基于不同高級語言環(huán)境下關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

隋東

【摘要】本文嘗試將SQL語言嵌入到VB6.0、VB.NET和C#高級語言中，開發(fā)設(shè)計一個具有增、刪、改和查詢功能的學生成績管理系統(tǒng)，對其中運用的關(guān)鍵技術(shù)進行剖析和對比。并在對各種理論進行闡述的同時配合系統(tǒng)的實現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用加以說明。

【關(guān)鍵詞】ADO.NET VB6.0 VB.NET C# SQL SERVER T-SQL 類

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）05-0243-03

前言

中央廣播電視大學的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)教材是基于VB6.0和SQL SERVER2000實驗環(huán)境下的，這為我們的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)教學實踐帶來一些困擾和不便，尤其不便于學生課后更準確有效地自學教材。對此問題，筆者借助多年教學經(jīng)驗的積累，將中央電大本門課程的形考任務(wù)“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)”在VB6.0、VB.NET和C#多種環(huán)境下的實現(xiàn)進行了思考和實驗，對不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)進行了比較，能夠有效地指導學生在不同應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境下，以簡捷的方式、方法，較快地設(shè)計、實現(xiàn)一個具備增、刪、改、查詢功能的小型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，同時滿足了學生接受新事物、新技術(shù)的愿望，激發(fā)了他們搞好畢業(yè)設(shè)計的創(chuàng)作熱情，為學生們后續(xù)畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。

實現(xiàn)

本系統(tǒng)是基于 C/S 結(jié)構(gòu)的信息管理系統(tǒng)，分別使用 VB6.0、VB.NET和C#作為開發(fā)語言，前端應(yīng)用程序通過ADO、ADO.NET技術(shù)來與數(shù)據(jù)庫進行連接，優(yōu)點是易于使用、高速度、低內(nèi)存支出和占用磁盤空間較少。

該數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)雖然規(guī)模小，但是已經(jīng)具備增加、修改、刪除、查詢等系統(tǒng)功能。下面介紹一下系統(tǒng)開發(fā)的主要方法：

一、進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計

（一）需求分析

1.業(yè)務(wù)流程分析

“學生成績管理系統(tǒng)”，主要目的是用以實現(xiàn)學生、課程以及成績等多項管理。本系統(tǒng)管理的對象簡單，每個數(shù)據(jù)之間都有較強的關(guān)聯(lián)性，涉及過程并不復雜。因此，比較適合于數(shù)據(jù)庫管理。

2.數(shù)據(jù)流程分析

圖1學生成績管理數(shù)據(jù)流程圖

（二）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)需求分析的結(jié)果，進行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，依照收集信息→標識對象（實體）→標識每個對象需要存儲的詳細信息（屬性）→標識對象之間的關(guān)系的步驟，采用E-R圖工具表示，設(shè)計結(jié)果如圖2所示：

圖2學生成績管理E-R圖

（三）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計和物理實現(xiàn)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟，是將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果E-R圖轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進行優(yōu)化的過程。具體過程為：

將各實體轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的表，將各屬性轉(zhuǎn)化為各表對應(yīng)的列；標識每個表的主鍵列；在表之間體現(xiàn)實體之間的映射關(guān)系，遵守參照完整性規(guī)則；根據(jù)范式理論，對表進行修改，盡量滿足第三范式。

通過規(guī)范化數(shù)據(jù)庫設(shè)計，可以減少存儲的冗余數(shù)據(jù)量，減輕數(shù)據(jù)維護工作，減少存儲的要求，提高數(shù)據(jù)庫的完整性。

物理實現(xiàn)階段的主要工作是，把設(shè)計好的數(shù)據(jù)庫全局模式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的內(nèi)模式。在此用以上方法建立一個名稱為“學生成績管理”的數(shù)據(jù)庫，其中包含3張數(shù)據(jù)表，即學生情況表、課程情況表、學生成績表。

二、操縱和訪問數(shù)據(jù)庫的基本SQL語句

SQL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫支持的標準查詢語言，也是一種雙重式語言，即用于查詢和更新的交互式數(shù)據(jù)庫語言（Interactive SQL），又是一種應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)庫訪問時所采取的編程式數(shù)據(jù)庫語言，即嵌入式SQL（Embedded SQL）[1]。嵌入式SQL是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的一種開發(fā)方法。它要將SQL語句直接嵌入到程序的源代碼中，與其他程序設(shè)計語言語句混合使用。

開發(fā)的應(yīng)用程序?qū)⑨槍ι鲜鰯?shù)據(jù)庫進行管理，主要有插入（insert）、修改（update）、刪除（delete）、查詢（select）和打印（print）等5種基本的操作。

三、界面設(shè)計

（一）創(chuàng)建項目工程

項目工程名稱為“學生成績管理”。

（二）創(chuàng)建主窗體

運用菜單技術(shù)創(chuàng)建主窗體。

（三）創(chuàng)建增加、刪除、修改、查詢功能窗體

使用標簽、文本框、組合框、表格、命令按鈕等控件，添加并創(chuàng)建“查詢記錄”、“增加新記錄”、“修改記錄”、“刪除記錄”等窗體。

四、代碼設(shè)計

.NET框架的一個主要組成部分是類庫，這些類被拆分為命名空間，它是類庫的邏輯分區(qū)。類庫所采用的命名空間是層次結(jié)構(gòu)，即命名空間下又可以再分成子命名空間，每個命名空間都包含一組按照功能劃分的相關(guān)的類。

在.NET環(huán)境下，必須指向包含所使用類的命名空間（例如Imports System.Data，Imports System.Data.SqlClient）才能激活相應(yīng)的類；借助于封裝，把常用的數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)庫查詢和對數(shù)據(jù)庫操縱的功能模塊定義為公共函數(shù)，包括createConn（）用于建立數(shù)據(jù)庫連接的函數(shù)，sqlUpdate（）用于對數(shù)據(jù)庫操縱的函數(shù)，sqlfind（）用于數(shù)據(jù)庫查詢的函數(shù)；使用時調(diào)用即可，避免相同功能模塊的重復建設(shè)。針對該系統(tǒng)，筆者創(chuàng)建了SqlConnection、SqlCommand公共類的實例和系統(tǒng)常用的公共函數(shù)。

在不同模塊的設(shè)計中都可以調(diào)用這些自定義函數(shù)，在此不再贅述。

五、報表設(shè)計

一個功能完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，除了具有數(shù)據(jù)維護、查詢和顯示功能外，還必須具有報表輸出功能。Visual Studio2005報表體系結(jié)構(gòu)圖]，其ReportViewer控件負責解釋RDLC報表定義、處理報表參數(shù)并按照各種用戶可選格式提供報表的“報表處理器”。它既可以運行于“本地模式”也可以運行于“遠程模式”[2]。由用戶編寫的存儲過程負責管理連接或運行基于參數(shù)的查詢；報表只駐留以報表為中心的Parameters集合，尋址遠程報表服務(wù)并呈現(xiàn)給用戶。

六、幾種實現(xiàn)方法的比較

嵌入式SQL在VB6.0下和在VB.NET下使用的基本形式和處理過程對比如下：

（一）在VB6.0環(huán)境下的具體實現(xiàn)

ADO是微軟公司提出的第三種數(shù)據(jù)庫訪問對象，它把OLE DB封裝在一個數(shù)據(jù)對象中，使得VB6.0程序可以方便地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。ADO對象模型共包含7個對象，即Connection，command，Recordset，Parameter，Property，F(xiàn)ield和Error。

VB6.0應(yīng)用程序中主要用Connection對象建立與數(shù)據(jù)庫的連接，用Recordset和Field對象，對數(shù)據(jù)表進行操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)表增加、刪除、修改等不返回結(jié)果集的操作，語法參閱文獻[1]。

（二）在VB.NET環(huán)境下的具體實現(xiàn)

ADO.NET是微軟.NET Framework框架中針對與數(shù)據(jù)庫進行交互的一組對象類的名稱[3]。ADO.NET提供對Microsoft SQL Server、Oracle等數(shù)據(jù)源以及通過 OLEDB和XML公開的數(shù)據(jù)源的一致訪問，也就是提供與數(shù)據(jù)源進行交互的相關(guān)的公共方法。應(yīng)用程序可以使用ADO.NET來連接到這些數(shù)據(jù)源，并檢索、操作和更新數(shù)據(jù)。

ADO.Net比ADO更適用于分布式應(yīng)用環(huán)境，增加了更好的性能；它有更好的可操作性、它可以結(jié)合XML語言來開發(fā)數(shù)據(jù)庫；它有更好的可維護性、可編程性和可伸縮性。

ADO.NET對象模型中包含五個主要的組件，即是Connection對象、Command對象、 Dataadapter對象、Datareader對象以及Dataset對象。ADO.NET架構(gòu)圖參見[3]。

其中Connection對象、Command對象、 DataAdapter對象和DataReader對象四個組件是負責建立聯(lián)機與數(shù)據(jù)操作部分的，被稱為數(shù)據(jù)提供組件 （Managed Providers）。而Dataset對象是ADO.NET非連接架構(gòu)下把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存緩存中所構(gòu)成的數(shù)據(jù)容器，是一個或多個DataTable 對象的集合。DataSet在使用時就像駐留在客戶端計算機上的一個小型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，但又與任何具體的數(shù)據(jù)庫完全無關(guān)。DataAdapter對象在后臺數(shù)據(jù)庫和前臺Dataset對象之間起著橋梁作用。其Fill方法將后臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)取到前臺客戶端的Dataset對象中來。而其Update方法則按相反方向把前臺對數(shù)據(jù)庫的寫操作寫入數(shù)據(jù)庫中去，它由應(yīng)用程序在Dataset中添加、更改或刪除的行對數(shù)據(jù)庫進行更新，在使用DataAdapter時，需要將查出的數(shù)據(jù)起一個表名放到DataSet中。一個Dataset可以存放多個表，而TableAdapter的結(jié)果就是一個表，不能再繼續(xù)添加表。

DataReader實現(xiàn)數(shù)據(jù)操作以及對數(shù)據(jù)的快速、只進、只讀訪問。Connection對象提供與數(shù)據(jù)源的連接。Command對象能夠訪問用于返回數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、運行存儲過程、發(fā)送或檢索參數(shù)信息的數(shù)據(jù)庫命令。DataReader從數(shù)據(jù)源中提供高性能的數(shù)據(jù)流。它需要與數(shù)據(jù)庫保持連接，ExecuteReader（）函數(shù)返回一個SqlDataReader對象或OleDbDataReader對象，通過這個對象來檢查查詢結(jié)果，它是一種“單向”流，一次只能提供一行數(shù)據(jù)，就像高速傳送帶上的一排箱子，一旦它們被放在帶子上，就無法對它們排序或過濾出選定的箱子，也因此占用內(nèi)存少，執(zhí)行效率高。當用戶讀取大量數(shù)據(jù)時，可以使用DataReader來提高性能。

根據(jù)應(yīng)用程序所需功能和性能的要求，來確定是使用DataSet還是DataReader。

嵌入式SQL在VB.NET環(huán)境下通過SqlCommand.ExecuteNonQuery（）方法，對連接執(zhí)行SQL語句，并返回受影響的行數(shù)，當行數(shù)大于0時，命令執(zhí)行成功，否則說明對數(shù)據(jù)庫沒產(chǎn)生影響。通過使用SqlCommand.ExecuteScalar（）方法來執(zhí)行命令對象的SQL語句，從數(shù)據(jù)庫中檢索單個值，當值大于0時，命令執(zhí)行成功，否則命令執(zhí)行失敗。該方法不接受任何參數(shù)，僅僅返回查詢結(jié)果集中的第一行第一列。

在VB.NET環(huán)境下通過調(diào)用以上定義的函數(shù)，就可以實現(xiàn)使用各種嵌入式SQL語句來操縱后臺數(shù)據(jù)庫的功能。

（三）C#語言環(huán)境下的設(shè)計實現(xiàn)

由于C#簡單易學，而且可以跨平臺使用，因此它正在成為程序開發(fā)人員使用的主流編程語言。[4] 它具有如下諸多優(yōu)點：

C#遵守通用語言規(guī)范（common language specification，CLS）。

C#具備自動內(nèi)存管理功能：CLR 內(nèi)建垃圾收集器，當變量實例的生命周期結(jié)束時，垃圾收集器負責收回不被使用的實例占用的內(nèi)存空間。

C#具有交叉語言處理能力：由于任何遵守通用語言規(guī)范的程序設(shè)計語言源程序，都可編譯為相同的中間語言代碼，不同語言設(shè)計的組件，可以互相通用，可以從其他語言定義的類派生出語言的新類。

C#更加安全：C#語言不支持指針，一切對內(nèi)存的訪問都必須通過對象的引用變量來實現(xiàn)，只允許訪問內(nèi)存中允許訪問的部分，這就防止病毒程序使用非法指針訪問私有成員，也避免指針的誤操作產(chǎn)生的錯誤。

C#軟件的安裝更加容易：在.NET 中這些組件或動態(tài)連接庫不必在注冊表中注冊，每個程序都可以使用自帶的組件或動態(tài)連接庫，使軟件的安裝更加容易。

C#是完全面向?qū)ο蟮模篊#語言中所有的函數(shù)、變量和常量都必須定義在類中，避免了命名沖突。C#語言不支持多重繼承。

在開發(fā)項目中以類的形式來組織、封裝一些常用的方法和事件，不僅可以提高代碼的重用率，也大大方便了代碼的管理。

本系統(tǒng)中using System.Data.SqlClient命名空間包含有關(guān)專門操作SqlServer數(shù)據(jù)庫的類，如SqlConnection，SqlCommand，SqlDateAdapter等，System.Data命名空間包含數(shù)據(jù)庫操作所需要用到的普通數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)行等；DbHelperSQL類定義了與數(shù)據(jù)庫的連接配置、執(zhí)行SQL語句的公用方法等。調(diào)用并且構(gòu)建這些類的實例設(shè)計完成系統(tǒng)主窗體和系統(tǒng)的增、刪、改、查詢功能。

七、結(jié)論

（一）在不同高級語言環(huán)境下創(chuàng)建應(yīng)用程序的過程都一樣。

（二）在不同環(huán)境下使用的SQL語句都完全一樣，可以實現(xiàn)同樣的數(shù)據(jù)庫操縱功能。

（三）在VB6.0環(huán)境下編寫的應(yīng)用程序，搬到.NET環(huán)境下不能使用。

（四）NET開發(fā)平臺具有更加強大的內(nèi)部函數(shù)庫，.NET編程很大程度上依靠程序庫中提供的可重用源代碼，.NET框架提供了2500多個可重用的類。公共語言運行時庫（CLR）提供了執(zhí)行程序的服務(wù)，實現(xiàn)了編程語言的統(tǒng)一。.NET程序需要經(jīng)過兩次編譯才能在CPU上運行，首先編譯生成與CPU無關(guān)的中間語言（MSIL）程序，在CLR的支持下，中間語言程序被編譯成由本地CPU指令組成的程序，實現(xiàn)了.NET跨平臺運行的目標。[5]

（五）NET采用ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，支持離線的數(shù)據(jù)訪問功能，同時提供了只進的、一次只能讀取一條記錄的消耗資源極小的DataReader對象，提高了應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫訪問的性能。更適用于分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用。

（六）VB.NET和C#生成的代碼可以完全通用。VB提供了很多類型轉(zhuǎn)換函數(shù)型運算符，如CInt（）， CSng（）， CStr（）等，在C#中只要用（int） ， （float）， （String）即可； VB支持兩種形式的異常，即.net框架的異常和VB自己的錯誤號碼，而C#只支持第一種。用到VB自己的錯誤號碼的程序幾乎無法移植到C#中。

（七）VB支持模塊，C#不支持。在C#中制造一個abstract類，共享所有成員，就和模塊一樣了。C#不能像VB一樣直接訪問模塊中的成員，需要使用“類名.成員名”的用法。

（八）C#代碼更加簡潔，像VB.NET一樣簡單，像C++一樣強大， 是第一流的面向組件的語言。C#語言是.NETFrame Work 中新一代的開發(fā)工具，是一種現(xiàn)代的、面向?qū)ο蟮恼Z言，它簡化了C++語言在類、命名空間、方法重載和異常處理等方面的操作，摒棄了 C++的復雜性，更易使用，更少出錯。它使用組件編程，和VB一樣容易使用。C#語法和 C++、JAVA 語法非常相似。所有的.NET Framework中的基類庫（Base Class Library）都由C# 編寫。

參考文獻：

[1]劉世峰.數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)（本科）[M].中央廣播電視大學出版社，2008，103

[2]顧曉梅.數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)教程[M]，上海電視大學教材， 2010， 171

[3]呂軍.軟件項目綜合實訓（.NET篇）[M]，清華大學出版社，2010，96～97

[4]明日科技 王小科，王軍，趙會東.C#項目開發(fā)案例全程實錄（第2版）[M]，清華大學出版社，2011，前言

[5]龔沛曾.Visual Basic.NET程序設(shè)計教程（第2版）[M]，高等教育出版社，2005，17