OCCI程序訪(fǎng)問(wèn)SQL地理數據的一般過(guò)程研究

　　對象關(guān)系數據庫管理系統（ORDBMS）是面向對象技術(shù)與傳統的關(guān)系數據庫相結合的產(chǎn)物。ORDBMS在原來(lái)關(guān)系數據庫的基礎上 ,增加了一些新的特性 ,這些特性對查詢(xún)優(yōu)化影響很大。查詢(xún)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 。在當前眾多的ORDBMS中，越來(lái)越多的GIS系統采用Oracle Spatial管理地理數據。目前訪(fǎng)問(wèn)Oracle數據庫的方式有很多種，而這些方式或因為追求通用性而犧牲效率，或因為不能適應地理數據類(lèi)型特點(diǎn)而無(wú)法實(shí)際采用。

　　針對上述問(wèn)題，本文探討了通過(guò)設計OCCI程序訪(fǎng)問(wèn)Oracle Spatial中地理數據的一般過(guò)程。由于OCCI程序在代碼級上具有類(lèi)級封裝，因此具有靈活、高效、代碼簡(jiǎn)潔、易于理解和維護的優(yōu)點(diǎn)。OCCI在引入面向對象分析和設計技術(shù)后，有利于實(shí)現進(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、更可靠和更易維護的軟件模塊。同時(shí)，本文采用Wrapper模式向外提供一個(gè)簡(jiǎn)單一致的界面，降低外部程序對功能實(shí)現部分的直接依賴(lài)。

　　1 幾何對象在Oracle Spatial中的表示

　　ORACLE SPATIAL 是 Oracle 數據庫強大的核心特性，包含了用于存儲矢量數據類(lèi)型、柵格數據類(lèi)型和持續拓撲數據的原生數據類(lèi)型。ORACLE SPATIAL使得我們能夠在一個(gè)多用戶(hù)環(huán)境中部署地理信息系統（GIS），并且與其它企業(yè)數據有機結合起來(lái)，統一部署電子商務(wù)、政務(wù)。有了 ORACLE SPATIAL 之后，即可用標準的 SQL 查詢(xún)管理我們的空間數據……該方案中，能由上述對象關(guān)系模型所表示的空間對象被存儲在由用戶(hù)定義的數據表的單個(gè)數據域列中。該數據域的數據類(lèi)型是幾何對象類(lèi)型SDO_GEOMETRY。對象類(lèi)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描述地理對象的類(lèi)型，SDO_SRID用以確定所采用的坐標系，SDO_ELEM_INFO用以定義對象組成元素的信息。

　　2 OCCI

　　OCCI（Oracle C++ Calling Interface）是Oracle公司推出的專(zhuān)為訪(fǎng)問(wèn)Oracle數據庫的API類(lèi)庫，它為用戶(hù)提供了一個(gè)底層二次開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)OCCI,用戶(hù)可以開(kāi)發(fā)自己的程序，靈活、高效地訪(fǎng)問(wèn)Oracle數據庫，獲取數據庫管理系統的支持，完成對數據的訪(fǎng)問(wèn)。

　　2.1 OCCI的優(yōu)勢

　　OCCI本質(zhì)上是對OCI代碼的類(lèi)級封裝。因此在繼承了OCI強大功能的基礎上，OCCI在訪(fǎng)問(wèn)Oracle方面還具有許多新的特性：

　?。?）封裝了復雜的實(shí)現細節，提供了一致的調用接口。代碼簡(jiǎn)潔有力，程序易于開(kāi)發(fā)、理解和維護。

　?。?）引入面向對象的設計和編程技術(shù)，使編寫(xiě)的程序更健壯、可靠、可擴展、易復用和易維護。

　?。?）由于具有類(lèi)級封裝，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(kāi)發(fā)的程序更健壯、可靠和易維護。

　　類(lèi)級封裝改變了從前的OCI代碼難理解、難維護的缺點(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對象設計方法，可以增強封裝體內部的聚合質(zhì)量，降低它們之間的耦合程度，產(chǎn)生封裝邊界內共生性最大化、邊界間共生性最小化的較佳設計效果。這樣產(chǎn)生的軟件模塊具有健壯、可靠、易擴展、易復用和易維護的特點(diǎn)。

　　2.2 OCCI應用程序生成機制

　　第三方應用程序通過(guò)與OCCI類(lèi)庫進(jìn)行連接生成OCCI應用程序（OCCI Application）。通過(guò)獲得Oracle數據庫管理系統服務(wù)（Oracle Database Server）的支持，OCCI應用程序支持所有的SQL數據定義、數據操縱和事務(wù)處理功能。OCCI應用程序生成機制如圖1所示。

　　2.3 一般對象訪(fǎng)問(wèn)流程

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

　　3 Wrapper Facade模式封裝OCCI代碼

　　3.1 Wrapper Facade的意圖和一般結構

　　Wrapper facade模式的意圖是采用面向對象類(lèi)的接口對底層函數和數據結構進(jìn)行封裝，以產(chǎn)生簡(jiǎn)潔、健壯、可移植和易復用的應用程序模塊。本文應用環(huán)境下，雖然OCCI對OCI進(jìn)行了類(lèi)級別的封裝，但在具體應用程序中，開(kāi)發(fā)人員仍然要根據應用需要編寫(xiě)OCCI代碼序列。常見(jiàn)的Wrapper facade pattern的應用實(shí)例有MFC、ACE以及AWT,它們都封裝了操作系統的C代碼API函數。

　　圖3和圖4是該模式一般結構示意圖和動(dòng)態(tài)結構用UML的類(lèi)圖和順序圖分別表示的情況。模式中主要的成分有：（1）函數，封裝了已有的底層函數和數據結構序列，這個(gè)序列提供一個(gè)內聚的功能服務(wù)。（2）包裝界面（Wrapper facade），由包含一個(gè)或多個(gè)類(lèi)的集合構成。這些類(lèi)封裝了上述函數及其相關(guān)的數據結構，通過(guò)類(lèi)中的方法來(lái)組織上述函數。用戶(hù)通過(guò)對包裝界面類(lèi)的方法調用進(jìn)而獲得對底層代碼序列的調用

　　面對底層代碼，一個(gè)缺乏封裝單元的系統存在共生性泛濫的問(wèn)題。面向對象的設計方法強調在封裝邊界內將共生性最大化，在封裝邊界間將共生性最小化。Wrapper facade模式正體現了這種思想。它實(shí)際上是軟件設計中不斷重復的一條分類(lèi)準則，即將相似的東西放在一起，將不相似的東西分開(kāi)存放。分類(lèi)后的模塊功能專(zhuān)一、變更波動(dòng)小，這樣就產(chǎn)生了健壯、可靠、易復用和易維護的代碼結構。

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(lèi)的思路。利用界面類(lèi)實(shí)現各個(gè)代碼序列的封裝一般分為以下三個(gè)步驟：

　?。?）對現有的函數和數據結構進(jìn)行劃分，確定它們之間內聚的抽象和關(guān)系（cohesive abstractions and relationships）。

　?。?）按以上分析和劃分，實(shí)現具體分組，將相關(guān)底層函數和對應數據結構序列用類(lèi)的結構聚集起來(lái)，以類(lèi)的方法和形式存在。

　?。?）定義對應的異常處理機制。

　　4 設計OCCI程序訪(fǎng)問(wèn)Spatial的一般過(guò)程

　　結合用Wrapper facade pattern進(jìn)行設計的一般步驟，設計OCCI程序訪(fǎng)問(wèn)Spatial的一般過(guò)程可以分為以下三個(gè)步驟：

　?。?）分析需要完成的功能，確定OCCI函數及其相關(guān)數據結構序列的內聚分組。

　　一個(gè)OCCI程序大致要完成以下功能：

　?、俳⒑蛿嚅_(kāi)數據鏈路連接。

　?、趶臄祿碇羞x取一條記錄。

　?、巯驍祿碇胁迦胍粭l記錄。

　?、芟驍祿碇懈乱粭l記錄。

　?、輳臄祿碇袆h除一條記錄。

　?、拊O置地理幾何對象內容。

　　以上除設置地理幾何對象內容功能外，其余功能可歸為事務(wù)處理類(lèi)。從功能內聚來(lái)看，至少要有三個(gè)類(lèi)分別完成事務(wù)處理、對象設置以及異常處理。

　?。?）實(shí)現具體分組，定義內聚的類(lèi)（cohesive classes），將函數序列封裝到類(lèi)的方法中。

　　一個(gè)OCCI程序中可以定義二個(gè)類(lèi)。類(lèi)address_obj負責對對象內容賦值，類(lèi)occipobj負責事務(wù)處理。具體定義形式如下：

　　//設置對象值

　　class address_obj :public sdo_geometry

　　{

　　public :

　　address_obj（sdo_geometry類(lèi)型對應的參數）

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

　　} ;

　　其中，sdo_geometry是按spatial中MDSYS.SDO_Geometry生成的對應C++類(lèi)。

　　//事務(wù)操作

　　class occipobj

　　{private :

　　//屬性數據

　　public :

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

　　//構造函數建立數據連接

　　occipobj（）；//析構函數斷開(kāi)數據連接

　　setTableName（″數據表名″）；

　　//選擇當前操作的數據表

　　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(lèi)address_obj和occipobj捕獲異常后的異常處理。

　　5 應用舉例

　　下面給出使用上述一般設計過(guò)程產(chǎn)生的OCCI主程序，在進(jìn)行地理數據操作（如寫(xiě)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（″數據表名″）；

　　/*寫(xiě)入之前要構造一個(gè)具體的對象*/

　　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(lái)表示*/

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

　　/*在這里可以對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(guò)Wrapper facade封裝得到的代碼結構簡(jiǎn)潔清晰，更易理解和維護。

　　6 結 論

　　本文提出了OCCI程序設計的一般步驟，并給出了一般的應用情況。采用本文的一般過(guò)程設計的OCCI程序約束了軟件結構中共生性的問(wèn)題，使得產(chǎn)生的代碼具有簡(jiǎn)潔清晰、健壯、易理解、易擴展、易復用和易維護的特點(diǎn)。