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一个简单的NoSQL内存数据库—Berkeley DB基本操作的例子

时间:2014-08-13 22:13:47      阅读:269      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:style   java   使用   os   io   strong   文件   数据   

一个简单的NoSQL内存数据库—Berkeley DB基本操作的例子

       最近,由于云计算的发展,数据库技术也从结构式数据库发展到NoSQL数据库,存储模式从结构化的关系存储到现在如火如荼的key/value存储。其中Berkeley DB就是上述过程中的一个比较有代表性的内存数据库产品,数据库的操作是通过程序来实现的,而不是SQL语句。特别是当今数据不断动态增加的过程中,试图 通过数据切割来达到扩充的思路已经行不通了,因为事先不知道客户数据格式,因此服务提供商不可能进行数据切割。而无模式的key/value存储就可以解 决这种扩充带来的可扩展性问题,因为key/value的存储模式正好可以使得扩充能够自动完成,不需要事先知道任何的数据格式问题。因此,目前NoSQL数据库基本都基于key/value的存储模式,如amazon的simpleDB,google的BigTable等。本文就详细描述key/value模式的一个比较有代表性的内存数据库Berkeley DB,来介绍如何使用它来操作键值对数据。

       Berkeley DB是一个开源的内存数据库,它提供的是一系列直接访问数据库的函数,而不是像关系数据库那样需要网络通讯、SQL解析等步骤。Berkeley DB是一个高性能的,嵌入数据库编程库,“嵌 入”是指它内嵌在程序中,而不是说他只应用在嵌入式系统上。它适合于管理海量的,简单的数据。例如,Google用Berkeley DB HA (High Availability) 来管理他们的帐户信息,Motorola在他的无线产品中用Berkeley DB跟踪移动单元。HP,Microsoft,Sun Microsystems等也都是它的大客户。它不能完全取代关系数据库,但在某些方面,它却有他们望尘莫及的高效性。

       关键字/数据(key/value)是Berkeley DB用来进行数据库管理的基础。前几年,key/value 这个词还是和 hash 表联系在一起的。而现在,程序员看见 key/value这个词时,马上联想到的就是 BigTable、SimpleDB 和云计算。当下,key/value 存储(或者叫 key/value Database、云存储等)是个非常时髦的词汇,越来越多的开发人员(特别是互联网企业)开始关注和尝试 key/value 的存储形式。
       每个 key/value对构成一条记录(数据表中的一行)。而整个数据库实际上就是由许多这样的结构单元所构成的。通过使用这种方式,开发人员在使用 Berkeley DB提供的API来访问数据库时,只需提供关键字就能够访问到相应的数据。当然也可以也可以提供 key 和部分value来查询符合条件的相近数据。
       Berkeley DB底层实现机制采用B树,可以看成能够存储大量数据的HashMap。Berkeley DB通过环境对象EnvironmentConfig来对数据库进行管理的,每个EnvironmentConfig对象可以管理多个数据库 。
        下面来介绍Berkeley DB是如何存入key/value键值对数据的。
1、定义一个序列化的java类,后面将把String和该类的映射<String,java类>存放到Berkeley DB中
package webspider.berkeleydb;

import java.io.Serializable;

/**
 * 定义一个序列化的java类,放到Berkeley DB中
 * 
 * @author typ
 * 
 */
public class Bean implements Serializable {
	private static final long serialVersionUID = -6865837107626208563L;

	private Integer id;
	private String name;

	public Integer getId() {
		return id;
	}

	public void setId(Integer id) {
		this.id = id;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

}
2、定义Frontier接口类,定义存储和获取键值对(key/value)时候需要实现的功能接口
package webspider.berkeleydb;

/**
 * 定义需要实现的功能接口
 * 
 * @author typ
 * 
 */
public interface Frontier {
	/**
	 * 获得下一条记录
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public Bean getNext() throws Exception;

	/**
	 * 添加一条记录
	 * 
	 * @param bean
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public boolean putNext(Bean bean) throws Exception;

}
3、定义AbstractFrontier类,来封装Berkeley DB中的操作
package webspider.berkeleydb;

import java.io.File;
import com.sleepycat.bind.serial.StoredClassCatalog;
import com.sleepycat.je.Database;
import com.sleepycat.je.DatabaseConfig;
import com.sleepycat.je.Environment;
import com.sleepycat.je.EnvironmentConfig;

/**
 * 封装Berkeley DB的操作
 * 
 * @author typ
 * 
 */
public abstract class AbstractFrontier {

	private Environment env;
	private static final String CLASS_CATALOG = "java_class_catalog";
	protected StoredClassCatalog javaCatalog;
	protected Database catalogDatabase;
	protected Database database;

	/**
	 * 初始化数据库需要的各种变量
	 * 
	 * @param homeDirectory
	 * @throws Exception
	 */
	public AbstractFrontier(String homeDirectory) throws Exception {
		EnvironmentConfig envConfig = new EnvironmentConfig();
		// 设置事务处理开启,
		envConfig.setTransactional(true);
		// AllowCreate属性表示没有数据库的前提下,可以自动创建数据库
		envConfig.setAllowCreate(true);
		// 定义Environment变量,homeDirectory指的是数据库存放路径
		env = new Environment(new File(homeDirectory), envConfig);
		// 设置数据库的属性
		DatabaseConfig dbConfig = new DatabaseConfig();
		dbConfig.setTransactional(true);
		dbConfig.setAllowCreate(true);
		// 通常java对象和java对象之间的映射关系要分开存放,放置到不同的数据库中
		// 存放java对象的数据库
		catalogDatabase = env.openDatabase(null, CLASS_CATALOG, dbConfig);
		javaCatalog = new StoredClassCatalog(catalogDatabase);
		// 存放key/value映射的数据库<String,JavaBean>
		database = env.openDatabase(null, "String_JavaBean", dbConfig);
	}

	/**
	 * 关闭数据库时候,关闭各种链接
	 * 
	 * @throws Exception
	 */
	public void close() throws Exception {
		database.close();
		javaCatalog.close();
		env.close();
	}

	/**
	 * Berkeley DB的存储键值对操作
	 * 
	 * @param key
	 * @param value
	 */
	protected abstract void put(Object key, Object value);

	/**
	 * Berkeley DB的得到键值对操作
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 */
	protected abstract Object get(Object key);

	/**
	 * Berkeley DB的删除键值对操作
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 */
	protected abstract Object delete(Object key);
}
4、设计实现类,实现数据库的插入,查找和删除功能(其实数据库的功能就是直接可以用java程序来实现的,这是Berkeley DB优点的地方,可以直接向操作普通java hash程序一样,操作数据库)
package webspider.berkeleydb;

import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
import com.sleepycat.bind.EntryBinding;
import com.sleepycat.bind.serial.SerialBinding;
import com.sleepycat.collections.StoredMap;

/**
 * 具体实现类
 * 
 * @author typ
 * 
 */
public class BDBFrontier extends AbstractFrontier implements Frontier {
	// 建立map,存储key/value键值对
	private StoredMap pendingUrisDBMap;

	/**
	 * 初始化java对象数据库和对象映射数据库
	 * 
	 * @param homeDirectory
	 * @throws Exception
	 */
	public BDBFrontier(String homeDirectory) throws Exception {
		super(homeDirectory);
		// 定义key和value的Entry
		EntryBinding keyBinding = new SerialBinding(javaCatalog, String.class);
		EntryBinding valueBinding = new SerialBinding(javaCatalog, Bean.class);
		// map存放在database中,database存放key/value映射
		pendingUrisDBMap = new StoredMap(database, keyBinding, valueBinding,
				true);
	}

	/*
	 * (non-Javadoc)
	 * 
	 * @see webspider.berkeleydb.Frontier#getNext()
	 */
	public Bean getNext() throws Exception {
		Bean bean = null;
		if (!pendingUrisDBMap.isEmpty()) {
			Set<Entry<String, Bean>> entrys = pendingUrisDBMap.entrySet();
			Entry<String, Bean> entry = (Entry<String, Bean>) pendingUrisDBMap
					.entrySet().iterator().next();
			bean = entry.getValue();
			delete(entry.getKey());
		}
		return bean;
	}

	/* (non-Javadoc)
	 * @see webspider.berkeleydb.Frontier#putNext(webspider.berkeleydb.Bean)
	 */
	public boolean putNext(Bean bean) throws Exception {
		put(bean.getName(), bean);
		return true;
	}

	/*
	 * (non-Javadoc)
	 * 
	 * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#put(java.lang.Object,
	 * java.lang.Object)
	 */
	protected void put(Object key, Object value) {
		pendingUrisDBMap.put(key, value);
	}

	/*
	 * (non-Javadoc)
	 * 
	 * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#get(java.lang.Object)
	 */
	protected Object get(Object key) {
		return pendingUrisDBMap.get(key);
	}

	/*
	 * (non-Javadoc)
	 * 
	 * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#delete(java.lang.Object)
	 */
	protected Object delete(Object key) {
		return pendingUrisDBMap.remove(key);
	}

	/**
	 * 测试效果,可以看到在f:\bdb文件夹下面生成了.jdb和.lck等Berkeley DB相关文件,数据存储在.jdb中
	 * 控制台输出刚刚插入的数据bean的Name值LiMing
	 */
	public static void main(String[] args) {
		try {
			BDBFrontier frontier = new BDBFrontier("f:\\bdb");
			Bean bean = new Bean();
			bean.setName("LiMing");
			frontier.putNext(bean);
			System.out.println(frontier.getNext().getName());
			frontier.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}
从上述过程看来,Berkeley DB可以很好的实现key/value这种存储方式,而且完全是通过一系列直接访问数据库的函数,而不是像关系数据库那样需要数据库连接、SQL解析等步骤。完全跟java程序中操作HashMap没有太大的区别,比较容易上手。

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一个简单的NoSQL内存数据库—Berkeley DB基本操作的例子

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原文地址:http://www.cnblogs.com/zheh/p/3911145.html

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