一種基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理方法

摘要：某武器試驗(yàn)資源庫(kù)系統(tǒng)中，針對(duì)擁有不同參數(shù)數(shù)據(jù)的武器型號(hào)入庫(kù)問(wèn)題，提出了一種基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。該方法通過(guò)參數(shù)結(jié)構(gòu)表、參數(shù)字典表、數(shù)值數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，較好地解決了J2EE平臺(tái)下SSH2不能通過(guò)增加數(shù)據(jù)表的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)題。在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理中，針對(duì)參數(shù)字典更新的“少次、大量”的原則，提出并實(shí)現(xiàn)了3種參數(shù)字典更新模式：參數(shù)字典模板導(dǎo)入模式、瀏覽器端直接輸入模式、工作表導(dǎo)入模式。經(jīng)系統(tǒng)驗(yàn)證，很好地滿足了要求。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)；參數(shù)字典；J2EE；SSH2；動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TN91934文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004373X（2012）18002203

引言

某武器試驗(yàn)資源庫(kù)系統(tǒng)，面向多種武器裝備，支持?jǐn)?shù)值、文本、圖形、圖像、視頻、音頻、模型組件和仿真工具等多種數(shù)據(jù)格式，是一個(gè)綜合的試驗(yàn)信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括音頻庫(kù)、圖形圖像庫(kù)、模型和仿真工具庫(kù)、文本庫(kù)、以及數(shù)值數(shù)據(jù)庫(kù)。因?yàn)閿?shù)值數(shù)據(jù)是每次試驗(yàn)武器性能的總結(jié)以及武器改進(jìn)的重要依據(jù)，所以存放數(shù)值數(shù)據(jù)的數(shù)值數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)驗(yàn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)的重中之重。對(duì)于音頻庫(kù)、圖形圖像庫(kù)、模型和仿真工具庫(kù)和文本庫(kù)，因具有規(guī)劃好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)固定的數(shù)據(jù)庫(kù)及其表結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模式可確保良好的數(shù)據(jù)完整性與一致性，在同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中已被廣泛應(yīng)用。但是不同武器型號(hào)的試驗(yàn)參數(shù)不可能完全相同，不能使用固定的幾個(gè)字段來(lái)限定參數(shù)的數(shù)量和種類，所以固定的表結(jié)構(gòu)不能滿足要求，所以系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

按照系統(tǒng)的安全性指標(biāo)、軟件性能指標(biāo)、適用性指標(biāo)的要求，選擇J2EE（Java2Platform，EnterpriseEdition）作為開發(fā)平臺(tái)。J2EE不但繼承了B/S（Browser/Server）維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單，成本低，選擇多等優(yōu)點(diǎn)[1]，還具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性、開放的標(biāo)準(zhǔn)以及優(yōu)秀的企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序框架的優(yōu)勢(shì)。SSH2是J2EE平臺(tái)主流輕量級(jí)設(shè)計(jì)框架[24]，也是本系統(tǒng)所采用的開發(fā)框架。SSH2由Struts2，Spring和Hibernate組成，結(jié)構(gòu)上分為3層，分別是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和持久層。Hibernate作為持久層框架，實(shí)現(xiàn)了ORM，把數(shù)據(jù)表映射成持久層對(duì)象的形式，簡(jiǎn)化了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，大大減少利用HibernateQL從數(shù)據(jù)庫(kù)提取數(shù)據(jù)代碼的編寫量和復(fù)雜度。系統(tǒng)數(shù)據(jù)表由Hibernate映射成持久層對(duì)象，但數(shù)據(jù)表映射成對(duì)象類不是實(shí)時(shí)的，在系統(tǒng)的使用過(guò)程中增加的數(shù)據(jù)表不能映射成持久層對(duì)象。解決這個(gè)問(wèn)題一般用2種方法：

（1）把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)持久化成XML格式文件的形式[5]；

（2）用HashMap的鍵值映射關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)類似靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的列屬性映射關(guān)系[6]。第1種方法只是針對(duì)個(gè)例，應(yīng)用不廣，第2種方法的代碼量大，而且對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)效率有影響。本文提出了一種基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和管理方法。

1基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1.1參數(shù)字典定義

一般的武器試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息包含3個(gè)方面：參數(shù)結(jié)構(gòu)、參數(shù)描述、數(shù)值數(shù)據(jù)。參數(shù)字典是相對(duì)于數(shù)據(jù)字典而定義的，是指在基于參數(shù)字典設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可以訪問(wèn)的參數(shù)元數(shù)據(jù)的目錄，其內(nèi)容包括參數(shù)的名稱、單位、數(shù)據(jù)類型等各種參數(shù)描述。它與數(shù)據(jù)集合有映射關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，能查詢參數(shù)字典下屬全部數(shù)值數(shù)據(jù)的信息，也可以從數(shù)值數(shù)據(jù)記錄逆向搜索所屬參數(shù)的定義和描述。在某武器試驗(yàn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)中，每個(gè)武器型號(hào)也擁有它自己的參數(shù)字典，型號(hào)參數(shù)字典包含于參數(shù)字典。

1.2基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

DBMS只能創(chuàng)建靜態(tài)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)表，所以動(dòng)態(tài)可變結(jié)構(gòu)只能通過(guò)靜態(tài)數(shù)據(jù)表的“動(dòng)態(tài)化”來(lái)構(gòu)造，即采用靜態(tài)表結(jié)構(gòu)表現(xiàn)動(dòng)態(tài)表結(jié)構(gòu)[711]。在這個(gè)前提下，提出了基于參數(shù)字典的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造模型圖在數(shù)值數(shù)據(jù)表的基礎(chǔ)上新建了3類表：參數(shù)結(jié)構(gòu)表、參數(shù)字典表，參數(shù)字典模板表。數(shù)值數(shù)據(jù)表記錄數(shù)值數(shù)據(jù)；參數(shù)字典表記錄所有參數(shù)描述，參數(shù)與數(shù)據(jù)存在一對(duì)多的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在需要參數(shù)信息時(shí)可以通過(guò)搜索參數(shù)字典表的方式查詢數(shù)據(jù)的基本信息；參數(shù)字典模板表是參數(shù)字典表具有代表意義的參數(shù)子集，在特定情況下可以高效地更新參數(shù)字典；參數(shù)結(jié)構(gòu)表存儲(chǔ)參數(shù)的邏輯從屬結(jié)構(gòu)。從參數(shù)結(jié)構(gòu)表提取結(jié)構(gòu)信息，從參數(shù)索引表提取參數(shù)的基本信息，從數(shù)值數(shù)據(jù)表提取數(shù)值數(shù)據(jù)，這樣就可以得到完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。擁有特定的參數(shù)字典表存儲(chǔ)所有參數(shù)，不存在特定的幾個(gè)字段限定參數(shù)的問(wèn)題，任意多種武器型號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都可以入庫(kù)。經(jīng)系統(tǒng)驗(yàn)證，由此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，完全可以滿足數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的3個(gè)基本范式，即：第一范式（無(wú)重復(fù)列）、第二范式（完全依賴主鍵）以及第三范式（不依賴其他非主屬性）。

2動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)管理

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要是對(duì)數(shù)值數(shù)據(jù)表對(duì)象的檢索、刪除、修改、添加。在本系統(tǒng)中檢索體現(xiàn)為根據(jù)參數(shù)結(jié)構(gòu)來(lái)分層檢索；刪除和修改是在檢索基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)操作；而添加數(shù)據(jù)之前必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)中擁有該型號(hào)的參數(shù)字典，否則就必須首先添加型號(hào)參數(shù)字典。在基于參數(shù)字典設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，參數(shù)字典表是完成數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)化的最重要所在。在武器試驗(yàn)資源系統(tǒng)中，參數(shù)字典更新遵循“少次、大量”的原則，對(duì)應(yīng)本文設(shè)計(jì)了3種參數(shù)字典更新模式：參數(shù)字典模板導(dǎo)入模式、瀏覽器端直接輸入模式、工作表導(dǎo)入模式，如圖2所示。

圖2參數(shù)字典添加的3種模式參數(shù)字典模板導(dǎo)入模式是基于模板的添加參數(shù)字典的方法。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中擁有型號(hào)參數(shù)字典模板，而且所要錄入的型號(hào)參數(shù)字典與數(shù)據(jù)庫(kù)已存模板相似度很大時(shí)，采用參數(shù)字典模板導(dǎo)入模式。進(jìn)入系統(tǒng)后首先要搜索已存模板并選中相近模板，對(duì)現(xiàn)模板的武器分系統(tǒng)進(jìn)行增加、刪除、修改，然后進(jìn)入目標(biāo)武器分系統(tǒng)對(duì)武器分系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行增加、刪除、修改，最后把參數(shù)更新到參數(shù)字典表或參數(shù)字典模板表。

瀏覽器端直接輸入模式是一種從無(wú)到有地構(gòu)建型號(hào)參數(shù)字典的方法。當(dāng)新增的型號(hào)參數(shù)字典記錄比較少或所要錄入的型號(hào)參數(shù)字典記錄與數(shù)據(jù)庫(kù)已存模板相似度比較小時(shí)，采用瀏覽器端直接輸入模式。逐個(gè)錄入?yún)?shù)形成武器分系統(tǒng)，不同的武器分系統(tǒng)形成型號(hào)參數(shù)字典，最后更新到參數(shù)字典表或參數(shù)字典模板表。

有時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在獲取時(shí)采用txt的存儲(chǔ)格式，這種情況就可以首先手動(dòng)把txt文件轉(zhuǎn)成更為規(guī)范、更好讀取的工作表格式，然后通過(guò)程序讀取。這種情況就需要工作表導(dǎo)入模式，它是從工作表中導(dǎo)入型號(hào)參數(shù)字典的方法。錄入前必須把數(shù)據(jù)對(duì)象轉(zhuǎn)成工作表且需要設(shè)定導(dǎo)入?yún)?shù)集在工作表里的格式，如工作表首列為導(dǎo)入?yún)?shù)或首行為導(dǎo)入?yún)?shù)，然后以武器分系統(tǒng)為基本單位整體導(dǎo)入，最后更新到參數(shù)字典表或參數(shù)字典表。

在參數(shù)字典添加完成之后，設(shè)定好參數(shù)結(jié)構(gòu)、參數(shù)描述，完成錄入數(shù)值數(shù)據(jù)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的添加結(jié)束。若型號(hào)參數(shù)字典存在，只需錄入?yún)?shù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)描述即完成錄入。

3某武器實(shí)驗(yàn)資源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建實(shí)例

某武器試驗(yàn)資源的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中使用了4類表：型號(hào)參數(shù)字典表，記錄每一個(gè)型號(hào)每一個(gè)參數(shù)的基本信息如：參數(shù)名、參數(shù)單位、所屬武器分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)密級(jí)；型號(hào)參數(shù)結(jié)構(gòu)表，記錄型號(hào)參數(shù)結(jié)構(gòu)信息，此類表包含4個(gè)從上到下的表：型號(hào)表、階段表、數(shù)據(jù)類型表以及武器編號(hào)表；型號(hào)參數(shù)字典模板表，記錄某些典型型號(hào)參數(shù)字典；型號(hào)數(shù)值數(shù)據(jù)表，記錄型號(hào)具體實(shí)驗(yàn)數(shù)值數(shù)據(jù)。

在錄入型號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，它的3個(gè)方面：參數(shù)結(jié)構(gòu)、數(shù)值數(shù)據(jù)、參數(shù)描述，需要分別對(duì)應(yīng)錄入到3類數(shù)據(jù)表中，即參數(shù)結(jié)構(gòu)錄入到型號(hào)參數(shù)結(jié)構(gòu)的4類表；數(shù)值數(shù)據(jù)錄入到型號(hào)數(shù)值數(shù)據(jù)表；參數(shù)描述錄入到型號(hào)參數(shù)字典表。在型號(hào)的參數(shù)字典不存在時(shí)，首先把各個(gè)參數(shù)的參數(shù)描述錄入到型號(hào)參數(shù)字典表。瀏覽器端導(dǎo)入模式和參數(shù)子彈模板導(dǎo)入模式完成的最后結(jié)構(gòu)如圖3所示，選擇保存到參數(shù)字典表或者參數(shù)字典模板表，工作表錄入模式如圖4所示，選擇工作表后導(dǎo)入到參數(shù)字典表或參數(shù)字典模板表。