OCCI程序訪問SQL地理數(shù)據的一般過程研究

　　對象關系數(shù)據庫管理系統(tǒng)（ORDBMS）是面向對象技術與傳統(tǒng)的關系數(shù)據庫相結合的產物。ORDBMS在原來關系數(shù)據庫的基礎上 ,增加了一些新的特性 ,這些特性對查詢優(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。目前訪問Oracle數(shù)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(shù)據類型特點而無法實際采用。

　　針對上述問題，本文探討了通過設計OCCI程序訪問Oracle Spatial中地理數(shù)據的一般過程。由于OCCI程序在代碼級上具有類級封裝，因此具有靈活、高效、代碼簡潔、易于理解和維護的優(yōu)點。OCCI在引入面向對象分析和設計技術后，有利于實現(xiàn)進一步封裝，在封裝邊界上限定軟件元素的共生性，產生更健壯、更可靠和更易維護的軟件模塊。同時，本文采用Wrapper模式向外提供一個簡單一致的界面，降低外部程序對功能實現(xiàn)部分的直接依賴。

　　1 幾何對象在Oracle Spatial中的表示

　　ORACLE SPATIAL 是 Oracle 數(shù)據庫強大的核心特性，包含了用于存儲矢量數(shù)據類型、柵格數(shù)據類型和持續(xù)拓撲數(shù)據的原生數(shù)據類型。ORACLE SPATIAL使得我們能夠在一個多用戶環(huán)境中部署地理信息系統(tǒng)（GIS），并且與其它企業(yè)數(shù)據有機結合起來，統(tǒng)一部署電子商務、政務。有了 ORACLE SPATIAL 之后，即可用標準的 SQL 查詢管理我們的空間數(shù)據……該方案中，能由上述對象關系模型所表示的空間對象被存儲在由用戶定義的數(shù)據表的單個數(shù)據域列中。該數(shù)據域的數(shù)據類型是幾何對象類型SDO_GEOMETRY。對象類型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描述地理對象的類型，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公司推出的專為訪問Oracle數(shù)據庫的API類庫，它為用戶提供了一個底層二次開發(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)據庫，獲取數(shù)據庫管理系統(tǒng)的支持，完成對數(shù)據的訪問。

　　2.1 OCCI的優(yōu)勢

　　OCCI本質上是對OCI代碼的類級封裝。因此在繼承了OCI強大功能的基礎上，OCCI在訪問Oracle方面還具有許多新的特性：

　?。?）封裝了復雜的實現(xiàn)細節(jié)，提供了一致的調用接口。代碼簡潔有力，程序易于開發(fā)、理解和維護。

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

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

　　類級封裝改變了從前的OCI代碼難理解、難維護的缺點，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量，降低它們之間的耦合程度，產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。

　　2.2 OCCI應用程序生成機制

　　第三方應用程序通過與OCCI類庫進行連接生成OCCI應用程序（OCCI Application）。通過獲得Oracle數(shù)據庫管理系統(tǒng)服務（Oracle Database Server）的支持，OCCI應用程序支持所有的SQL數(shù)據定義、數(shù)據操縱和事務處理功能。OCCI應用程序生成機制如圖1所示。

　　2.3 一般對象訪問流程

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

　　3 Wrapper Facade模式封裝OCCI代碼

　　3.1 Wrapper Facade的意圖和一般結構

　　Wrapper facade模式的意圖是采用面向對象類的接口對底層函數(shù)和數(shù)據結構進行封裝，以產生簡潔、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進行了類級別的封裝，但在具體應用程序中，開發(fā)人員仍然要根據應用需要編寫OCCI代碼序列。常見的Wrapper facade pattern的應用實例有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是該模式一般結構示意圖和動態(tài)結構用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)據結構序列，這個序列提供一個內聚的功能服務。（2）包裝界面（Wrapper facade），由包含一個或多個類的集合構成。這些類封裝了上述函數(shù)及其相關的數(shù)據結構，通過類中的方法來組織上述函數(shù)。用戶通過對包裝界面類的方法調用進而獲得對底層代碼序列的調用

　　面對底層代碼，一個缺乏封裝單元的系統(tǒng)存在共生性泛濫的問題。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(xiàn)了這種思想。它實際上是軟件設計中不斷重復的一條分類準則，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、變更波動小，這樣就產生了健壯、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的思路。利用界面類實現(xiàn)各個代碼序列的封裝一般分為以下三個步驟：

　　（1）對現(xiàn)有的函數(shù)和數(shù)據結構進行劃分，確定它們之間內聚的抽象和關系（cohesive abstractions and relationships）。

　?。?）按以上分析和劃分，實現(xiàn)具體分組，將相關底層函數(shù)和對應數(shù)據結構序列用類的結構聚集起來，以類的方法和形式存在。

　?。?）定義對應的異常處理機制。

　　4 設計OCCI程序訪問Spatial的一般過程

　　結合用Wrapper facade pattern進行設計的一般步驟，設計OCCI程序訪問Spatial的一般過程可以分為以下三個步驟：

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

　　一個OCCI程序大致要完成以下功能：

　　①建立和斷開數(shù)據鏈路連接。

　?、趶臄?shù)據表中選取一條記錄。

　?、巯驍?shù)據表中插入一條記錄。

　?、芟驍?shù)據表中更新一條記錄。

　　⑤從數(shù)據表中刪除一條記錄。

　　⑥設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處理類。從功能內聚來看，至少要有三個類分別完成事務處理、對象設置以及異常處理。

　　（2）實現(xiàn)具體分組，定義內聚的類（cohesive classes），將函數(shù)序列封裝到類的方法中。

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

　　//設置對象值

　　class address_obj :public sdo_geometry

　　{

　　public :

　　address_obj（sdo_geometry類型對應的參數(shù)）

　　{　　　//產生一個address_obj的實例}

　　} ;

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

　　//事務操作

　　class occipobj

　　{private :

　　//屬性數(shù)據

　　public :

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

　　//構造函數(shù)建立數(shù)據連接

　　occipobj（）；//析構函數(shù)斷開數(shù)據連接

　　setTableName（″數(shù)據表名″）；

　　//選擇當前操作的數(shù)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程產生的OCCI主程序，在進行地理數(shù)據操作（如寫入、讀出）時的一個實例。

　　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)據表名″）；

　　/*寫入之前要構造一個具體的對象*/

　　sdo_geometry obj（……）；

　　demo->insertRow（obj,其他信息）；

　　/*讀出時，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pObj進行必要的操作*/

　　delete （demo）；}

　　catch（SQLException sqlExcp）

　　{cerr″：″

　　sage（） 《 endl;}

　　catch（exception excp）

　　{cerr 《 excp.what（） 《 endl;

　　}}

　　由此看出經過Wrapper facade封裝得到的代碼結構簡潔清晰，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。采用本文的一般過程設計的OCCI程序約束了軟件結構中共生性的問題，使得產生的代碼具有簡潔清晰、健壯、易理解、易擴展、易復用和易維護的特點。