基于安卓手機(jī)的高效數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)機(jī)制

彭鳳凌，庹先國(guó)，2，王洪輝，鐘佳訊，蒲建華

（1.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610059；2.西南科技大學(xué) 核廢物與環(huán)境安全國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng)621010）

0 引 言

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的誕生使得人們能夠方便的對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存取與管理[1]。隨著智能手機(jī)和移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用從原來(lái)的Windows系統(tǒng)漸漸轉(zhuǎn)移到了智能設(shè)備上，由于智能設(shè)備現(xiàn)階段的水平還無(wú)法與PC相比，因此訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)也就不能簡(jiǎn)單的在智能設(shè)備上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序來(lái)完成。關(guān)于智能設(shè)備訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)，前人有一些成果，總結(jié)起來(lái)主要是通過(guò)與Web服務(wù)器打交道實(shí)現(xiàn)，如文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]就是采用的這種方法。該方法雖比較成熟且為常用方法，但訪問(wèn)Web服務(wù)器必然需要采用超文本傳輸協(xié)議 （即HTTP協(xié)議），然后HTTP協(xié)議非常復(fù)雜，每次進(jìn)行通信時(shí)都必須按照該協(xié)議的格式將信息進(jìn)行封裝從而大大增加了信息傳輸量并提高了傳輸成本，且該方法已經(jīng)成熟，因此對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的效率和實(shí)時(shí)性等方面改進(jìn)空間已經(jīng)很小。對(duì)此，筆者以Android手機(jī)與Oracle數(shù)據(jù)交互為例，以TCP協(xié)議和ODBC技術(shù)為基礎(chǔ)提出了另一種智能設(shè)備高效、快速的訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，該方法與常用方法相比，能夠大大降低傳輸?shù)男畔⒘繌亩鴾p少智能設(shè)備使用流量并在一定程度上提高訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的效率和速度，具有一定借鑒價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)交互方案對(duì)比分析

通常移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)庫(kù)交互方法是:移動(dòng)終端通過(guò)API首先與遠(yuǎn)程的Web服務(wù)器建立連接，再將相關(guān)數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照HTTP協(xié)議格式將其封裝并發(fā)送到Web服務(wù)器中，Web服務(wù)器將信息進(jìn)行拆封解析然后訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，最后將數(shù)據(jù)庫(kù)操作結(jié)果按照HTTP協(xié)議格式返回給移動(dòng)終端。即利用手機(jī)端的API將數(shù)據(jù)提交到Web服務(wù)端的Servlet或者JSP文件中去。該方法雖然為常用方法，但存在一個(gè)問(wèn)題，那就是每次移動(dòng)終端與服務(wù)器之間的通信，發(fā)送方都必須按照HTTP協(xié)議格式封裝信息 （即使只是傳輸一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，也必須嚴(yán)格封裝信息），但HTTP協(xié)議非常復(fù)雜，采用它要除了需要傳輸許多額外的封裝信息 （如html的標(biāo)記），因此當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息 （即實(shí)際有用信息）小于封裝信息時(shí)，該方法顯得浪費(fèi)流量且大大提高成本。根據(jù)TCP／IP參考模型，HTTP實(shí)際上是應(yīng)用層的協(xié)議，它是根據(jù)傳輸層的TCP協(xié)議而來(lái)，基于此本文提出直接采用TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息傳輸，并由PC端的Windows應(yīng)用軟件充當(dāng)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的中介，避免了與Web服務(wù)器打交道，從而大大降低信息的傳輸量且能提高訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的效率和速度，這也是本文的出發(fā)點(diǎn)。

2 Android應(yīng)用程序

搭建Android開(kāi)發(fā)環(huán)境可以通過(guò)采用Eclipse工具配合相關(guān)插件和Android的SDK即可完成[4－5]，Andriod應(yīng)用程序主要由四大組件構(gòu)成:第一 （活動(dòng)）:它是用戶(hù)可見(jiàn)且可操作的界面并擁有獨(dú)立生命周期；第二 （服務(wù)）:與活動(dòng)相似但無(wú)界面并且運(yùn)行于后臺(tái)；第三 （廣播接收者）:它可以在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有廣播；第四 （內(nèi)容提供者）:它為應(yīng)用程序提供所需要的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 Socket通信

Socket即套接字的意思，它是一項(xiàng)比較成熟的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)[6－11]，適用于多種操作環(huán)境。通信雙方只需建立各自的Socket，通過(guò)操作Socket即可完成通信。它對(duì)應(yīng)于TCP和UDP兩種通信方式，由于TCP通信方式比UDP更加可靠，所以本文采用TCP方式。

3.2 ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)

ODBC即開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連，它是由微軟推出的一種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序不必重新編譯、連接就可以與不同的DBMS打交道。驅(qū)動(dòng)程序管理器負(fù)責(zé)將應(yīng)用程序?qū)DBC API的調(diào)用傳遞給正確的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序在執(zhí)行完相應(yīng)操作后，將結(jié)果通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序管理器返回給應(yīng)用程序。因此只要?jiǎng)?chuàng)建了ODBC數(shù)據(jù)源，且測(cè)試數(shù)據(jù)源成功，即可通過(guò)調(diào)用相關(guān)API來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)。圖1為ODBC的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖。

圖1 ODBC訪問(wèn)流程

3.3 訪問(wèn)機(jī)制設(shè)計(jì)

通過(guò)分析Socket通信基本原理和ODBC技術(shù)，可以提出一種手機(jī)遠(yuǎn)程操作數(shù)據(jù)庫(kù)的方案，即手機(jī)端利用Socket通信通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入Internet（當(dāng)然也可利用WIFI接入Internnet）實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程PC的通信，然后PC端再利用ODBC技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，從而使PC端成為手機(jī)端與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的中介，并使得手機(jī)端能夠間接訪問(wèn)到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)這個(gè)思路，整個(gè)交互過(guò)程分為3個(gè)過(guò)程:第一，手機(jī)端將要執(zhí)行的SQL語(yǔ)句和相關(guān)信息發(fā)送到PC端；第二，PC端建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接并執(zhí)行SQL語(yǔ)句；第三，PC端將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送回手機(jī)端。圖2為方案設(shè)計(jì)圖。

圖2 方案設(shè)計(jì)

4 訪問(wèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)

4.1 初始化

該部分完成Socket通信的初始化以及PC與數(shù)據(jù)庫(kù)Connection的建立。Socket通信雙方首先需要?jiǎng)?chuàng)建各自的Socket，PC端將IP地址和端口號(hào)綁定到Socket，然后開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)端口。此時(shí)若手機(jī)端發(fā)出連接請(qǐng)求，PC端則會(huì)接受請(qǐng)求并接通連接，此時(shí)雙方可相互通信。圖3為初始化流程圖。而數(shù)據(jù)庫(kù)的建立需要分配環(huán)境句柄并設(shè)置連接屬性。

圖3 初始化流程

4.2 信息收發(fā)實(shí)現(xiàn)

Socket初始化完成后，通信雙方的連接已經(jīng)建立，可以進(jìn)行信息的收發(fā)。對(duì)于Android端，由于采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)，需要?jiǎng)?chuàng)建Socket對(duì)象，并利用getOutputStream（）獲取輸出流，最后向輸出流寫(xiě)入內(nèi)容并調(diào)用flush方法即完成信息的發(fā)送。而接收信息則采用read方法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于PC端，由于采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，所以直接采用recv（）方法接收信息，采用send（）方法發(fā)送信息 （此方法僅適用于傳輸普通信息，如果要傳輸文件，需要對(duì)此方法進(jìn)行改進(jìn)，本文后面會(huì)談到）。由于本文重點(diǎn)闡述操作機(jī)制在通信過(guò)程中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)于Android手機(jī)和PC端兩方與通信無(wú)關(guān)的部分 （如Android手機(jī)界面設(shè)計(jì)、PC端怎樣將軟件運(yùn)行于后臺(tái)等）的實(shí)現(xiàn)過(guò)程不做過(guò)多介紹。同時(shí)對(duì)于信息在傳輸過(guò)程中，基本以字符串為主，發(fā)送方只需按照協(xié)議生成特定字符串，接收方只需按照協(xié)議拆分字符串即可獲取需要的信息，從而無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和拆封工作，避免傳輸多余信息。

4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)操作實(shí)現(xiàn)

4.3.1 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)操作

簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)操作指的是手機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的常用操作，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行增加數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)3種操作，這3種操作特點(diǎn)是無(wú)需從數(shù)據(jù)庫(kù)返回信息。（且增加數(shù)據(jù)操作不包括將文件增加到數(shù)據(jù)庫(kù)）。對(duì)于這種數(shù)據(jù)庫(kù)操作，Android端首先發(fā)送數(shù)據(jù)包A，（其中包含字符 “1”和要操作的SQL語(yǔ)句），PC端接收數(shù)據(jù)包后以字符 “＠＠＠”分割數(shù)據(jù)包，當(dāng)判斷出獲取的第一個(gè)字符是 “1”時(shí)，PC端明白了本次操作是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)操作，因此直接執(zhí)行收到的SQL語(yǔ)句，執(zhí)行失敗或者成功都會(huì)向手機(jī)端返回相關(guān)信息（信息Y和Z），圖4為其操作流程圖

4.3.2 查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)操作

圖4 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)操作流程

查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)除了要執(zhí)行SQL語(yǔ)句外，還需要使用游標(biāo)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)返回的查詢(xún)結(jié)果并將結(jié)果合成一個(gè)字符串發(fā)送到手機(jī)端。具體過(guò)程為:首先手機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)包B（其中包含字符 “2”和要操作的SQL語(yǔ)句），PC端用同樣的方法拆分?jǐn)?shù)據(jù)包并判斷出第一個(gè)字符是 “2”即明白本次操作是查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，因此立即執(zhí)行SQL語(yǔ)句，執(zhí)行完畢后會(huì)使用SQLFetch（）方法配合strcat（）方法將多項(xiàng)查詢(xún)結(jié)果以 “－－”作為分隔符連接起來(lái)生成一個(gè)字符串。然后將其傳輸回手機(jī)端，手機(jī)端只需按 “－－”拆分字符串即可獲取需要的信息。圖5為其操作流程圖。

圖5 查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)操作流程

4.3.3 文件上傳操作

文件上傳相比前面兩種數(shù)據(jù)庫(kù)操作要復(fù)雜些，因?yàn)槲募ǔ１纫话阈畔⒁笤S多，其傳輸過(guò)程需要在通信雙方TCP協(xié)議層之上 （即應(yīng)用層）設(shè)計(jì)一套通信協(xié)議。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程的具體流程為:首先Android手機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)包C（包含字符 “3”、SQL語(yǔ)句和文件名），PC端接收數(shù)據(jù)包并拆分?jǐn)?shù)據(jù)包判斷出第一個(gè)字符是 “3”即明白本次操作為文件上傳操作，此時(shí)PC端會(huì)立即根據(jù)收到文件名的后綴名創(chuàng)建出一個(gè)同類(lèi)型的空文件 （這樣可以保證手機(jī)端傳輸?shù)奈募蚉C端聲場(chǎng)的文件類(lèi)型的一致性）并向手機(jī)端發(fā)送信息T，表示PC端已經(jīng)準(zhǔn)備好文件的接收。手機(jī)端收到信息T后則開(kāi)始向PC端進(jìn)行文件傳輸，完畢后PC端則將文件插入數(shù)據(jù)庫(kù)中。整個(gè)過(guò)程需要解決文件傳輸問(wèn)題和文件入庫(kù)問(wèn)題。第一:文件傳輸實(shí)質(zhì)是傳輸文件的二進(jìn)制流，但是文件由于較大，因此不能簡(jiǎn)單的利用Socket的相關(guān)API一次性將文件的全部二進(jìn)制流傳輸完畢，需要分批多次傳送且順序不能錯(cuò)，同時(shí)接收方也需要首先創(chuàng)建一個(gè)與發(fā)送方同類(lèi)型的空文件，然后按正確順序?qū)⑹盏降亩M(jìn)制流寫(xiě)入到空文件中。以下為手機(jī)端文件傳輸部分重要代碼。

Android端:socket＝new Socket（IP，Port）；

inputStream＝new FileInputStream（pic）；

outputStream＝socket.getOutputStream（）；

writer＝newOutputStreamWriter（outputStream）；

while （（temp＝inputStream.read（buffer））！＝－1）｛

outputStream1.write（buffer，0，temp）；

outputStream1.flush（）；｝

PC端:PC端:fp＝fopen（" 文件名 .后綴名"，"ab"）；

while（1）｛

rn＝recv （sockConn，recvBuf，256，0）；

if（rn＝＝0）｛

break；｝

fwrite（recvBuf，1，rn，fp）； ｝

當(dāng)文件順利傳輸?shù)絇C端后，需要將文件入庫(kù)。由于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)特性，必須先執(zhí)行Insert語(yǔ)句向數(shù)據(jù)庫(kù)blob字段插入EMPTY＿BLOB（），即空數(shù)據(jù)，然后采用SQLPrepare（）方法以 “準(zhǔn)備執(zhí)行”的方式執(zhí)行Updata語(yǔ)句，并使用SQLBindParameter（）方法將數(shù)據(jù)庫(kù)中的Blob字段與程序中的緩沖區(qū)綁定，接著將PC收到的文件分批多次寫(xiě)入到緩沖區(qū)中，最后使用SQLPutData方法將緩沖區(qū)內(nèi)容寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)blob字段中。圖6為文件上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖，表1為以上涉及的每種信息所包含的具體內(nèi)容。

圖6 文件上傳流程

表1 信息內(nèi)容

5 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試方法為:首先打開(kāi)PC端的接收軟件，點(diǎn)擊Android端的 “測(cè)試連接”按鈕，若測(cè)試通過(guò)說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)接通，此時(shí)可以編輯SQL語(yǔ)句并點(diǎn)擊 “執(zhí)行操作”按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。圖7為從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)出信息的效果圖。通過(guò)與常用方法 （即用Web服務(wù)器訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法）進(jìn)行大量的測(cè)試對(duì)比表明:當(dāng)傳輸?shù)男畔⒖偭吭?KB－10KB間時(shí)，該方法能夠降低40%－70%的信息傳輸量，并縮短32%－45%的信息傳遞時(shí)間。當(dāng)傳輸?shù)男畔⒘吭?0KB－200KB間時(shí)，該方法能夠降低16%－40%的信息傳輸量并縮短9%－22%的信息傳遞時(shí)間，當(dāng)信息量＞200KB時(shí)，該方法與常用方法相比差別不大。因此得出結(jié)論:該方法在傳輸信息總量不大的情況下，可以大大節(jié)約手機(jī)流量并提高訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的效率和速度。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以Android手機(jī)與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)交互為例，摒棄了通過(guò)Web服務(wù)器訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的常用方法，提出了另一種智能設(shè)備訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可靠性和優(yōu)點(diǎn)，本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于:1將Socket通信技術(shù)與ODBC技術(shù)相結(jié)合提出了一種智能設(shè)備訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的方法2設(shè)計(jì)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)操作機(jī)制，不僅能夠一定程度上節(jié)約手機(jī)流量而且能夠提高訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的效率。對(duì)于需要用到智能設(shè)備訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的領(lǐng)域 （如移動(dòng)電子商務(wù)等）有一定實(shí)用價(jià)值和借鑒價(jià)值。

圖7 測(cè)試效果

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