SQLite轻量级最佳数据库 原理分析和开发应用.docx
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SQLite轻量级最佳数据库原理分析和开发应用
SQLite(轻量级最佳数据库)原理分析和开发应用
概述
SQLite介绍
自几十年前出现的商业应用程序以来,数据库就成为软件应用程序的主要组成部分。
正与数据库管理系统非常关键一样,它们也变得非常庞大,并占用了相当多的系统资源,增加了管理的复杂性。
随着软件应用程序逐渐模块模块化,一种新型数据库会比大型复杂的传统数据库管理系统更适应。
嵌入式数据库直接在应用程序进程中运行,提供了零配置(zero-configuration)运行模式,并且资源占用非常少。
SQLite是一个开源的嵌入式关系数据库,它在2000年由D.RichardHipp发布,它的减少应用程序管理数据的开销,SQLite可移植性好,很容易使用,很小,高效而且可靠。
SQLite嵌入到使用它的应用程序中,它们共用相同的进程空间,而不是单独的一个进程。
从外部看,它并不像一个RDBMS,但在进程内部,它却是完整的,自包含的数据库引擎。
嵌入式数据库的一大好处就是在你的程序内部不需要网络配置,也不需要管理。
因为客户端和服务器在同一进程空间运行。
SQLite的数据库权限只依赖于文件系统,没有用户帐户的概念。
SQLite有数据库级锁定,没有网络服务器。
它需要的内存,其它开销很小,适合用于嵌入式设备。
你需要做的仅仅是把它正确的编译到你的程序。
架构(architecture)
SQLite采用了模块的设计,它由三个子系统,包括8个独立的模块构成。
接口(Interface)
接口由SQLiteCAPI组成,也就是说不管是程序、脚本语言还是库文件,最终都是通过它与SQLite交互的(我们通常用得较多的ODBC/JDBC最后也会转化为相应CAPI的调用)。
编译器(Compiler)
在编译器中,分词器(Tokenizer)和分析器(Parser)对SQL进行语法检查,然后把它转化为底层能更方便处理的分层的数据结构---语法树,然后把语法树传给代码生成器(codegenerator)进行处理。
而代码生成器根据它生成一种针对SQLite的汇编代码,最后由虚拟机(VirtualMachine)执行。
虚拟机(VirtualMachine)
架构中最核心的部分是虚拟机,或者叫做虚拟数据库引擎(VirtualDatabaseEngine,VDBE)。
它和Java虚拟机相似,解释执行字节代码。
VDBE的字节代码由128个操作码(opcodes)构成,它们主要集中在数据库操作。
它的每一条指令都用来完成特定的数据库操作(比如打开一个表的游标)或者为这些操作栈空间的准备(比如压入参数)。
总之,所有的这些指令都是为了满足SQL命令的要求(关于VM,后面会做详细介绍)。
后端(Back-End)
后端由B-树(B-tree),页缓存(pagecache,pager)和操作系统接口(即系统调用)构成。
B-tree和pagecache共同对数据进行管理。
B-tree的主要功能就是索引,它维护着各个页面之间的复杂的关系,便于快速找到所需数据。
而pager的主要作用就是通过OS接口在B-tree和Disk之间传递页面。
SQLite的特点(SQLite’sFeaturesandPhilosophy)
零配置(ZeroConfiguration)
可移植(Portability):
它是运行在Windows,Linux,BSD,MacOSX和一些商用Unix系统,比如Sun的Solaris,IBM的AIX,同样,它也可以工作在许多嵌入式操作系统下,比如QNX,VxWorks,PalmOS,Symbin和WindowsCE。
Compactness:
SQLite是被设计成轻量级,自包含的。
oneheaderfile,onelibrary,andyou’rerelational,noexternaldatabaseserverrequired
简单(Simplicity)
灵活(Flexibility)
可靠(Reliability):
SQLite的核心大约有3万行标准C代码,这些代码都是模块化的,很容易阅读。
事务(Transaction)
事务的周期(TransactionLifecycles)
程序与事务之间有两件事值得注意:
A、哪些对象在事务下运行——这直接与API有关。
B、事务的生命周期,即什么时候开始,什么时候结束以及它在什么时候开始影响别的连接(这点对于并发性很重要)——这涉及到SQLite的具体实现。
一个连接(connection)可以包含多个(statement),而且每个连接有一个与数据库关联的B-tree和一个pager。
Pager在连接中起着很重要的作用,因为它管理事务、锁、内存缓存以及负责崩溃恢复(crashrecovery)。
当你进行数据库写操作时,记住最重要的一件事:
在任何时候,只在一个事务下执行一个连接。
这些回答了第一个问题。
一般来说,一个事务的生命和statement差不多,你也可以手动结束它。
默认情况下,事务自动提交,当然你也可以通过BEGIN..COMMIT手动提交。
接下来就是锁的问题。
关于这个图有以下几点值得注意:
A、一个事务可以在UNLOCKED,RESERVED或EXCLUSIVE三种状态下开始。
默认情况下在UNLOCKED时开始。
B、白色框中的UNLOCKED,PENDING,SHARED和RESERVED可以在一个数据库的同一时存在。
C、从灰色的PENDING开始,事情就变得严格起来,意味着事务想得到排斥锁(EXCLUSIVE)(注意与白色框中的区别)。
虽然锁有这么多状态,但是从体质上来说,只有两种情况:
读事务和写事务。
读者可以从http:
//www.sqlite.org/下载SQLite3.3.4的版本
Cmd进入命令行
创建数据库文件:
>SQLite3d:
\test.db回车
就生成了一个test.db在d盘。
这样同时也SQLite3挂上了这个test.db
用.help可以看看有什么命令
>.help回车即可
看看有创建了多少表
>.tables
看表结构
>.schema表名
看看目前挂的数据库
>.database
如果要把查询输出到文件
>.output文件名
>查询语句;
把查询结果用屏幕输出
>.outputstdout
把表结构输出,同时索引也会输出
>.dump表名
退出
>.exit或者.quit
从
下载了安装,在安装目录中存在System.Data.SQLite.dll
我们只需要拷贝这个文件到引用目录,并添加引用即可对SQLite数据库操作了
所有的A对象都是以SQLite开头的,比如SQLiteConnection
连接串只需要如下方式
DataSource=d:
\test.db或者DataSource=test.db--应用在和应用程序或者.net能够自动找到的目录
剩下的就很简单了~~
SQL语法
由于以前用SQLServer或者ISeries,所以DDL的语法很汗颜
创建一个单个PrimaryKey的table
CREATETABLE [Admin](
[UserName][nvarchar](20) PRIMARYKEYNOTNULL,
[Password][nvarchar](50) NOTNULL,
[Rank][smallint]NOTNULL,
[MailServer][nvarchar](50) NOTNULL,
[MailUser][nvarchar](50) NOTNULL,
[MailPassword][nvarchar](50) NOTNULL,
[Mail][nvarchar](50) NOTNULL
);
创建一个多个PrimaryKey的table
CREATETABLE [CodeDetail](
[CdType][nvarchar](10) NOTNULL,
[CdCode][nvarchar](20) NOTNULL,
[CdString1][ntext] NOTNULL,
[CdString2][ntext] NOTNULL,
[CdString3][ntext] NOTNULL,
PRIMARYKEY(CdType,CdCode)
);
创建索引
CREATE INDEX[IX_Account]ON [Account]([IsCheck],[UserName]);
还可以视图等等。
SQLite分页查询
写法1:
SELECT*FROMTABLE1LIMIT 20OFFSET20;
写法2:
SELECT*FROMTABLE1LIMIT20,20;
SQLite文件的压缩
在多次删除数据、插入数据、更新数据后,数据库体积增大,但实际有效数据量很小,则需要对数据库进行压缩、整理,把已经删除的数据从物理文件中移除。
调用一下SQL命令即可:
VACUUM
VACUUM的实现
数据插入与更新
使用REPLACE替代INSERT、UPDATE命令。
在无满足条件记录,则执行Insert,有满足条件记录,则执行UPDATE。
REPLACEINTOTABLE1(col1,col2,col3)VALUES(val1,val2,val3);
InsertorReplaceInto和ReplaceInto的效果是一样的上面这句话也可以这样写
InsertorReplaceINTOTABLE1(col1,col2,col3)VALUES(val1,val2,val3);
字符编码转换
sqlite3的源码中,提供了utf8ToUnicode()、unicodeToUtf8()、mbcsToUnicode()、unicodeToMbcs()、sqlite3_win32_mbcs_to_utf8()、utf8ToMbcs()等8个函数进行字符在不同编码间的转换,但未在sqlite3.def、sqlite3.h文件中列出,即未对外公开。
这些函数中,都使用了MultiByteToWideChar()、WideCharToMultiByte()两个函数实现字符间转换。
开发示例
usingSystem;
usingSystem.Data;
usingSystem.Data.SQLite;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.IO;
namespaceFileSystemWatcthrDemo.DataHelper
{
publicclassSqLiteHelper
{
///
///ConnectionString样例:
Datasource=Test.db3;Pooling=true;FailIfMissing=false
///
publicstaticstringConnectionString
{
get
{
return@"Datasource="+DataBasePath+";";
}
set{thrownewNotImplementedException();}
}
publicstaticstringDataBasePath
{
get{return"SpringYang.db";};
}
privatestaticobjectlockObject=newobject();
privatestaticvoidPrepareCommand(SQLiteCommandcmd,SQLiteConnectionconn,stringcmdText,List
{
if(conn.State!
=ConnectionState.Open)
conn.Open();
cmd.Parameters.Clear();
cmd.Connection=conn;
cmd.CommandText=cmdText;
cmd.CommandType=CommandType.Text;
cmd.CommandTimeout=30;
foreach(varparameterinparameters)
{
cmd.Parameters.Add(parameter);
}
}
publicstaticDataSetExecuteQuery(stringcmdText,List
{
lock(lockObject)
{
using(SQLiteConnectionconn=newSQLiteConnection(ConnectionString))
{
using(SQLiteCommandcommand=newSQLiteCommand())
{
DataSetds=newDataSet();
PrepareCommand(command,conn,cmdText,parameters);
SQLiteDataAdapterda=newSQLiteDataAdapter(command);
da.Fill(ds);
returnds;
}
}
}
}
publicstaticintExecuteNonQuery(stringcmdText,List
{
lock(lockObject)
{
using(SQLiteConnectionconn=newSQLiteConnection(ConnectionString))
{
using(SQLiteCommandcommand=newSQLiteCommand())
{
PrepareCommand(command,conn,cmdText,parameters);
returncommand.ExecuteNonQuery();
}
}
}
}
publicstaticSQLiteDataReaderExecuteReader(stringcmdText,List
{
lock(lockObject)
{
SQLiteConnectionconn=newSQLiteConnection(ConnectionString);
SQLiteCommandcommand=newSQLiteCommand();
PrepareCommand(command,conn,cmdText,parameters);
SQLiteDataReadersqLiteDataReader=command.ExecuteReader();
returnsqLiteDataReader;
}
}
publicstaticobjectExecuteScalar(stringcmdText,List
{
lock(lockObject)
{
using(SQLiteConnectionconn=newSQLiteConnection(ConnectionString))
{
using(SQLiteCommandcommand=newSQLiteCommand())
{
PrepareCommand(command,conn,cmdText,parameters);
returncommand.ExecuteScalar();
}
}
}
}
publicstaticvoidCreateDataBase()
{
if(!
File.Exists(DataBasePath))
SQLiteConnection.CreateFile(DataBasePath);
CreateTable();
}
publicstaticvoidCreateTable()
{
ExecuteNonQuery(CodeDetailTabale,null);
}
privatestaticstringCodeDetailTabale
{
get
{
return@"CREATETABLE[CodeDetail](
[CdType][nvarchar](10)NOTNULL,
[CdCode][nvarchar](20)NOTNULL,
[CdString1][ntext]NOTNULL,
[CdString2][ntext]NOTNULL,
[CdString3][ntext]NOTNULL,
PRIMARYKEY(CdType,CdCode)
);";
}
}
}
}
示例讲解
A、使用到自己定义的锁private staticobjectlockObject=newobject();
B、使用完连接后都进行关闭操作。
使用了using
C、创建数据库命令:
SQLiteConnection.CreateFile(DataBasePath);
最后再讲解个InsertorReplaceinto的经典用法
InsertorReplaceINTOUser(ID,Name,Age)Selectold.ID,new.Name,new.AgeFrom
(select'SpringYang'asName,'25'asAge)asnewleftjoin(SelectID,NamefromUserwhereName='SpringYang')asoldonold.Name=new.Name
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