DBMS，检索出结果，并进行处理。 驱动程序管理器是一个动态连接库（ DLL），用于 连接各种 DBS的 DBMS驱动程序（如 Oracle、 Foxpro、 Sybase等驱动程序），管理应用程序和 DBMS驱动 程序之间的交互作用（通信）。 应用程序通过调用驱动程序所支持的函数来操纵 数据库。驱动程序也是一个动态连接库（ DLL）。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 9 10.2.2 ODBC的体系结构（三） 网络环境下基于单层驱动程序的 ODBC结构 工作站 OD BC 数据库应用程序 驱动程序管理器 单层驱动程序（包含数据库引擎） 数据库文件（ * DBF ） 网络 文件服务器 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 10 10.2.2 ODBC的体系结构（四） 基于多层驱动程序的 ODBC结构 OD BC 数据库应用程序 驱动程序管理器 多层驱动程序 客户端网络支撑软件 客户端 （网络） S QL 请求 数据库服务器 操作结果 数据库软件（ * DBF ） 数据库引擎 服务器网络支撑软件 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 11 10.2.2 ODBC的体系结构（五） 基于网关机制的多层驱动程序的 ODBC结构 OD BC 数据库应用程序 客户端网络支撑软件 客户浏览器 （网络） 数据库引擎 WW W 服务器 数据库 驱动程序管理器 数据库网关 服务器网络支撑软件 驱动程序 数据库服务器 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 12 10.2.2 ODBC的体系结构（六） 用户数据源：用户创建的数据源，称为“用户数 据源”。此时只有创建者才能使用，并且只能在 所定义的机器上运行。任何用户都不能使用其他 用户创建的用户数据源。 系统数据源：所有用户和在 Windows NT下以服务 方式运行的应用程序均可使用系统数据源。 文件数据源：文件数据源是 ODBC 3.0以上版本增 加的一种数据源，可用于企业用户， ODBC驱动程 序也安装在用户的计算机上。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 13 10.2.3 ODBC的特性 ODBC是一个调用层的接口 ODBC定义了标准的 SQL语法 ODBC提供一个驱动程序管理器来管理并同时访问 多个 DBMS系统 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 14 10.3.1 ODBC应用程序的基本流程 分配环境句柄 分配连接句柄 与服务器连接 分配语句句柄 初始化 释放环境句柄 S QL 处理 释放语句句柄 语句处理和检索部分 与服务器断开 释放连接句柄 终止 相应的函数名 S QLA ll o c En v S QLA ll o c Co n n e c t S QL Co n n e c t S QLA ll o c S tm t S QL Ex e c Dire c t （直接执行函数） S QL P re p a re （语句预备函数） S QL Ex e c u te （语句执行函数） S QL Disc o n n e c t S QL F re e En v S QL F re e Co n n e c t S QL F re e S t m t 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 15 10.3.2 ODBC句柄（一） 应用程序 环境句柄 （只有一个） 连接句柄 连接句柄 连接句柄 语句句柄 语句句柄 语句句柄 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 16 10.3.2 ODBC句柄（二） henv hdbc hstmt 环境句柄 (定义 DB应用环境 ) 连接句柄 (定义一个 DB连接 ) 语句句柄 (定义一个 SQL语句 ) 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 17 10.3.3 数据源的连接与断开 (1) 连接数据源的函数 连接数据源的函数有三个，但最有效、最通用的是下面一 种格式： SQLConnect（ hdbc， szDSN， cbDSN， szUID， cbUID， szAuthStr， cbAuthStr）。其中，参数 hdbc是一 个已经分配的连接分配； 参数 szDSN和 cbDSN分别表示系统所要连接的数据源名称及 其长度； 参数 szUID和 cbUID分别表示用户标识符及其长度； 参数 szAuthStr和 cbAuthStr分别表示权限字符串及其长度。 (2) 断开数据源函数 其格式如下： SQLDisconnect（ hdbc）其中，参数 hdbc是 要断开的连接句柄。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 18 10.3.4 SQL语句的执行（一） main（） HENV henv； *说明 henv是一个环境型变量 * HDBC hdbc； *说明 hdbc是一个连接型变量 * HSTMT hstmt； *说明 hstmt是一个语句句柄变量 * RETCODE retcode； *说明 retcode是一个返回变量 * SQLAllocEnv（ &henv）； *分配一个环境句柄 * SQLAllocConnect（ henv， &hdbc）； *分配一个连接句柄 * SQLConnect（ hdbc， 学生 ， SQL_NTS， NULL， 0， NULL， 0）； *连接数据源 * SQLAllocStmt（ hdbc， &hstmt）； *分配一个语句句柄 * retcode=SQLExecDirect（ hstmt， SELECT * FROM S， SQL_NTS）； *执行语 句 * *结果集处理 * SQLDisconnect（ hdbc）； *断开数据源 * SQLFreeStmt（ hstmt， SQL_DROP） *释放一个语句句柄 * SQLFreeConnect（ hdbc）； *释放一个连接句柄 * SQLFreeEnv（ henv）； *当应用完成后，释放环境句柄 * 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 19 10.3.4 SQL语句的执行（二） 有准备地执行 SQL语句的函数 (1) SQL语句预备函数 其格式如下： SQLPrepare（ hstmt， szSqlStr， cbSqlStr）。其中，参数 hstmt是一个有效的语句句柄， 参数 szSqlStr和 cbSqlStr分别表示将要执行的 SQL语句 的字符串及其长度。 (2) SQL语句执行函数 其格式如下： SQLExecute（ hstmt）。其中参数 hstmt 是一个有效的语句句柄。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 20 10.3.5 查询结果的获取 while（ RETCODE_IS_SUCCESSFUL（ retcode） retcode=SQLFetch（ hstmt）； if（ RETCODE_IS_SUCCESSFUL（ retcode） do rcGetData = SQLGetData（ hstmt， 1， SQL_C_CHAR， szBuffer， sizeof（ szBuffer）， &cbValue）； DISPLAY_MEMO（ szBuffer， cbValue）； *显示 * while（ rcGetData!=SQL_NO_DATA_FOUND）； 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 21 10.4 ODBC的符合性级别 ODBC使得我们能够访问任何数据源而不必修改应用程 序。但在实际使用中存在着一些问题。由于 DBMS厂商提供 的 SQL不同（不是指形式上，而是功能上有多有少），有 的 SQL功能在某厂商的 DBMS上没有实现，则 ODBC就不可能 为应用程序完成这一功能；有的 SQL功能是 SQL标准新增加 的，而 DBMS厂商没有及时跟上，则 ODBC同样也无法完成新 功能。对于具体 DBMS不支持的 SQL功能， DBMS要通报给应 用程序。而从 ODBC本身来讲，它最好支持完全的 SQL，这 样才能做到应用程序不用修改就可以访问不同的数据源。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 22 10.4.1 API符合性的三个级别 核心级 API 1级 API 2级 API 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 23 10.4.2 SQL符合性的三个级别 最小级 SQL 核心级 SQL 扩展级 SQL 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 24 10.4.3 ODBC API与 SQL CLI之间的协 调 Microsoft公司于 1991年 11月提出了一个关于 ODBC的体 系结构，并在 1992年发布了 ODBC 1.0规范，随后以软 件开发工具包（ SDK）形式出版并发行了这种面向 SQL 的 API。 数据库公司国际财团 SQL Access Group（ SAG）和标准 化组织 X Open在 1992年联合出版了一个规范，该规范 定义了调用级界面（ Call Level Interface）， CLI） 标准。 1993年， Microsoft公司推出了 ODBC 2.0规范，并于 1994年出版了 ODBC 2.0 SDK。 Microsoft在 1998年出版的 ODBC 3.0规范中，作了一些 修改，目的是更进一步接近 SQL标准。 SQL3（即 SQL99）的第三部分介绍了 SQL CLI。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 25 10.4.4 典型的数据库应用系统开发工 具 PowerBilder Delphi Visual Basic Developer 2000 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 26 10.5.1 Java简介 Java语言 Java的工作方式 Java的特性 Java的应用程序和小程序 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 27 10.5.2 JDBC的提出 JDBC是执行 SQL语句的 Java API。 JDBC是“ Java DataBase Connectivity” （ JDBC数据库连接 ）的缩写。 JDBC原来 是 Java Soft公司设计的 Java语言的数据库访问 API。最初 的 Java语言本身并没有访问 DB的能力， JDBC是第一个支持 Java语言的标准的数据库 API。 1996年夏天， Sun公司推出 了 JDBC工具。现在 JDBC驱动程序已经被大多数主流数据库 所用。 JDBC由一组用 Java语言编写的类与接口组成。 JDBC扩充了 Java的应用范围，用 Java与 JDBC API可以发布 一种包含远程数据库信息的 Applet（小应用程序）的 WWW 页面。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 28 10.5.3 JDBC的基本功能 建立与数据库的连接 发送 SQL语句 处理结果 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 29 10.5.4 JDBC与 CGI的比较 J a v a 应用程序 CG I 脚本W e b 服务器 数据库 J a v a 应用程序 JD BC 服务器 数据库 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 30 10.6.1 JDBC数据库设计方法 J av a 应用程序 （ ap p li catio n ） J DB C 客户机 DB MSDB 服务器 DB MS 专用协议 应用程序 （ ） 客户机 应用程序 （ ） 应用程序 （ ） 客户机 服务器服务器 专用协议 J a va W e b 服务 JD B C 应用服务器 DB MSDB 服务器 DB MS 专用协议 J av a 小应用程序 （ ap p let ） 客户机 HTT P R MI 调用 服务 应用服务器 服务器 专用协议 服务 应用服务器 服务服务 应用服务器 服务器服务器 专用协议 小应用程序 （ ） 客户机 调用 小应用程序 （ ） 客户机 小应用程序 （ ） 客户机 调用 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 31 10.6.2 保持一致性的措施 允许将任何查询字符串传递给基础 DBMS驱 动器，这意味着应用可以自动地使用尽可 能多的 SQL功能，但这会使某些 DBMS系统接 收到某种错误的查询。 采用 ODBC风格的方法，提供表示几种常见 的 SQL差别的标准 JDBC语法。 对于复杂应用，借助于 DatabaseMetaData 接口，提供关于 DBMS的描述性信息，使应 用能适应每个 DBMS的需求与能力。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 32 10.6.3 JDBC驱动程序 本地库 Java实现 网络协议 Java驱动程序 本地协议 Java驱动程序 JDBC-ODBC桥驱动程序 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 33 10.7.1 JDBC API的目标 为 Java定义一个“调用层”（ call-level） 的 SQL接口 遵循 SQL2标准 JDBC应建立在现存的数据库接口上 必须保证这个接口与 Java系统的其他部分 保持一致 使基本的 API尽量简单 尽量保持强大的、静态的类型 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 34 10.7.2 JDBC API接口概貌 JDBC接口分为两个层次，一个是面向程序开发人员的 JDBC API,另外一个是底层的 JDBC Driver API。一般来说， 应用程序层是数据库应用程序开发者使用的，驱动程序层 是驱动厂家实现的。对于应用程序开发者来说只要求 JDBC API所提供的接口能保证与 JDBC相符合。而对于驱动程序 层则要负责开开发数据库接口和支持 JDBC应用程序层调用 的编码。每一个驱动程序层都必须实现 4个组要的接口， 应用程序层和驱动程序层用一个类桥接。这 4个接口分别 是 Driver、 Connection、 Statement和 ResultSet。 Driver 接口建立与数据库的连接，大多数应用程序中， Driver接 口功能是通过驱动程序管理器（ DriverManager）类实现 的，提供给使用者的另一层的抽象。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 35 小 结（一） ODBC和 JDBC是当今 C/S数据库环境中使用广泛也是 著名的中间件。 目前，使用 ODBC API几乎可以将所有平台上的关 系型数据库连接起来。 ODBC的体系结构由四个部 分构成。其中驱动程序管理器和 DBMS的驱动程序 都是动态链接库（ DLL），由一系列函数构成。 ODBC接口由一系列调用函数组成，应用程序分成 初始化、 SQL处理和终止三个部分，每一部分使用 ODBC函数都有严格的规定和顺序。 ODBC API和 SQL CLI这两个标准正在朝统一的方向迈进。 华中科技大学 电子与信息工程系 2020/10/16 36 小 结（二） JDBC是基于 ODBC的 SQL Java接口，它既保持了 Java语言自身的特点，也保留了 ODBC的基本设计 功能，熟悉 ODBC的程序员可以非常容易地学习 JDBC。 JDBC是一种“低级”的接口，它直接调用 SQL命令，但又可以作为构造高级接口和工具的基 础。 ODBC和 JDBC的出现，为数据库的发展指明了道路， 会在今后的 Web数据库发展中运用得越来越广泛。 同时， ODBC和 JDBC技术的发展将影响到 Web数据库 的发展，甚至可能成为下一代技术的主流。