Разработка приложений и баз данных: точки соприкосновения. О директориях db и data

17.06.2019 Новости

30.04.2009 Алексей Ковязин

Реляционные базы данных проникли практически во все информационные системы, и, казалось бы, стали наиболее устоявшейся областью ИТ, где уже мало что можно изобрести, однако реальное положение дел далеко от идеального.

Реляционные базы данных применяются сегодня практически во всех приложениях, начиная от встроенных в мобильные и специальные устройства, Web-приложений и заканчивая системами управления предприятия. Проникновение баз данных во все виды приложений идет нарастающими темпами, а разработчики получают все более удобные в использовании инструменты и подходы. Может сложиться впечатление, что разработчики приложений для работы с базами данных являются наиболее «обеспеченной» прослойкой программистов, у которых есть инструменты на все случаи жизни, но это далеко не так. Компания Embarcadero Technologies, приобретя в 2008 году подразделение средств разработки CodeGear у компании Borland, объединила профессиональные средства разработки приложений и инструменты проектирования, средства разработки и управления базами данных, что позволило устранить имеющиеся проблемы как со стороны приложений, так и со стороны баз данных.

Хаотическое проектирование баз данных

В современной индустрии разработки программного обеспечения устоялось мнение, что определить требования к продукту перед началом проекта невозможно, и поэтому разработка должна быть адаптирована к их постоянному изменению. В результате появились процессы, основанные на итерациях, учитывающих изменение требований, а рефакторинг исходного кода стал неотъемлемой частью создания ПО. А что происходит в процессе итерационной разработки с базами данных? Изменение требований вынуждает корректировать схему базы данных, причем чаще всего это происходит непрозрачно, без анализа общей картины и зависимостей. Таблицы, поля, внешние ключи и ограничения создаются и изменяются хаотически, за ссылочной целостностью никто не следит, и никто не может точно сказать, чем же база данных на итерации N отличается от ее состояния на итерации N-1.

Фактически разработка баз данных сегодня ведется «заплаточным» методом, как во времена господства «водопадного» процесса, – в начале проекта «рисуется» некая модель базы, основанная на частичных требованиях, известных к данному моменту, затем генерируется физическая база данных, а дальше про модель забывают, производя изменения прямо в базе данных. Минусы такого подхода очевидны: обмен знаниями и понимание общей картины затруднены, а изменения непрозрачны, могут порождать противоречия в логике и схеме базы данных, которые останутся нераскрытыми до момента ввода программной системы в эксплуатацию, что приводит к очень большим убыткам. Современные разработчики приложений баз данных нуждаются в инструментах, приспособленных к итерационной разработке баз данных.

Первым и наиболее важным условием такой приспособленности является наличие полноценных возможностей обратного инжиниринга (reverse engineering, создание модели базы данных на основе анализа ее физической схемы) и прямого инжиниринга (forward engineering; создание и изменение физической схемы базы данных на основе модели). На практике это означает, что с помощью инструмента проектирования можно провести анализ схемы существующей базы данных, создать на ее основе модель базы, поменять модель и немедленно применить изменения, которые должны действительно корректно и непротиворечиво изменить схему базы данных, а не испортить или запутать ее.

Итерационный подход также подталкивает нас к необходимости создания подмоделей, связанных с конкретной итерацией. Выделение любых сущностей и их атрибутов в подмодель помогает разделить области ответственности как между разными разработчиками, так и между разными итерациями, гарантируя в то же время общую целостность модели. Естественно, нужна также возможность сравнения двух моделей, причем не в виде SQL-скриптов, а на уровне сущностей и атрибутов, чтобы видеть и полностью понимать вносимые при итерации изменения и их влияние на всю модель.

Разработчики приложений редко работают в одиночку, поэтому нуждаются в средствах совместной работы, но если на стороне разработки приложений с этим все в порядке, то совместная работа над базой данных обычно никак не поддерживается на уровне инструментальных средств. Совместная работа обязательно предполагает систему контроля версий: все версии моделей и физической схемы базы данных должны сохраняться в едином репозитории, обеспечивая возможности отката и сравнения схем с самого начала процесса разработки.

Разработка баз данных - дело не менее важное, чем разработка приложений, поэтому стратегическим направлением развития является обеспечение процесса разработки баз данных средствами контроля версий и управления требованиями, а также явная привязка этапов моделирования и модифицирования баз данных к итерациям и меняющимся требованиям программного проекта. Для решения перечисленных проблем и поддержки современного итерационного процесса разработки баз данных компания Embarcadero предлагает ER/Studio – инструмент проектирования, анализа, обратного и прямого инжиниринга, позволяющий осуществлять контроль версий моделей на базе собственного репозитория. В качестве средства контроля за изменениями метаданных в физических базах данных может использоваться инструмент Change Manager.

Разобщенность кода

Самой известной проблемой, сильно замедляющей процесс разработки приложений баз данных, является необходимость использовать разные средства для отладки кода приложения и SQL-кода в базе данных.

Рассмотрим простой пример. Предположим, что на Delphi разрабатывается приложение, которое вызывает хранимую процедуру в СУБД Oracle. Используя средства Delphi, разработчик приложения может в режиме отладки пошагово пройти до момента вызова SQL-запроса, увидеть передаваемые хранимой процедуре параметры и результат, который вернет процедура. Но что происходит внутри процедуры, когда она выполняется на сервере баз данных? Из среды разработки нашего приложения это невозможно определить – для этого надо загружать приложение для разработки SQL, которое имеет возможности для отладки хранимых процедур, а также показывает планы SQL-запросов, статистику их выполнения, позволяет просмотреть и изменить схему базы данных. Однако нельзя передать параметры из среды разработки приложения в среду разработки SQL, и приходится копировать их вручную, переключаясь из одного окна в другое. В средстве разработки приложений также невозможно увидеть детализированные результаты выполнения SQL-кода, такие как план запроса, статистика выполнения и т.д. Появление технологии кросс-языковой отладки позволило решить эти проблемы.

Первым продуктом Embarcadero, поддерживающим кросс-языковую отладку, является RapidSQL Developer (бывший PowerSQL), визуальная часть которого основана на технологии Eclipse и поэтому позволяет встраиваться в любую среду разработки на его базе (в том числе, конечно же, JBuilder) и осуществлять динамическую кросс-языковую отладку. Теперь в момент выполнения хранимой процедуры на сервере разработчик в рамках одного и того же инструмента автоматически переходит в полноценную среду отладки SQL-кода, способную отлаживать как обычные SQL-запросы, так и хранимые процедуры. Разработчик видит актуальные входные параметры запросов и хранимых процедур, получая возможность пошаговой отладки SQL-кода. Интеграция RapidSQL Developer в Eclipse-совместимые средства разработки – первый шаг интеграции разработки приложений и баз данных, на очереди обеспечение аналогичных возможностей для Delphi, C++ Builder и других средств разработки приложений от Embarcadero.

Мультиплатформные приложения баз данных

Особую проблему для разработчиков представляет разработка приложений баз данных, которые должны работать с несколькими СУБД. Например, банки и страховые компании обычно имеют несколько больших офисов и множество маленьких филиалов. Большинство бизнес-процессов, касающихся ввода оперативной информации и повседневного документооборота, совпадают и в головном офисе, и в филиалах, однако масштабы разные. Естественное желание сэкономить на стоимости лицензий промышленной СУБД для применения в филиалах приводит к мысли о том, что хорошо бы выбрать другую СУБД без смены приложения.

Опытные разработчики баз данных хорошо понимают суть возникающих здесь проблем: различие типов данных и диалектов SQL, отсутствие механизмов миграции и репликации между разными СУБД, сложность верификации миграции превращают написание и эксплуатацию приложений для разных СУБД в кошмар. Со стороны средств разработки приложений эту проблему пытаются решить за счет создания библиотек доступа к данным (dbExpress в Delphi и C++ Builder, ADO и ADO.Net от Microsoft), построенным на единых архитектурных принципах и методах доступа, а также путем применения многочисленных объектно-реляционных «оберток» (Object Relation Mapping, ORM) над реляционной логикой и структурой базы данных, генерирующих исходный код для работы с данными на основе анализа схемы базы данных и использующих механизм «адаптеров» для реализации протокола конкретной СУБД. Среди наиболее популярных ORM надо отметить Hibernate для Java и ActiveRecord в RubyOnRails, которые предоставляют объектно-ориентированный интерфейс к хранящимся в СУБД данным. Для Delphi существует аналогичный проект tiOPF, для C# – NHibernate.

Конечно, использование таких универсальных библиотек и наборов компонентов позволяет значительно сократить число рутинных операций в процессе мультиплатформной разработки баз данных. Однако этого недостаточно, когда речь идет о приложениях, использующих более сложные базы данных, в которых активно употребляется логика, заложенная в хранимых процедурах и триггерах, – для ее реализации, отладки и тестирования требуются отдельные инструменты, подчас совершенно разные для разных СУБД. Для разработки кроссплатформных приложений баз данных Embarcadero предлагает инструмент RapidSQL.

Все продукты Embarcadero для работы с базами данных поддерживают несколько платформ и основаны на ядре анализа схемы и статистики баз данных Thunderbolt. Каждая поддерживаемая СУБД и каждая конкретная версия СУБД имеют соответствующие ветки кода в ядре Thunderbolt, что позволяет максимально точно отображать схему базы данных на внутреннее представление в этом ядре и, самое главное, осуществлять корректные преобразования между представлением и реальными базами данных. Именно благодаря ядру Thunderbolt система RapidSQL позволяет разрабатывать качественный SQL-код для всех поддерживаемых платформ (Oracle, MS SQL, Sybase и различные варианты IBM DB2), а ER/Studio может осуществлять точный reverse- и forward-инжиниринг схем баз данных.

Если разрабатывается приложение для двух и более платформ или переносится существующее приложение с одной платформы на другую, то RapidSQL предоставит все необходимые инструменты для миграции схемы, пользователей и разрешений между разными СУБД. Конечно, RapidSQL автоматически не конвертирует процедуры на PL/SQL в T-SQL – для этого все еще требуется программист, однако инструмент обеспечивает единое окно для мультиплатформной разработки, унифицированные редакторы объектов схемы, пользователей и их прав, а также отладку SQL на всех поддерживаемых платформах. По утверждениям пользователей RapidSQL, в результате экономится до 70% времени, которое тратится на миграцию между разными СУБД.

Изменения в данных и схемах

Миграция с одной СУБД на другую невозможна без ее верификации. Кто и каким образом может гарантировать, что данные, перенесенные из одной СУБД в другую, действительно идентичны? Разные клиентские библиотеки, разные типы данных и разные кодировки превращают процесс сравнения данных в нетривиальную задачу.

В реальном мире на развертывании приложения и базы данных работа не заканчивается - идет сопровождение, появляются новые версии исполняемых файлов приложения и патчи к базе данных. Каким образом можно получить гарантии, что все необходимые обновления были применены к базе данных и что весь комплекс ПО заработает правильно?

Embarcadero разработала инструмент Change Manager, предназначенный для сравнения данных, схем и конфигураций баз данных. Сравнение происходит в рамках одной или нескольких СУБД, с автоматической проверкой соответствия между типами данных и формированием SQL-скриптов отличий, которые можно тут же применить для приведения баз в идентичное состояние. Модуль сравнения метаданных обеспечивает сравнение схем баз данных как между «живыми» базами данных, так и между базой данных и SQL-скриптом и генерирует скрипт отличий метаданных. Эта функциональность может быть использована не только для проверки баз данных на соответствие эталону, но и для организации регулярного процесса обновления баз данных, а также для проверки на неавторизованные изменения, скажем, в удаленных филиалах крупной организации. Аналогичная ситуация с конфигурационными файлами – Change Manager сравнивает конфигурационные файлы и позволяет обеспечить соответствие конфигурации развернутых приложений требованиям для данного ПО.

Производительность приложений баз данных

Как часто мы видим приложения, прекрасно работающие на небольших тестовых объемах данных, но на реальных объемах становящиеся неприемлемо медленными. Просчеты в требованиях, недостаточное тестирование на ранних стадиях, спешка в сдаче проекта - все это знакомые причины некачественной разработки приложений. Теоретики разработки ПО в этом случае предлагают заняться самоусовершенствованием и принципиальным улучшением качества программ, однако все практики знают, что заниматься переписыванием проекта иногда невозможно ни экономически, ни, в некоторых случаях, политически, а задачу оптимизации производительности надо решать любым способом.

Основная причина проблем с производительностью приложений баз данных лежит в неоптимизированных SQL-запросах и хранимых процедурах. Оптимизаторы современных баз данных достаточно мощные, однако и у них есть определенные границы возможностей, и, чтобы добиться хорошей производительности, нужно правильно составлять SQL-запросы, создавать (или удалять) дополнительные индексы, в определенных случаях денормализовывать базу данных, перекладывать часть логики на триггеры и хранимые процедуры.

На этапе разработки оптимизацию запросов можно проводить с помощью RapidSQL, который включает в себя модуль SQL Profiler, способный анализировать планы и генерировать подсказки по улучшению производительности SQL-запросов. Но что делать, если проблема возникает уже в процессе эксплуатации и не локализуется в определенном SQL-запросе? Если производительность падает в определенное время суток или, что еще неприятнее, проблема возникает на удаленной копии системы, в то время как на основном сервере все в порядке? Для таких случаев предназначен DBOptimizer – инструмент профилирования баз данных для Oracle, Microsoft SQL Server, Sybase и IBM DB2.

При запуске режима профилирования DBOptimizer собирает информацию о базе данных и среде выполнения, включая информацию о загрузке центрального процессора и другие параметры операционной системы, записывая ее в сессию профилирования. В результате получается список выполняющихся в любой заданный промежуток времени запросов, отсортированный по потребляемым ресурсам. Для каждого проблемного запроса можно увидеть его план, статистику выполнения и другие подробности. Более того, DBOptimizer также показывает подсказки-рекомендации по улучшению запроса применительно к конкретным СУБД.

Ящик с инструментами

Все упомянутые инструменты, хотя они и позволяют справиться с проблемами, используются на разных этапах жизненного цикла разработки баз данных. Довольно неудобно и накладно держать десяток приложений на все случаи жизни, которые могут понадобиться (а могут и не понадобиться) в процессе проектирования, разработки, миграции, оптимизации и эксплуатации баз данных.

Выпущенный в феврале 2009 года универсальный набор инструментов Emdacadero All-Access включает в себя необходимые инструменты для всех этапов разработки приложений баз данных: от ER/Studio до DBOptimizer, от Delphi и C++ Builder до DBArtisan. Лучше всего для описания All-Access подходит сравнение с ящиком для инструментов, который стоит дома у каждого рачительного хозяина. Возможно, не всеми инструментами пользуются каждый день, но разводной ключ на случай протечки должен быть всегда под рукой.

All-Access не навязывает программистам или архитекторам базы данных чужие роли, но предоставляет универсальный комплект инструментов, подходящий для всех ролей в процессе разработки приложений баз данных, от архитектора до тестировщика; предлагает всем членам команды разработчиков инструменты для всех этапов разработки баз данных, а также набор узкоспециализированных инструментов для оптимизации баз данных (DBOptimizer) и приложений (JOptimizer), позволяющих «расшить» узкие места. Пакет поддерживает несколько СУБД, что обеспечивает экономию средств.

Технические различия между технологиями объектно-ориентированных и реляционных баз данных привели к различию культур, до сих пор разделяющему сообщество управления данными и сообщество разработки. Что с этим делать дальше?

Delphi -- среда разработки, использует язык программирования Delphi (начиная с 7 версии язык в среде именуется Delphi, ранее -- Object Pascal), разработанный фирмой Borland и изначально реализованный в её пакете Borland Delphi, от которого и получил в 2003 году своё нынешнее название. Object Pascal, по сути является наследником языка Pascal с объектно-ориентированными расширениями.

Delphi - оптимальный инструмент для создания приложений для баз данных. Оптимальный, т.к. поддерживает технологию визуальной разработки, которая позволяет существенно сократить время разработки при сохранении хорошего качества и надежности программного продукта. Delphi в структуре языка позволяет избегать скрытых ошибок.

Особенности семейства Delphi 7:

*Среда быстрой разработки приложений, в которой интегрированы средства моделирования разработки и развертывания приложений электронной коммерции и Web-сервисов.

*Поддержка языков программирования для Win32 (Delphi и C/C++) и для.NET (Delphi и C#) в единой среде разработки, что позволяет упростить сопровождение и создание новых приложений Win32 и более легко освоить технологии.NET;

*Возможность как для разработчиков традиционных приложений под Windows, так и для разработчиков, использующих Java, разрабатывать приложения.NET без отказа от используемого инструментария, с сохранением навыков и с аналогичными концепциями программирования;

*Новая система шаблонов кода и другие нововведения среды разработки качественно улучшают работу с исходными текстами и повышают производительность разработки;

Microsoft SQL Server 2000 - это законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных.

Оно позволяет значительно сократить время выхода этих решений на рынок, одновременно обеспечивая масштабируемость, отвечающую самым высоким требованиям.

Пакет Delphi -- продолжение линии компиляторов языка Pascal корпорации Borland. Pascal как язык очень прост, а строгий контроль типов данных способствует раннему обнаружению ошибок и позволяет быстро создавать надежные и эффективные программы.

Разработка приложений баз данных является одной из наиболее востребованных возможностей среды программирования Delphi. Мощность и гибкость Delphi при работе с базами данных основана на низкоуровневом ядре - процессоре баз данных Borland Database Engine (BDE). Его интерфейс с прикладными программами называется Integrated Database Application Programming Interface (IDAPI). BDE позволяет осуществлять доступ к данным как с использованием традиционного record-ориентированного (навигационного) подхода, так и с использованием set-ориентированного подхода, используемого в SQL-серверах баз данных.

Библиотека объектов содержит набор визуальных компонент, значительно упрощающих разработку приложений для СУБД с архитектурой клиент-сервер. Объекты инкапсулируют в себя нижний уровень - Borland Database Engine.

Предусмотрены специальные наборы компонент, отвечающих за доступ к данным, и компонент, отображающих данные. Компоненты доступа к данным позволяют осуществлять соединения с БД, производить выборку, копирование данных, и т.п.

Компоненты визуализации данных позволяют отображать данные виде таблиц, полей, списков. Отображаемые данные могут быть текстового, графического или произвольного формата.

Таблицы сохраняются в базе данных. Некоторые СУБД сохраняют базу данных в виде нескольких отдельных файлов, представляющих собой таблицы (в основном, все локальные СУБД), в то время как другие состоят из одного файла, который содержит в себе все таблицы и индексы (InterBase).

Объекты БД в Delphi основаны на SQL и включают в себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения в офлайновом режиме.

Масштабируемость на практике -- одно и то же приложение можно использовать как для локального, так и для более серьезного клиент-серверного вариантов.

Хотя Delphi не имеет своего формата таблиц БД, она тем не менее обеспечивает мощную поддержку большого количества различных СУБД -- как локальных (например, dBase или Paradox), так и промышленных (например, Sybase или InterBase).

ПОДДЕРЖКА БАЗ ДАННЫХ

11.1. Технологии доступа к данным

В Visual C++ имеются технологии доступа к данным, обеспечивающие создание приложений для работы с базами данных. «Количество доступных Windows-приложениям интерфейсов доступа к данным может показаться чрезмерным. Какую же из технологий с загадочными именами – DAO, ODBC, RDO, UDA, OLE DB или ADO – выбрать для построения конкретного приложения» [л.10,стр. 242]. Большинство технологий доступа базируются на двух ключевых технологиях: ODBC (Open Database Connectivity – открытая связь с базами данных) и DAO (Data Access Object – объекты доступа к данным).

Сравнительные параметры технологий ODBC и DAO могут быть представлены следующим образом:

Параметр
Архитектура	Набор DLL-модулей,драйверы	Набор объектов OLE
Источники данных	Файлы БД любых форматов А также SQL Server и Oracle	Файлы БД формата.mdb, Access, FoxPro, Paradox
Соединение с базой данных	Объект класса CDatabase	Объект класса CDaoDatabase
Выборка данных	Объект класса Crecordset	Объект класса CDaoRecordset
Просмотр данных	Объект класса CrecordView	Объект класса CDaoRecordView
Набор функций	Меньший набор функций, чем	Большой набор функций, нет аналогов в ODBC

Между технологиями ODBC и DAO есть много общего, например, использование классов MFC с похожими функциями для выполнения одинаковых операций соединения с БД, выборки набора записей БД и просмотра их. Но классы DAO содержат больший набор функций, а также функции, не имеющие аналогов в ODBC.

Есть и существенные различия. Это касается архитектуры технологий в реализации системных библиотек. Классы ODBC реализованы как набор DLL-модулей, называемых драйверами (DLL, Dinamic-Link Library – динамически подключаемые библиотеки). А классы DAO реализованы как набор объектов OLE, что более современно.

Еще существенное различие технологий заключается в их использовании для источников данных. В настоящее время разработано достаточно большое количество ODBC-драйверов для различных СУБД. Поэтому, ODBC может использоваться для файлов БД различных форматов, а DAO – только, в основном, для файлов БД формата.mdb. При этом приложение на основе ODBC может одновременно работать с различными СУБД без перекомпиляции за счет динамической загрузки драйверов.

11.2. Создание приложения с базой данных

Создание приложения для работы с базой данных на основе технологий ODBC или DAO требует выполнения следующих этапов:

Установление доступа к базе данных. Этап заключается в регистрации заданной базы данных, как источника данных.

Создание заготовки приложения. Этап выполняется автоматически с помощью мастера AppWizard при выполнении 6 этапов настройки приложения с выбором технологии доступа к источнику данных ODBC или DAO.

Реализация операций с базой данных. Этап выполняется с использованием классов MFC соответствующей технологии доступа к данным.

Цель работы - создание приложения, выполняющего операции с базой данных: просмотр, добавление, удаление.

Воспользуемся файлом db.mdb, который представляет собой базу данных, созданную в СУБД Access. Файл содержит сведения о студентах: Name (Имя), Grade (Курс). Файл можно скачать по адресу ftp://ftp.sybex.com/2120/vcpp.exe [л.13,стр. 415]. Можно создать собственный файл в любой программе для работы с базами данных.

Пусть экранная форма отображения содержимого базы данных данных будет выглядеть следующим образом:

Untitled – Lab11

File Edit Record View Help

[|<] [<] [>] [>|]

Установление доступа к базе данных

Для установления доступа к базе данных, как к источнику данных, выполнить следующие действия:

Создать папку Dbase и скопировать в нее файл db.mdb. Если создан собственный файл данных, то скопировать его.

Щелкнуть последовательно Пуск, Настройка, Панель управления. В окне Панели управления дважды щелкнуть на 32-Bit ODBC. Появится окно Источники данных - Data Source Administrator.

Щелкнуть на кнопке Add. Раскроется окно Create New Data Source со списком драйверов. Выбрать Microsoft Access Driver (.mdb) и щелкнуть на кнопке Finish. Появится окно ODBC Microsoft Access 7.0 Setup.

Ввести в поле Data Source Name (Имя источника данных) значение Students, а в поле Description (Описание) – значение Name_Grade. Если создан собственный файл данных, то ввести соответствующие значения.

Щелкнуть на кнопке Select. Раскроется окно Select Database (Выбор базы данных). Выбрать файл db.mdb или собственный файл.

Щелкнуть на кнопке OK. Появится окно ODBC Microsoft Access 7.0 Setup. Щелкнуть на кнопке OK, и затем – на кнопке OK в окне ODBC Data Source Administrator.

Итак, установлен доступ к файлу базы данных db.mdb (или к собстенному файлу) с помощью ODBC-драйвера Microsoft Access Driver (.mdb).

Создание заготовки приложения

Для создания приложения выполнить следующие действия:

Выбрать команду File->New и вкладку Projects. Появится окно New Project со списком типов приложений.

Выбрать из списка MFC Appwizard (exe). В поле Project name ввести имя проекта Lab11. В поле Location указана папка для хранения проекта (по умолчанию – то же, что и имя проекта). Щелкнуть на ОК.

Выполнить 6 этапов настройки создаваемого приложения. На 1-ом этапе выбрать SDI (Single Document Interface) – одно открытое окно и щелкнуть на Next.

2-ой этап – работа с базами данных. Переключатель Header files only (только файлы заголовков) предполагает только доступ к базам данных, Database view without file support – просмотр базы данных без поддержки операций с файлами (можно обновлять записи), Database view with file support - просмотр базы данных и поддержка операций с файлами (работа с множеством документов) . В нашем примере установить переключатель Database view with file support. Для соединения приложения и источника данных щелкнуть на кнопке Data Source (Источник данных).

Создание приложений для работы с базами данных.

Базы данных используют, когда надо работать с большими объемами данных.

Реляционная база данных это набор таблиц, процедур и др. объектов, поддерживающих ее работу. Таблица имеет имя – идентификатор, по которому на нее можно сослаться. Пример таблицы данных о сотрудниках Pers :

Номер	Отдел	Фамилия	Имя	Отчество	Год рождения	Пол	Характеристика	Фотография
Num	Dep	Fam	Nam	Par	Year_b	Sex	Charact	Photo
	Бухгалтерия	Иванов	Иван	Иванович	1950
	Цех 1	Петров	Петр	Петрович	1960
	Цех 2	Сидоров	Сидор	Сидорович	1955
	Цех 1	Иванова	Ирина	Ивановна	1961

Столбцы таблицы соответствуют характеристикам объектов – полям. Каждое поле характеризуется именем и типом хранящихся данных. Имя поля – это идентификатор, который используется в различных программах для манипуляции данными. Как и любой идентификатор, имя поля может состоять только из латинских букв, только из одного слова и т. д. (строка 2 в таблице).

Тип поля характеризует тип хранящихся в поле данных. Это могут быть строки, числа,булевы значения, большие тексты (например, характеристики сотрудников), изображения (фотографии сотрудников) и т.п.

Каждая строка таблицы соответствует одному из объектов. Она называется записью и содержит значения всех полей, характеризующих данный объект.

При построении таблиц баз данных важно обеспечить непротиворечивость информации. Обычно это делается введением ключевых полей – обеспечивающих уникальность каждой записи. Ключевым может быть одно или несколько полей. В приведенном примере можно было бы сделать ключевыми совокупность полей Fam, Nam, Par . Но в этом случае нельзя было бы заносить в таблицу сведения о полных однофамильцах, у которых совпадают фамилия, имя и отчество. Поэтому в таблицу введено первое поле Num – номер, которое можно сделать ключевым, обеспечивающим уникальность каждой записи.

При работе с таблицей пользователь или программа как бы скользит курсором по записям. В каждый момент времени есть некоторая текущая запись, с которой и ведется работа. Записи в таблицах данных могут располагаться без какого-либо порядка, просто в последовательности их ввода (появления новых сотрудников). Но когда таблицы предъявляются пользователю, они должны быть упорядочены. Пользователь может хотеть просматривать их в алфавитном порядке, или рассортированными по отделам, или по возрасту и т.п.

Для упорядочивания данных используется понятие индекса . Индекс показывает, в какой последовательности желательно просматривать таблицу. Он является как бы посредником между пользователем и таблицей:

Индексы могут быть первичными и вторичными .
Например, первичным индексом могут служить поля, отмеченные при создании базы данных как ключевые. А вторичные индексы могут создаваться из других полей как в процессе создания самой базы данных, так и позднее в процессе работы с ней. Вторичным индексам присваиваются имена – идентификаторы, по которым их можно использовать.
База данных обычно содержит не одну, а множество таблиц. Например, база данных о некоторой организации может содержать таблицу имеющихся в ней подразделений с характеристикой каждого из них.
Таблица Depс полями Dep и Proisv

В связанных таблицах обычно одна выступает как главная , а другая или несколько других - как вспомогательные, управляемые главной. Главная и вспомогательные таблицы связываются друг с другом ключом . В качестве ключа могут выступать какие-то поля, присутствующие в обеих таблицах.

В примере головной может быть таблица Dep , вспомогательной Pers , а связываться они могут по полю Dep , присутствующему в обеих таблицах.

Каждой записи в главной таблице Dep соответствуют те записи вспомогательной таблицы Pers , в которых ключевое поле Dep с названием отдела совпадает с названием отдела в текущей записи главной таблицы. Иначе говоря, если в текущей записи главной таблицы в поле Dep написано «Бухгалтерия», то во вспомогательной таблице Pers выделяются все записи сотрудников бухгалтерии.

Создают базы данных и обрабатывают запросы к ним системы управления базами данных – СУБД: Paradox, Microsoft Access, FoxPro, Oracle, InterBase и т.д.

Разные СУБД по разному организуют и хранят базы данных. Paradox использует для каждой таблицы один файл. В Microsoft Access и InterBase несколько таблиц хранятся как один файл. В этом случае база данных – это имя файла с путем доступа к нему. Системы типа клиент/сервер (Sybase, Microsoft SQl, Oracle) хранят все данные на отдельном компьютере и общаются с клиентом посредством специального языка – SQL .

Для упорядочения обращения к базам данных используют псевдонимы баз данных. Псевдоним (alias) содержит всю информацию, необходимую для обеспечения доступа к базе данных. Эта информация сообщается только один раз при создании псевдонима. А приложение для связи с базой данных использует псевдоним. В этом случае приложению безразлично, где физически расположена база данных, а часто безразлична и СУБД, создавшая и обслуживающая эту базу данных. При смене системы каталогов, сервера и т.п. ничего в приложении переделывать не надо. Достаточно, чтобы администратор базы данных ввел соответствующую информацию в псевдоним.

Кеширование всех изменений означает, что все изменения данных, вставка новых записей, удаление существующих записей, проводимые пользователем, сначала делаются не в самой базе данных, а запоминаются в памяти во временной виртуальной таблице. И только по особой команде после всех проверок правильности вносимыхв таблицу данных пользователю предоставляется возможность или зафиксировать все эти изменения в базе данных, или отказаться от этого и вернуться к тому состоянию, которое было до начала редактирования.

Фиксация изменений в базе данных производится с помощью транзакций . Это совокупность команд, изменяющих базу данных. Пользователю предоставляется возможность завершить транзакцию или внесением всех изменений в реальную базу данных, или откатом от этого с возвратом к тому состоянию, которое было до начала транзакции.

Средства Delphi , предназначенные для разработки и эксплуатации приложений, использующих базы данных :

BDE (Borland Database Engine ) – машина баз данных Borland . Представляет собой набор DLL -библиотек, обеспечивающих низкоуровневый доступ к локальным и клиент-серверным БД. Должна устанавливаться на каждом компьютере, который использует приложения для работы с БД, написанные для Delphi .

SQL Links – драйверы для работы с удаленными серверами данных (MS SQL Server, Oracle)

BDE Administrator – утилита для установки псевдонимов (имен) баз данных, параметров БД и драйверов баз данных на конкретном компьютере. При работе с БД из приложения, созданного с помощью Delphi , доступ к базе данных производится по ее псевдониму. Параметры определяемой псевдонимом БД, действуют только для этой БД; параметры, установленные для драйвера БД, действуют для всех баз данных, использующих драйвер. Кроме того, можно произвести установку таких общих для всех БД параметров, как формат даты и времени, форматы представления числовых значений, используемый языковый драйвер и т.д.

Database Desktop (DBD ) – средство для создания, изменения и просмотра БД. Эта утилита прежде всего ориентирована на работу с таблицами локальных СУБД, например Paradox . Можно с некоторыми ограничениями создавать и просматривать таблицы баз данных, работающих под управлением серверов: InterBase, MS SQL Server, Oracle .

DBD позволяет программисту возможность сформировать запрос к БД методом QBE (Query By Example – запрос по образцу).

SQL Explorer – универсальная утилита, совмещающая многие функции BDE Administrator и DBD . С ее помощью можно создавать и просматривать псевдонимы БД, просматривать структуры и содержимое таблиц БД, формировать запросы к БД на языке SQL , создавать словари данных (шаблоны полей таблиц).

SQL Monitor – средство для трассировки выполнения SQL- запросов.

Невизуальные компоненты для работы с БД – служат для соединения приложения с таблицами БД в локальных и распределенных системах. Они расположены на странице Data Access палитры компонентов. С помощью невизуальных компонентов осуществляется подключение к базам данных, формирование запросов к ним, манипулирование таблицами.

Визуальные компоненты для работы с БД – предназначены для визуализации записей наборов данных или их отдельных полей. Эти компоненты расположены на странице Data Controls палитры компонентов. Они служат основным инструментом разработки пользовательского интерфейса доступа к данным.

Особенности программ для работы с БД.

Характерной особенностью созданных с помощью Delphi программ для работы с БД является непременное использование в них BDE (процессор реляционной базы данных Borland Database Engine , включенный в состав Delphi ) , которая осуществляет роль связующего моста между программой и БД.

BDE берет на себя всю низкоуровневую работы по обеспечению клиентской программы нужными ей данными, поэтому в общем случае взаимодействие программы с данными происходит следующим образом:

BDE не является частью программы. В зависимости от типа СУБД она может размещаться на машине клиента или сервера.

Обычно между программой и BDE располагается слой компонентов, существенно упрощающих разработку программ. Невизуальные компоненты осуществляют непосредственную работу с BDE , и три из них (TTable, TQuery, TStoredProc) служат наборами данных, в то время как визуальные компоненты отображают поставляемые им данные и служат для создания удобного интерфейса пользователя. Между наборами данных и визуальными компонентами обязательно располагаются компоненты TDataSource , играющие роль клапанов, открывающих или закрывающих потоки данных, которыми обмениваются источники с визуальными компонентами (см рис.).

Некоторые поддерживаемые в Delphi типы БД.

Локальные и файл серверные БД.

В локальных БД базы данные располагаются на машине клиента. В файл серверных БД базы данные располагаются на сетевом файл-сервере.

Локальный вариант может обеспечить лишь однопользователький режим доступа к данным.

В файл-серверных БД данные располагаются на сетевом файл-сервере, который может быть доступен одновременно нескольким пользователям. Данные в БД хранятся в единственном экземпляре, а каждый клиент в каждый момент времени работает с некоторой локальной копией данных, причем управление данными целиком возлагается на клиентские программы. Именно они должны заботиться о синхронизации локальных копий данных на каждом клиентском месте с содержимым основной (и единственной) базы даных.

При выполнении запроса к БД, расположенной на файловом сервере, в действительности происходит запрос к локальной копии данных на компьютере пользователя. Поэтому перед выполнением запроса данные в локальной копии в полном объеме обновляются из реальной БД. Так, если таблица БД состоит из 10000 записей, а для выполнения запроса нужно только 10 записей, все равно клиенту передаются все 10000 записей. Таким образом серьезно загружается сеть.

Клиент-серверные БД.

В архитектуре клиент-сервер между BDE и базой данных появляется важное промежуточное звено – сервер БД (специальная программа, управляещая базой данных).

Клиент формирует запрос к серверу на языке запросов SQL (Structured Query Language – структурированный язык запросов), являющемсяпромышленным стандартом для реляционных баз данных. SQL -сервер обеспечивает интерпретацию запроса, его выполнение, формирование результата и выдачу этого результата клиенту. При этом ресурсы клиентского компьютера не участвуют в физическом выполнении запроса: клиентский компьютер лишь отсылает запрос к серверной БД и получает результат, после чего интерпретирует его необходимым образом и представляет пользователю. По сети передаытся только те данные, которые нужны клиенту.

При выполнении запросов сервером существенно повышается степень безопасности данных, поскольку правила целостности данных определяются на сервере и являются едиными для всех приложений, использующих эту БД. Мощный аппарат транзакций, поддерживаемый SQL- серверами, блокирует одновременное изменение одних и тех же данных различными пользователями и предоставляет возможность откатов к первоначальным значениям при внесении в БД изменений, закончившихся аварийно.

Создание и просмотр псевдонимов баз данных.

С помощью DBD.

Обчно вызов Database Desktop включен в главное меню Delphi в раздел Tools . Если это не сделано можно включить его туда командой Tools|Configure Tools… (файл DBD32.exe ).

DBD позволяет создавать таблицы баз данных некоторых СУБД, задавать и изменять их структуру.

В можно создавать и просматривать псевдонимы, выполнив команду Tools|Alias Manager . При этом появляется окно Alias Manager :

При выборе псевдонима в списке Database Alias автоматически изменяется тип драйвера в выпадающем списке