OCCI程序訪問SQL地理數(shù)據(jù)的一般過程研究

　　對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS）是面向?qū)ο蠹夹g(shù)與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的產(chǎn)物。ORDBMS在原來關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上 ,增加了一些新的特性 ,這些特性對(duì)查詢優(yōu)化影響很大。查詢處理是ORDBMS的重要組成部分 ,它的性能優(yōu)劣將直接影響到DBMS的性能 。在當(dāng)前眾多的ORDBMS中，越來越多的GIS系統(tǒng)采用Oracle Spatial管理地理數(shù)據(jù)。目前訪問Oracle數(shù)據(jù)庫的方式有很多種，而這些方式或因?yàn)樽非笸ㄓ眯远鵂奚?，或因?yàn)椴荒苓m應(yīng)地理數(shù)據(jù)類型特點(diǎn)而無法實(shí)際采用。

　　針對(duì)上述問題，本文探討了通過設(shè)計(jì)OCCI程序訪問Oracle Spatial中地理數(shù)據(jù)的一般過程。由于OCCI程序在代碼級(jí)上具有類級(jí)封裝，因此具有靈活、高效、代碼簡潔、易于理解和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。OCCI在引入面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)技術(shù)后，有利于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步封裝，在封裝邊界上限定軟件元素的共生性，產(chǎn)生更健壯、更可靠和更易維護(hù)的軟件模塊。同時(shí)，本文采用Wrapper模式向外提供一個(gè)簡單一致的界面，降低外部程序?qū)δ軐?shí)現(xiàn)部分的直接依賴。

　　1 幾何對(duì)象在Oracle Spatial中的表示

　　ORACLE SPATIAL 是 Oracle 數(shù)據(jù)庫強(qiáng)大的核心特性，包含了用于存儲(chǔ)矢量數(shù)據(jù)類型、柵格數(shù)據(jù)類型和持續(xù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的原生數(shù)據(jù)類型。ORACLE SPATIAL使得我們能夠在一個(gè)多用戶環(huán)境中部署地理信息系統(tǒng)（GIS），并且與其它企業(yè)數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合起來，統(tǒng)一部署電子商務(wù)、政務(wù)。有了 ORACLE SPATIAL 之后，即可用標(biāo)準(zhǔn)的 SQL 查詢管理我們的空間數(shù)據(jù)……該方案中，能由上述對(duì)象關(guān)系模型所表示的空間對(duì)象被存儲(chǔ)在由用戶定義的數(shù)據(jù)表的單個(gè)數(shù)據(jù)域列中。該數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)類型是幾何對(duì)象類型SDO_GEOMETRY。對(duì)象類型SDO_GEOMETRY的定義如下：

　　CREATE TYPE sdo_geometry AS OBJECT （

　　SDO_GTYPE NUMBER,

　　SDO_SRID NUMBER,

　　SDO_POINT SDO_POINT_TYPE,

　　SDO_ELEM_INFO

　　MDSYS.SDO_ELEM_INFO_ARRAY,

　　SDO_ORDINATES

　　MDSYS.SDO_ORDINATE_ARRAY）；

　　其中：SDO_GTYPE描述地理對(duì)象的類型，SDO_SRID用以確定所采用的坐標(biāo)系，SDO_ELEM_INFO用以定義對(duì)象組成元素的信息。

　　2 OCCI

　　OCCI（Oracle C++ Calling Interface）是Oracle公司推出的專為訪問Oracle數(shù)據(jù)庫的API類庫，它為用戶提供了一個(gè)底層二次開發(fā)環(huán)境。通過OCCI,用戶可以開發(fā)自己的程序，靈活、高效地訪問Oracle數(shù)據(jù)庫，獲取數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持，完成對(duì)數(shù)據(jù)的訪問。

　　2.1 OCCI的優(yōu)勢

　　OCCI本質(zhì)上是對(duì)OCI代碼的類級(jí)封裝。因此在繼承了OCI強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，OCCI在訪問Oracle方面還具有許多新的特性：

　?。?）封裝了復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，提供了一致的調(diào)用接口。代碼簡潔有力，程序易于開發(fā)、理解和維護(hù)。

　?。?）引入面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和編程技術(shù)，使編寫的程序更健壯、可靠、可擴(kuò)展、易復(fù)用和易維護(hù)。

　?。?）由于具有類級(jí)封裝，所以有利于在封裝的邊界上限定軟件元素的共生性，使得開發(fā)的程序更健壯、可靠和易維護(hù)。

　　類級(jí)封裝改變了從前的OCI代碼難理解、難維護(hù)的缺點(diǎn)，為更好地解決軟件中的共生性創(chuàng)造了條件。共生性（connascence）是指在一定的環(huán)境下，軟件元素間為適應(yīng)某種變化、保持正確性而需要進(jìn)行的一些變化。但如果采用正確的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法，可以增強(qiáng)封裝體內(nèi)部的聚合質(zhì)量，降低它們之間的耦合程度，產(chǎn)生封裝邊界內(nèi)共生性最大化、邊界間共生性最小化的較佳設(shè)計(jì)效果。這樣產(chǎn)生的軟件模塊具有健壯、可靠、易擴(kuò)展、易復(fù)用和易維護(hù)的特點(diǎn)。

　　2.2 OCCI應(yīng)用程序生成機(jī)制

　　第三方應(yīng)用程序通過與OCCI類庫進(jìn)行連接生成OCCI應(yīng)用程序（OCCI Application）。通過獲得Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務(wù)（Oracle Database Server）的支持，OCCI應(yīng)用程序支持所有的SQL數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理功能。OCCI應(yīng)用程序生成機(jī)制如圖1所示。

　　2.3 一般對(duì)象訪問流程

　　OCCI進(jìn)行對(duì)象訪問的流程為：（1）采用對(duì)象模式初始化程序環(huán)境。（2）取得對(duì)象的一個(gè)拷貝存到用戶端的緩存中。（3）在該緩存中操縱對(duì)象。（4）如對(duì)該對(duì)象拷貝進(jìn)行了設(shè)置操作，則將該拷貝置為Dirty。（5）如果需要，用修改過的對(duì)象拷貝刷新數(shù)據(jù)庫中的永久對(duì)象。OCCI的一般對(duì)象訪問流程如圖2所示。

　　3 Wrapper Facade模式封裝OCCI代碼

　　3.1 Wrapper Facade的意圖和一般結(jié)構(gòu)

　　Wrapper facade模式的意圖是采用面向?qū)ο箢惖慕涌趯?duì)底層函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，以產(chǎn)生簡潔、健壯、可移植和易復(fù)用的應(yīng)用程序模塊。本文應(yīng)用環(huán)境下，雖然OCCI對(duì)OCI進(jìn)行了類級(jí)別的封裝，但在具體應(yīng)用程序中，開發(fā)人員仍然要根據(jù)應(yīng)用需要編寫OCCI代碼序列。常見的Wrapper facade pattern的應(yīng)用實(shí)例有MFC、ACE以及AWT,它們都封裝了操作系統(tǒng)的C代碼API函數(shù)。

　　圖3和圖4是該模式一般結(jié)構(gòu)示意圖和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)用UML的類圖和順序圖分別表示的情況。模式中主要的成分有：（1）函數(shù)，封裝了已有的底層函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)序列，這個(gè)序列提供一個(gè)內(nèi)聚的功能服務(wù)。（2）包裝界面（Wrapper facade），由包含一個(gè)或多個(gè)類的集合構(gòu)成。這些類封裝了上述函數(shù)及其相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過類中的方法來組織上述函數(shù)。用戶通過對(duì)包裝界面類的方法調(diào)用進(jìn)而獲得對(duì)底層代碼序列的調(diào)用

　　面對(duì)底層代碼，一個(gè)缺乏封裝單元的系統(tǒng)存在共生性泛濫的問題。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)在封裝邊界內(nèi)將共生性最大化，在封裝邊界間將共生性最小化。Wrapper facade模式正體現(xiàn)了這種思想。它實(shí)際上是軟件設(shè)計(jì)中不斷重復(fù)的一條分類準(zhǔn)則，即將相似的東西放在一起，將不相似的東西分開存放。分類后的模塊功能專一、變更波動(dòng)小，這樣就產(chǎn)生了健壯、可靠、易復(fù)用和易維護(hù)的代碼結(jié)構(gòu)。

3.2 采用Wrapper Facade Pattern的一般步驟

　　采用Wrapper facade模式主要是一種分類的思路。利用界面類實(shí)現(xiàn)各個(gè)代碼序列的封裝一般分為以下三個(gè)步驟：

　?。?）對(duì)現(xiàn)有的函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，確定它們之間內(nèi)聚的抽象和關(guān)系（cohesive abstractions and relationships）。

　　（2）按以上分析和劃分，實(shí)現(xiàn)具體分組，將相關(guān)底層函數(shù)和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)序列用類的結(jié)構(gòu)聚集起來，以類的方法和形式存在。

　　（3）定義對(duì)應(yīng)的異常處理機(jī)制。

　　4 設(shè)計(jì)OCCI程序訪問Spatial的一般過程

　　結(jié)合用Wrapper facade pattern進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般步驟，設(shè)計(jì)OCCI程序訪問Spatial的一般過程可以分為以下三個(gè)步驟：

　?。?）分析需要完成的功能，確定OCCI函數(shù)及其相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)序列的內(nèi)聚分組。

　　一個(gè)OCCI程序大致要完成以下功能：

　?、俳⒑蛿嚅_數(shù)據(jù)鏈路連接。

　?、趶臄?shù)據(jù)表中選取一條記錄。

　?、巯驍?shù)據(jù)表中插入一條記錄。

　?、芟驍?shù)據(jù)表中更新一條記錄。

　?、輳臄?shù)據(jù)表中刪除一條記錄。

　?、拊O(shè)置地理幾何對(duì)象內(nèi)容。

　　以上除設(shè)置地理幾何對(duì)象內(nèi)容功能外，其余功能可歸為事務(wù)處理類。從功能內(nèi)聚來看，至少要有三個(gè)類分別完成事務(wù)處理、對(duì)象設(shè)置以及異常處理。

　?。?）實(shí)現(xiàn)具體分組，定義內(nèi)聚的類（cohesive classes），將函數(shù)序列封裝到類的方法中。

　　一個(gè)OCCI程序中可以定義二個(gè)類。類address_obj負(fù)責(zé)對(duì)對(duì)象內(nèi)容賦值，類occipobj負(fù)責(zé)事務(wù)處理。具體定義形式如下：

　　//設(shè)置對(duì)象值

　　class address_obj :public sdo_geometry

　　{

　　public :

　　address_obj（sdo_geometry類型對(duì)應(yīng)的參數(shù)）

　　{　　　//產(chǎn)生一個(gè)address_obj的實(shí)例}

　　} ;

　　其中，sdo_geometry是按spatial中MDSYS.SDO_Geometry生成的對(duì)應(yīng)C++類。

　　//事務(wù)操作

　　class occipobj

　　{private :

　　//屬性數(shù)據(jù)

　　public :

　　occipobj（string UserName,string Password,string DBLink）；

　　//構(gòu)造函數(shù)建立數(shù)據(jù)連接

　　occipobj（）；//析構(gòu)函數(shù)斷開數(shù)據(jù)連接

　　setTableName（″數(shù)據(jù)表名″）；

　　//選擇當(dāng)前操作的數(shù)據(jù)表

　　sdo_geometry*GetOneRow（選取信息）；

　　//選取一條記錄

　　InsertRow（插入信息）；//插入一條記錄

　　};

　?。?）考慮異常處理，即考慮類address_obj和occipobj捕獲異常后的異常處理。

　　5 應(yīng)用舉例

　　下面給出使用上述一般設(shè)計(jì)過程產(chǎn)生的OCCI主程序，在進(jìn)行地理數(shù)據(jù)操作（如寫入、讀出）時(shí)的一個(gè)實(shí)例。

　　void main（void）

　　{string user=″username″；

　　string passwd=″password″；

　　string db=″database_path″；

　　try {

　　occipobj*demo=new occipobj（user,passwd,db）；

　　demo->setTableName（″數(shù)據(jù)表名″）；

　　/*寫入之前要構(gòu)造一個(gè)具體的對(duì)象*/

　　sdo_geometry obj（……）；

　　demo->insertRow（obj,其他信息）；

　　/*讀出時(shí)，首先獲取Mdsys.sdo_geometry字段的定位信息，

　　一般用指針來表示*/

　　sdo_geometry*pObj=demo->GetOneRow（定位信息）；

　　/*在這里可以對(duì)pObj進(jìn)行必要的操作*/

　　delete （demo）；}

　　catch（SQLException sqlExcp）

　　{cerr″：″

　　sage（） 《 endl;}

　　catch（exception excp）

　　{cerr 《 excp.what（） 《 endl;

　　}}

　　由此看出經(jīng)過Wrapper facade封裝得到的代碼結(jié)構(gòu)簡潔清晰，更易理解和維護(hù)。

　　6 結(jié) 論

　　本文提出了OCCI程序設(shè)計(jì)的一般步驟，并給出了一般的應(yīng)用情況。采用本文的一般過程設(shè)計(jì)的OCCI程序約束了軟件結(jié)構(gòu)中共生性的問題，使得產(chǎn)生的代碼具有簡潔清晰、健壯、易理解、易擴(kuò)展、易復(fù)用和易維護(hù)的特點(diǎn)。