SG-Database关系式数据库系统 v1.0.zip

SG-Database ============== SG-Database一种轻量、易扩展的关系式数据库系统。 其主要优势是，可以简单方便的向其中添加新的数据类型及对应索引。比如当我们想要在数据库中存储一些地图上的点，为了对其进行高效索引，需要建立类似KD-Tree等的索引结构，为了在传统的SQL数据库中实现这种索引，需要对数据库系统进行performance tuning，编程负担较重。而我们的数据库系统提供了更加方便易用的扩展结构，用户可以直接继承数据类型基类Basic实现自己的数据类型，并添加对应索引。添加的组件可以无开销地直接对接数据库，简单方便的实现对数据库系统功能的拓展。 在此基础上，我们实现了传统关系式数据库物理层面大部分功能和优化，如变更日志、IO优化、热区缓存、视图和表抽取、元组批操作等。在高层，我们放弃使用SQL语言，而是采用javascript语言和逻辑规则引擎联合进行对数据操作进行描述。使用javascript可以完成许多SQL语言很难编写或完成不了的数据操作，而且更符合大部分程序员的直觉。规则引擎用于描述WHERE条件，直接与索引模块对接，使得用户编写的索引结构可以直接接入查询功能当中。 由于只用了四天事件，还有一些功能我们没有完成。如数据操作语言(javascript)与数据库的对接、触发器（因为这与数据库查询语言相关）、与连接操作/多表查询有关的一些支持，以及并发控制（这十分重要，我们要多花一些时间进行研究设计）。 动态类型模块 ----------- ### 需求 数据库需要存储不同类型的数据。因此数据库系统需要对数据类型提供支持。并要允许用户简单方便的定义自己的新数据类型，无开销地与数据库其它模块实现自动对接。 ### 分析 不同数据类型具有不同数据成员，所以必须使用不同的类来存储。但列与表的对象都需要同存同取，不能对每个类型都建立一个对应的列/表类。因此需要引入动态类型特性。 ### 设计 我们选择使用继承多态实现动态类型。首先定义数据类型基类（Basic类），其它类型均继承数据类型基类实现。在列类（col类）中，存储数据的对象为基类容器（vector<Basic*>），即将所有数据对象都向上转型为基类指针统一存储。 基类中定义虚函数getType，这个函数返回这个动态类型对象的类型。因此每个子类都需要对该虚函数进行实现。这样在向上转型之后依然可以获取数据的实际类型，以便在使用时进行逆变。 在col对象构造时，需要指定类型（因为关系式数据库中同一列存储的数据类型一定是相同的），当取用其中的数据时，按构造时指定的列类型进行转换。添加元素时也会进行类型检查，如添加的数据类型与列类型不符，将会抛出异常。 为了方便实现动态类型的配套操作，实现typeHelper静态空间，提供关于数据对象拷贝、判等、反序列化等功能。这样，需要使用这些功能时直接用基类指针作为参数调用函数即可，不需要手动转换再根据不同类型分别处理。相应地，在用户添加新数据类型时，也要在这些函数中添加新类型的处理case。 作为例子，我们实现了整型、浮点、字符串、布尔四种实值类型。 ### 文档 #### Basic类 动态类型基类，直接创建该类型对象视为null数据 ##### 公有成员 ``` cpp virtual TYPE getType() ``` 获取数据对象实际类型 ``` cpp virtual string toStr() ``` 序列化这个数据对象，转换为字符串 日志模块 ----------- ### 需求 记录对用户数据库进行的修改（增删改）操作。基于这些记录，可以在合适的时候将这些修改统一写入硬盘（修改先立刻在内存中实现，再在合适的时候统一在硬盘上的文件实现），降低IO代价。 ### 分析 为了降低IO代价，必然要进行定点增量式写入。因此需要将每一次对表的修改（增删改）作为一条日志记录， ### 设计 首先定义日志记录类（record类），其需要记录三种对表的修改模式：插入、删除和修改（元组）。 三种修改所需的信息不同：插入仅需要记录插入的元组，不关心位置（元组是无序的）；删除只需要记录删除的元组（相对当前表的）位置（下标）；修改需要记录需修改元组的位置（下标）和修改内容（使用vector<Basic*>记录，长度为元组长度，不修改的条目可以使用占位符占位）。因此，三种不同的修改可以使用三种不同的构造函数，在构造函数中记录修改类型（增/删/改），便于在实现修改时，通过修改类型进入不同的分支。 将这些修改写入硬盘时，按日志队列顺序从头到尾实现修改即可。所有修改都已实现到硬盘后，日志队列将被清空。 ### 文档 #### record类 日志记录类 ##### 私有成员 ``` cpp void setAddTarget(vector<Basic*> addTarget) ``` 设置修改的目标元组。 由于日志记录是在调用table修改（增删改）方法时进行同步创建，因此vector<Basic*>中的Basic对象来源于col，col持有所有权，有可能在之后被释放。如果被释放后再用这个记录对硬盘进行操作将造成文件错误。因此需要将vector<Basic*>中每个元素依次复制，复制后的对象由本类持有所有权。 ##### 公有成员 ``` cpp int opSub=-1 ``` 操作元组的下标（相对于创建该记录时刻表的下标） ``` cpp recType type ``` 操作类型，分为增（add）删（del）改（mod） ``` cpp vector<Basic*> targetTuple ``` 增加与修改的目标元组（要插入什么/要改成什么，修改可使用占位符） ``` cpp record(vector<Basic*> addTarget) ``` “增”类型日志记录的构造函数 ``` cpp record(int opSub) ``` “删”类型日志记录的构造函数 ``` cpp record(int opSub, vector<Basic*> modTarget) ``` “改”类型日志记录的构造函数 ``` cpp record(const record &r) ``` 拷贝构造函数 ``` cpp ~record() ``` 析构函数，释放持有所有权的targetTuple成员中Basic对象 ##### 具体说明 * 当`record.type=ADD`的时候，`record.targetTuple`里面所存储的是新添加的元组，`targetTuple[0]`就是这个元素第一列的值，`targetTuple[1]`就是第二个，以此类推。 * 当`record.type=MOD`的时候，`record.opSub`存储的是要修改目标行的元组（一行对应一个元组）。`record.targetTuple`里面存储的是这个元组该进行怎样的修改，注意如果里面元素`getType`结果是`Placeholder`代表这一列不进行修改（例如`targetTuple[1].getType=="Placeholder"`，这就表示第二列不变），当`getType`结果为其他的值时才代替表进行更改（里面存的就是改完的实际值）。 * 当`record.type=DEL`的时候，`opSub`中所存储的就是要删除元素的所在行（下标）。 #### table类中的日志成员 ``` cpp list<record> allRecord ``` 存储上次硬盘写入后所有修改的日志记录。调用table的增删改方法时进行同步追加；调用table的硬盘文件更新方法，实现其中所有修改后对其进行清空。 视图与表抽取模块 ----------- ### 需求 快速的使用一个表中的部分元组构造视图或复制一张新表。 视图是从一个基本表中导出的虚拟的表。在系统的数据字典中仅存放了视图的定义，不存放视图对应的数据。这些表的数据存放在数据库中。那些用于产生视图的表叫做该视图的基表。 视图看上去非常像数据库的物理表，对它的操作同任何其它的表一样。当通过视图修改数据时，实际上是在改变基表中的数据；相反地，基表�