【系统架构设计师】十九、层次式架构设计理论与实践②

四、数据访问层设计

4.1 数据访问模式

4.2 工厂模式在数据库访问层的应用

4.3 JavaBean中使用 JDBC 方式进行事务处理

4.4 连接对象管理设计

五、数据架构规划与设计

四、数据访问层设计

4.1 数据访问模式

数据访问模式有 5 种，分别是：在线访问、Data Access Object、Data Transfer Object、离线数据模式、对象/关系映射(Object/Relation Mapping)。

（1）在线访问：最常用的方式。访问占用一个数据库连接，读取数据，每个数据库操作都会通过这个连接不断地与后台的数据源进行交互。如下左侧图。

（2）Data Access Object：DAO 是标准 J2EE 设计模式，这种方式将底层数据访问操作与高层业务逻辑分离开。一个典型的 DAO 实现通常会有一个 DAO 工厂类、一个 DAO 接口、一个实现了DAO 接口的具体类、数据传输对象。如下右侧图。

（3）Data Transfer Object：DTO 属于 EJB 设计模式之一。DTO 是一组对象或容器，需要跨越不同的进程或是网络的边界来传输数据。

（4）离线数据模式：离线数据模式是以数据为中心，数据从数据源获取之后，将按照某种预定义的结构存放在系统中，成为应用的中心。这种方式对数据的各种操作独立于各种与后台数据源之间的连接或是事务。

（5）对象/关系映射：这种方式利用工具或平台能够帮助将应用程序中的数据转换成关系型数据库中的记录；或是将关系数据库中的记录转换成应用程序中代码便于操作的对象。

4.2 工厂模式在数据库访问层的应用

首先定义一个操纵数据库的接口DataAccess，然后根据数据库的不同，由类工厂决定实例化哪个类。

public interface DataAccess {DatabaseType DatabaseType{get;}     //数据库类型IDbConnection DbConnection{get;}    //得到数据库连接void Open();                        //打开数库连接void Close();                       //关闭数据库连接IDbTransaction BeginTransaction();  //开始一个事务int ExecuteNonQuery(string commandText);//执行 Sql语句DataSet ExecuteDataset(string commandText);//执行 Sql,返回DataSet
}

因为DataAccess的具体实现类有一些共同的方法，所以先从DataAccess实现一个抽象的
AbstractDataAccess类，包含一些公用方法。然后，分别为SQL Server、Oracle和 OleDb 数据库
编写三个数据访问的具体实现类。

public sealed class MSSqlDataAccess :AbstractDataAccess{…//具体实现代码
}
public class oleDbDataAccess :AbstractDataAccess{…//具体实现代码
}
public class oracleDataAccess :AbstractDataAccess{…//具体实现代码
}

现在已经完成了所要的功能，下面需要创建一个Factory类，来实现自动数据库切换的管理。这个类很简单，主要的功能就是根据数据库类型，返回适当的数据库操纵类。

public sealed class DataAccessFactory {private DataAccessFactory() {}private static PersistenceProperty defaultPersistenceProperty;public static PersistenceProperty DefaultPersistenceProperty{get {return defaultPersistenceProperty;}set {defaultPersistenceProperty = value;}}public static DataAccess CreateDataAccess(PersistenceProperty pp) {DataAccess dataAccess;switch (pp.DatabaseType) {case (DatabaseType.MSSQLServer):dataAccess = new MSSqlDataAccess(pp.ConnectionString);break;case (DatabaseType.Oracle):dataAccess = new OracleDataAccess(pp.ConnectionString);break;case (DatabaseType.OleDBSupported):dataAccess = new OleDbDataAccess(pp.ConnectionString);break;}return dataAccess;}public static DataAccess CreateDataAccess() {return CreateDataAccess(defaultPersistenceProperty);}
}

4.3 JavaBean中使用 JDBC 方式进行事务处理

事务是现代数据库理论中的核心概念之一。如果一组处理步骤或者全部发生或者一步也不执行，我们称该组处理步骤为一个事务。当所有的步骤像一个操作一样被完整地执行，我们称该事务被提交。

在JDBC 中怎样将多个SQL 语句组合成一个事务呢?在JDBC 中，打开一个连接对象Connection 时，默认是 auto-commit 模式，每个SQL 语句都被当作一个事务，即每次执行一个语句，都会自动地得到事务确认。为了能将多个 SQL 语句组合成一个事务，要将 auto-commit 模式屏蔽掉。在 auto-commit 模式屏蔽掉之后，如果不调用 commit() 方法， SQL 语句不会得到事务确认。在最近一次 commit() 方法调用之后的所有SQL 会在方法 commit() 调用时得到确认。

4.4 连接对象管理设计

连接对象管理设计：通过资源池解决资源频繁分配、释放所造成的问题。

建立连接池的第一步，就是要建立一个静态的连接池。所谓静态，是指池中的连接是在系统初始化时就分配好的，并且不能够随意关闭。Java 中给我们提供了很多容器类，可以方便地用来构建连接池，如Vector、Stack 等。在系统初始化时，根据配置创建连接并放置在连接池中，以后所使用的连接都是从该连接池中获取的，这样就可以避免连接随意建立、关闭造成的开销。

有了这个连接池，下面就可以提供一套自定义的分配、释放策略。当客户请求数据库连接时，首先看连接池中是否有未分配出去的连接。如果存在空闲连接则把连接分配给客户，并标记该连接为己分配。若连接池中没有空闲连接，就在已经分配出去的连接中，寻找一个合适的连接给客户，此时该连接在多个客户间复用。

当客户释放数据库连接时，可以根据该连接是否被复用，进行不同的处理。如果连接没有使用者，就放入到连接池中，而不是被关闭。

五、数据架构规划与设计

数据库设计与XML 设计融合：XML 正在成为Internet上数据描述和交换的标准，并且将来会代替 HTML 而成为 Web 上保存数据的主要格式。

XML 文档分为两类：

①是以数据为中心的文档，这种文档在结构上是规则的，在内容上是同构的，具有较少的混合内容和嵌套层次，人们只关心文档中的数据而并不关心数据元素的存放顺序，这种文档简称为数据文档，它常用来存储和传输 Web 数据。
②是以文档为中心的文档，这种文档的结构不规则，内容比较零散，具有较多的混合内容，并且元素之间的顺序是有关的，这种文档常用来在网页上发布描述性信息、产品性能介绍和 E-mail信息等。

XML 文档的存储方式有两种：基于文件的存储方式和数据库存储方式。

①基于文件的存储方式。基于文件的存储方式是指将XML 文档按其原始文本形式存储，主要存储技术包括操作系统文件库、通用文档管理系统和传统数据库的列(作为二进制大对象 BLOB 或字符大对象 CLOB)。这种存储方式需维护某种类型的附加索引，以建立文件之间的层次结构。基于文件的存储方式的特点：无法获取 XML 文档中的结构化数据；通过附加索引可以定位具有某些关键字的 XML 文档，一旦关键字不确定，将很难定位；查询时，只能以原始文档的形式返回，即不能获取文档内部信息；文件管理存在容量大、管理难的缺点。
②数据库存储方式。数据库在数据管理方面具有管理方便、存储占用空间小、检索速度快、修改效率高和安全性好等优点。一种比较自然的想法是采用数据库对 XML 文档进行存取和操作，这样可以利用相对成熟的数据库技术处理 XML 文档内部的数据。数据库存储方式的特点：能够管理结构化和半结构化数据；具有管理和控制整个文档集合本身的能力；可以对文档内部的数据进行操作；具有数据库技术的特性，如多用户、并发控制和一致性约束等；管理方便，易于操作。

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