数据库统一接口设计与实现

数据库统一接口设计与实现
强晓琳
（ 西北工业大学软件学院， 西安 ７１００６５）
摘 要 在一个项目中， 当多个相关产品都用到了商用磁盘数据库时， 从数据库的选型到应用层接口可能都不统一。虽然 ＯＤＢＣ（ 开放数据库互连） 能在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上为应用层软件提供数据库平台无关性， 但在ＬＩＮＵＸ平台上还不成熟。基于上述情 况， 在ＬＩＮＵＸ平台上， 为应用层软件提供一个中间层数据库统一接口， 它屏蔽掉不同的数据库软件平台的差异， 使用户可以专注 于业务实现， 便于产品维护。 关键词 数据库统一接口 平台无关性 ＯＣＩ（ Ｏｒａｃｌｅ 应用编程接口） ＣＴ－ ＬＩＢ（ Ｓｙｂａｓｅ应用编程接口） 中图法分类号 ＴＰ３１１．１３８； ＴＰ３１１．１３８； 文献标识码 Ｂ
可能 ＯＲＡ（ 代表 ＯＲＡＣＬＥ） 和 ＳＹＢ（ 代表 ＳＹＢＡＳＥ） ，
所有的接口判断条件都是以此来判断。
考虑到本模块同后面其它模块之间的关联， 在
对 ＳＱＬ 语句进行处理时需要一个统一的句柄指针。
所谓句柄是指向一块内存区域的指针， 这块区域用
来存储服务上下文或者跟连接有关等方面的信息。
句柄是由相应的数据库 ＡＰＩ 来维护的， 用户只需调
３ 数据库调用统一接口设计
数据库统一接口不仅意味着接口调用的统一， 还意味着各种操作的数据类型、语句类型的统一。 不同的数据库平台定义了不同的数据类型， 根据产 品的需求抽象出所需的数据类型并加以重新定义。 通过对 ＯＣＩ 和 ＣＴ－ Ｌｉｂｒａｒｙ 的分析、比较可以得出， 统一接口可以分为以下若干模块：
省值。 图 １１ 中的统一接口函数相对比较复杂， 它有 ５
个 参 数 ， 分 别 为 ： 句 柄 指 针 ｈａｎｄｌｅｒ、 参 数 位 置 ｐｏｓｉｔｉｏｎ、参数类型 ｔｙｐｅ、参数值的长度 ｌｅｎ 和指向改
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科学技术与工程
６卷
图 １３ 异常处理函数对照示意图
图 １４ 关闭释放连接函数对照示意图
根据对相关产品的语句类型使用的了解， 可以
抽象出如下语句类型。
ＳＱＬ＿ＮＯＲＭＡＬ
定 义 了 普 通 ＳＱＬ 操 作

数据类型
ＳＱＬ＿ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ 定 义 了 存 储 过 程 操 作
语句
３．３ 据库平台声明、定义
数据库操作系统变量： ＤＢ＿ＥＮＶ， 见图 ３。
用于区别不同的数据库操作系统。取值有两种
１ 设计思想
一个基于数据库统一接口的应用程序对数据 库的操作不依赖于 ＤＢＭＳ（ 数据 库管理系统 ） ， 它不 直接与 ＤＢＭＳ 打交道， 所有的数据库操作由统一接 口 程 序 完 成 。 也 就 是 说 ， 不 论 是 ＳＹＢＡＳＥ 还 是 ＯＲＡＣＬＥ 数据库， 均可用统一的 ＡＰＩ 进行访问。
随着计算机技术的飞速发展， 数据库技术的应 用领域也日趋扩大和深入。数据库从根本上改变了 许多公司和个人的工作方式， 它是信息系统的基本 框架。ＯＤＢＣ 的出现， 为异构数据库和不同的数据库 管理系统之间的互操作带来了方便。受到 ＯＤＢＣ 实 现原理的启发， 对于在 ＬＩＮＵＸ 平 台上较为流 行的 ＯＲＡＣＬＥ 和 ＳＹＢＡＳＥ 数据库， 数据库统一接口提供 了一组对数据库访问的 ＡＰＩ （ 应用程序编程接口） ， 它能以统一的方式处理这两种数据库。
用其中的分配和管理句柄的库函数即可。
图 ３ 统一后的句柄指针示意图
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ＳＹＢＡＳＥ 和 ＯＲＡＣＬＥ 的 ＡＰＩ 分 别 有 不 同 的 句 柄 操 作 函 数 ， 在 ＣＴ－ ＬＩＢ 中 该 句 柄 指 针 相 当 于 ＤＢＰＲＯＣＥＳＳ ， 而 在 ＯＣＩ 中 相 当 于 ＯＣＩＳｔｍｔ。 这 里 统 一 为 ＤＢＨＡＮＤＬＥ 结 构 ， ＤＢＤＢＨＡＮＤＬＥ 结 构 中 还包含其它用于不同功能的句柄或相关变量， 用 户所有的数据库操作都需要提供该句柄指针， 用 户在第一次库操作前必须首先向本模块申请一个 句柄， 在操作完后应该尽快释放句柄以供他人使 用。 ３．４ 初始化模块
初始化模块为系统中的第一个被用户程序调 用的模块， 该模块在对数据库进行任何操作前调 用。该模块读取相关配置文件， 在配置文件中存放 着各种静态配置信息， 初始化各种全局或局部变 量， 为用户的库操作准备各种必要的资源。对应于 此， 本模块包括以下各种声明和初始化：
（ １） 不同数据库系统全局变量声明； （ ２） 不同数据库系统宏定义； （ ３） 不同数据库系统全局函数声明； （ ４） 不同数据库系统数据类型声明； （ ５） 不同数据库系统连接的建立； （ ６） 不同数据库系统的配置文件。 在初始化函数中需要对各种变量进行初始化 并进行处理， 过程如图 ４。 ３．５ ＳＱＬ 语句处理模块 ＳＱＬ 处理模块处理具体的用户库操作请求， 并 将操作结果返回给用户。根据定义的数据库平台调 用对应平台的库函数， 在这个过程中涉及本模块定 义的数据类型到数据库类型的转换等操作。
ＤＢ＿ＳＴＲ
定义数据库字符串类型
ＤＢ＿ＩＮＴ
定义数据库整数类型
ＤＢ＿ＳＨＯＲＴ 定义数据库缩写类型
ＤＢ＿ＤＡＴＥ 定义数据库日期类型
ＤＢ＿ＦＬＯＡＴ 定义数据库浮点类型
ＤＢ＿ＢＩＮ
定义数据库块操作类型， 相当于
ＯＲＡＣＬＥ 中 的 ＲＡＷ 类 型 或
ＳＹＢＡＳＥ 中的 ｂｉｎａｒｙ 类型
３．２ 语句类型定义
第 ６ 卷 第 １１ 期 ２００６ 年 ６ 月 １６７１ － １８１５ （ ２００６） １１ － １５００ － ０６
科学技术与工程
Ｓ科ｃｉｅｎｃ学ｅ Ｔｅｃ技ｈｎｏｌｏ术ｇｙ ａｎ与ｄ Ｅｎｇ工ｉｎｅｅｒ程ｉｎｇ
Ｖｏｌ． ６ Ｎｏ． １１ Ｊｕｎ． ２００６ ｃ ２００６ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈ． Ｅｎｇｎｇ６．卷
２００６ 年２ 月６ 日 收 到 作者简介： 强晓琳（ １９８０—） ， 女， 黑龙江省望奎县人， 西北工业大学软 件学院０３级硕士生。研究方向： 数据库及应用。Ｅ－ ｍａｉｌ： ｗｉｎｄｆｌｏｗｅｒ＿４１４ ＠１６３．ｃｏｍ。
图 ２ 数据库统一接口的内部分层
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准备 ＳＱＬ 语句函数如图 ６ 所示。 如 图 ７， ＣＴ－ Ｌｉｂｒａｒｙ 相 对 比 较 简 单 （ ｄｂｆｃｍｄ（）是 可以将变量值作为 ＳＱＬ 语句的输入） 。 在 ＯＣＩ 中 ， ＯＣＩＳｔｍｔＰｒｅｐａｒｅ （ ） 函 数 后 面 的 两 个 参数可以取缺省值。因此， 通过对这两个函数的比 较， 可以得到图 ７ 中的统一接口。 该接口的第一个参数的类型统一为 ＤＢＨＡＮＤＬＥ＊， 第二个参数为 ＳＱＬ 字符串。 ３．５．２ 执行 ＳＱＬ 语句 图 ８ 中， ｄｂｓｑｌｅｘｅｃ（ ） 的语法比较简单： ＲＥＴＣＯＤＥ ｄｂｓｑｌｅｘｅｃ（ ｄｂｐｒｏｃ） 。 返回值是 ＴＲＵＥ 或者 ＦＡＬＳＥ。 ＯＣＩＳｔｍｔＥｘｅｃｕｔｅ （ ） 中 的 后 四 个 参 数 可 取 缺 省 值。对于第四个参数 ｉｔｅｒｓ， 根据所执行的语句是否 为 ｓｅｌｅｃｔ 类型而有所不同。 图 ９ 是从这两个函数得到的统一接口。 上层应用在准备好 ＳＱＬ 语句之后， 只需简单地 调用该函数就可以执行 ＳＱＬ 语句了。 ３．５．３ 绑定 ＳＱＬ 语句输出变量占位符 图 １０ 所示的作用是将库操作待返回的结果与 用户指定的变量绑定， 其中， ＤＢ－ Ｌｉｂｒａｒｙ 中主要是 ｄｂｂｉｎｄ（ ） 的语法如图 １１。
图 ４ 初始化过程示意图
图 ５ ＳＹＢＡＳＥ 和 ＯＲＡＣＬＥ 编程接口的 ＳＱＬ 语句处理函数对照示意图
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图 ６ 准备 ＳＱＬ 语句函数对照示意图 图 ８ 执行 ＳＱＬ 语句函数对照示意图 图 １０ 绑定 ＳＱＬ 语句输出变量占位符函数对 照示意图
图 ７ 综合得出统一接口准备 ＳＱＬ 语句函数示意图
参数的地址指针 ａｄｄｒ。 ３．５．４ 获取查询结果
获取数据时 ， ＣＴ－ ＬＩＢＲＡＲＹ 使用 ｄｂｒｅｓｕｌｔ （ ） 函 数来获取， 该函数的语法如下：
ＲＥＴＣＯＤＥ ｄｂｎｅｘｔｒｏｗ（ ｄｂｐｒｏｃ） （ 如图 １２） 而 ＯＣＩ 获取数据则通过 ＯＣＩＳｔｍｔＦｅｔｃｈ（ ） 函数来 获取。 对于一般应用， ｎｒｏｗｓ 取 １， 后两个参数取缺省。 对这两个函数进行比较， 可得出图 １２ 中的统 一接口。 ３．５．５ ＳＱＬ 语句输入变量动态绑定操作 ＯＲＡＣＬＥ 数 据 库 支 持 输 入 条 件 或 输 入 变 量 的 动态绑定， 而 ＳＹＢＡＳＥ 数据库并不支持该特性， 因 此输入 变量动态绑 定功能 仅 适 用 于 ＯＲＡＣＬＥ 数 据 库平台。虽然此项功能不具有平台无关性， 但是当 数据库平台 为 ＯＲＡＣＬＥ 数据库 时 ， 建 议 支 持 该 特 性， 因为它可以一定程度上提升系统性能。 ３．６ 异常处理模块 如 图 １３ 所 示 ， 对 于 库 操 作 的 异 常 和 错 误 ， ＯＲＡＣＬＥ 和 ＳＹＢＡＳＥ 定 义 了 不 同 的 处 理 方 式 和 函 数， 统一接口模块通过对相关数据库平台异常处理 函数的调用处理所出现的异常。对于应用层代码来 说只需要关心统一接口函数调用是否成功， 具体的 异常处理已经在不同数据库函数调用时得到了处 理， 并返回错误代码和原因。
图 １ 数据库统一接口在应用软件中的位置
口。因此数据库统一接口实际上包含面向数据库和 面向应用层的两个接口。对于面向数据库层的统一 接口， 需要考虑支持和封装的数据库接口类型， 这 里选择支持 最常用的 ＯＲＡＣＬＥ 数据库下的 ＯＣＩ 接 口和 ＳＹＢＡＳＥ 数据库下的 ＣＴ－ ＬＩＢ 接口。基于模块 化的原则， 在内部将统一接口细分为上下两层， 见 图 ２。
ＯＲＡＣＬＥ 和 ＳＹＢＡＳＥ 数 据 库 对 于 具 体 的 ＳＱＬ 语句处理存在差异， 但是逻辑上都需要数据准备、 数据绑定、语句执行、得到结果等步骤。图 ５ 列出了 他们之间的对应关系。