OCCI程序訪問SQL地理數據的一般過程研究

　　對象關系數據庫管理系統（ORDBMS）是面向對象技術與傳統的關系數據庫相結合的產物。ORDBMS在原來關系數據庫的基礎上 ,增加了一些新的特性 ,這些特性對查詢優化影響很大。查詢處理是ORDBMS的重要組成部分 ,它的性能優劣將直接影響到DBMS的性能 。在當前眾多的ORDBMS中，越來越多的GIS系統采用Oracle Spatial管理地理數據。目前訪問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點。OCCI在引入面向對象分析和設計技術后，有利于實現進一步封裝，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部分的直接依賴。

　　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型、柵格數據類型和持續拓撲數據的原生數據類型。ORACLE SPATIAL使得我們能夠在一個多用戶環境中部署地理信息系統（GIS），并且與其它企業數據有機結合起來，統一部署電子商務、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據表的單個數據域列中。該數據域的數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數據庫的API類庫，它為用戶提供了一個底層二次開發環境。通過OCCI,用戶可以開發自己的程序，靈活、高效地訪問Oracle數據庫，獲取數據庫管理系統的支持，完成對數據的訪問。

　　2.1 OCCI的優勢

　　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：

　　（1）封裝了復雜的實現細節，提供了一致的調用接口。代碼簡潔有力，程序易于開發、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。

　　（3）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造了條件。共生性（connascence）是指在一定的環境下，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數據庫管理系統服務（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和數據結構進行封裝，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態結構用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，封裝了已有的底層函數和數據結構序列，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及其相關的數據結構，通過類中的方法來組織上述函數。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。利用界面類實現各個代碼序列的封裝一般分為以下三個步驟：

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

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

　　（3）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：

　　（1）分析需要完成的功能，確定OCCI函數及其相關數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建立和斷開數據鏈路連接。

　　②從數據表中選取一條記錄。

　　③向數據表中插入一條記錄。

　　④向數據表中更新一條記錄。

　　⑤從數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）實現具體分組，定義內聚的類（cohesive classes），將函數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）

　　{　　　//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

　　};

　　（3）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。