數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-11-20 16:30:02 | 來源：信息時代

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    數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā) : 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)遵循信息系統(tǒng)開發(fā)的一般理論與方法是信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用形式之一。
在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)過程中數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分析是整個應(yīng)用開發(fā)工作的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分析的作用是對現(xiàn)實世界概念的抽象化,構(gòu)建符合要求的數(shù)據(jù)模型。為了保證正確性,全局數(shù)據(jù)模型必須支持所有局部用戶的數(shù)據(jù)視圖。數(shù)據(jù)模型有多種,關(guān)系數(shù)據(jù)模型對于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計尤為重要,因為它是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的標準; 同時它也是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計問題可以簡單地描述為: 如何為存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)設(shè)計合適的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的作用是將業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換為優(yōu)化的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表就是從實體轉(zhuǎn)換而來的,實體是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分類,模式是存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的對象集合。通常,在數(shù)據(jù)庫中存在一個或多個模式。在完成數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計之后,必須考慮數(shù)據(jù)庫安全性方面的問題,顧及數(shù)據(jù)庫在實現(xiàn)后可能出現(xiàn)的更改。在設(shè)計過程中還要不斷地優(yōu)化設(shè)計方法,以及解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行中的重組和重構(gòu)問題。同時,設(shè)計的規(guī)范化非常重要,因為它是用來檢查關(guān)系設(shè)計質(zhì)量的技術(shù)。
最初運行在網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般基于主機/終端模式,系統(tǒng)中幾乎所有的計算都由大型主機來完成,終端只是單純作為一種輸入輸出設(shè)備。20世紀80年代末,人們提出了客戶機/服務(wù)器(client/server,C/S)架構(gòu)。由于這種架構(gòu)模式比較適用于局域網(wǎng)運行環(huán)境,因此,逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。隨著應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大以及Internet的迅速發(fā)展和普及,傳統(tǒng)的兩層客戶機/服務(wù)器架構(gòu)的缺陷逐漸顯露出來,人們又在此基礎(chǔ)上提出了三層及多層客戶機/服務(wù)器體系架構(gòu),其中最具代表性的是瀏覽器/服務(wù)器(browser/server,B/S)模式。
隨著分布式計算模式的普及,網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在企業(yè)的分布式計算環(huán)境中,異構(gòu)性是一個十分明顯的特點。在這樣的異構(gòu)環(huán)境下,分布對象計算(distributed object computing,DOC)技術(shù)和標準的研究就成為當前關(guān)注的熱點之一。三種分布對象計算技術(shù)成為中間件技術(shù)的主流,即:Sun公司的企業(yè)Java Beans/Java 2企業(yè)版(EJB/J2EE),Microsoft公司的組件對象模型/分布式集成網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)(COM+/DNA)以及OMG組織的公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)/對象管理體系結(jié)構(gòu)(CORBA/OMA)。中間件技術(shù)各有特點,但研究思路基本上是一致的,即建立標準化的對象請求代理,屏蔽網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計算平臺、操作系統(tǒng)、編程語言、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)性和復雜性,使分布在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用系統(tǒng)能夠協(xié)同工作,為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供通用的高級網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)以及與應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的增值服務(wù)。
進入21世紀后,隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷發(fā)展,面向服務(wù)的體系架構(gòu)又逐漸成為新的研究與應(yīng)用熱點。Web服務(wù)的優(yōu)勢在于有效的互操作性,它允許在一個平臺上用某一種語言編寫的應(yīng)用程序可以使用在另一個完全不同的平臺上。Web服務(wù)具有廣闊的應(yīng)用前景,Microsoft的.NET框架、Sun的開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(Sun ONE)架構(gòu)等都是Web服務(wù)平臺的具體實現(xiàn)。
在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間應(yīng)該是相互獨立的。當這種獨立性越高時,數(shù)據(jù)的共享程度也就越高,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的設(shè)計也就更為靈活。因此,在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)中,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間的接口設(shè)計占有重要地位。在通用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)接口問世之前,應(yīng)用程序一般通過嵌入式SQL訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(dataBase management system,DBMS)。嵌入式SQL使得SQL和通用編程語言集成,一個DBMS專用的預處理器將嵌入式SQL語言轉(zhuǎn)化成宿主語言中的函數(shù)調(diào)用。20世紀90年代,分別出現(xiàn)了開放數(shù)據(jù)庫連接(open database connectivity,ODBC)和Java數(shù)據(jù)庫連接(java database connectivity,JDBC)兩種通用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)接口。ODBC與JDBC都將數(shù)據(jù)庫的功能以標準接口的形式呈現(xiàn)給應(yīng)用程序開發(fā)者。與嵌入式SQL不同的是,ODBC與JDBC可以讓一段可執(zhí)行代碼去訪問不同的DBMS,而不需要重新編譯。因此,嵌入式SQL是在源代碼級對DBMS獨立的,而采用ODBC與JDBC的應(yīng)用程序則在源代碼級和可執(zhí)行代碼級都獨立于DBMS。作為面向?qū)ο蠹夹g(shù)在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)接口中的成功應(yīng)用,Microsoft公司發(fā)布的基于COM技術(shù)的OLE DB封裝了數(shù)據(jù)服務(wù)器功能的面向?qū)ο蟮慕涌?易于被開發(fā)人員使用。在此基礎(chǔ)上,Microsoft公司又推出了(activeX data object,ADO)活動數(shù)據(jù)對象接口,其本質(zhì)是使用OLE DB的一組對象。
實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的工具可以分為設(shè)計工具、建模工具和編程工具等幾大類。20世紀90年代,可視化計算機輔助軟件工程(computer aided software engeineering,CASE)工具軟件的出現(xiàn),極大地提高了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計效率。CASE的一個基本思想就是提供一組能夠自動覆蓋軟件開發(fā)生命周期各個階段的、集成的、提高軟件生產(chǎn)率及可靠性的工具。基于可視化CASE工具,開發(fā)者可以把注意力集中在業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)流程上,通過操作界面元素,由開發(fā)工具自動生成應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)庫建模工具有很多,其中比較著名的有Sybase公司的Power Designer和CA公司的ER Win。Power Designer致力于采用基于實體-關(guān)系(entity-relationship,E-R)的數(shù)據(jù)模型,分別從概念數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型兩個層次對數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。ER Win也是采用E-R模型,在一個實體中,不同的屬性類型采用可定制的圖標顯示,實體與實體的聯(lián)系一目了然。另一方面,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的編程工具層出不窮,僅Web服務(wù)器端的腳本開發(fā)與運行工具就有ASP、JSP、PHP等。其中,可視化集成開發(fā)環(huán)境(integrated development environment,IDE)工具一直是編程軟件的競爭熱點。自Microsoft公司推出第一款Windows環(huán)境下的可視化IDE工具Visual BASIC以來,10多年間產(chǎn)品迭出。其中比較著名的有:Microsoft公司的VC、C#.NET,Borland公司的Delphi、C++ Builder、JBuilder、Kylix,PowerSoft公司的PowerBuilder以及Oracle公司的Forms Builder等。進入21世紀,開放源代碼浪潮席卷全球,采用開放式插件結(jié)構(gòu)的Eclipse、Net Beans等集成開發(fā)平臺將迅速成為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的主流工具。
數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的安全需求可以歸納為完整性、保密性和可用性三個方面。數(shù)據(jù)庫的完整性主要包括邏輯完整性(即語義與操作的完整性)和物理完整性;數(shù)據(jù)庫的保密性是指不允許未經(jīng)授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)庫的可用性是指不應(yīng)拒絕授權(quán)用戶對數(shù)據(jù)庫的正常操作,同時保證系統(tǒng)的運行效率并提供用戶友好的人機交互。一般來說,數(shù)據(jù)庫的保密性和可用性是一對矛盾,應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)需要在這兩者之間尋求平衡點。
數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)測試工具主要包括測試管理、功能測試、性能測試等軟件產(chǎn)品。其中比較常用的有IBM Rational系列測試工具、CompuWare公司的QALoad以及開放源代碼的Apache JMeter等。這些測試工具都提供了集成測試解決方案,包括一整套自動化測試和缺陷跟蹤工具,可以記錄并回放能識別業(yè)務(wù)應(yīng)用程序?qū)ο蟮臏y試腳本,對在各種獨立開發(fā)環(huán)境中開發(fā)的應(yīng)用程序,創(chuàng)建、修改并執(zhí)行功能測試、回歸測試、整合測試及壓力測試。
通過以上的分析可以看出,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)是數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容,具有較強的理論與實踐意義。本篇將分別對數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中間件、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)庫安全測試等內(nèi)容做全面深入的闡述,介紹其發(fā)展歷史、基本原理、典型應(yīng)用及最新技術(shù)進展。