Опубликован: 21.01.2010 | Доступ: свободный | Студентов: 1071 / 127 | Оценка: 3.88 / 3.81 | Длительность: 11:48:00
Специальности: Программист
Лекция 7:

Разработка модели данных

9.7. SQL CE

С небольшими объемами данных, которые обладают простой структурой, еще можно справиться с помощью файлов XML, однако при превышении некоторого объема и сложности данных ваше приложение значительно выиграет, а его разработка намного упростится, если вы используете формальную базу данных. Хотя и не существует абсолютных правил относительно того, когда именно вместо XML-файлов следует воспользоваться базой данных, чем больше объем данных, тем целесообразнее становится переход к базе данных. Как правило, если ожидается, что количество строк данных, с которыми придется работать вашему мобильному приложению, больше ста, или информация должна храниться в нескольких таблицах, то, вероятно, имеет смысл использовать установленную на устройстве базу данных, например SQL СЕ.

По SQL СЕ существует хорошая документация в сети. Читателям, которые хотели бы получить более подробную информацию относительно SQL СЕ, можно порекомендовать провести поиск по ключевым словам "SQL Server СЕ" в библиотеке MSDN в сети (или в справочной документации по Visual Studio). Вместо того чтобы пытаться подробно пересказать уже имеющуюся в указанных источниках информацию, в этом разделе будет приведен краткий обзор SQL СЕ и описаны важные решения, которые должны быть приняты в процессе разработки кода мобильного приложения, предназначенного для работы с такими базами данных, установленными на устройстве, как SQL СЕ.

Что такое SOL СЕ?

SQL СЕ, формальным названием которой является SQL Server СЕ, - это процессор базы данных для мобильных и встроенных устройств. Эта база данных располагает относительно богатыми функциональными возможностями в отношении хранения и запроса структурированных данных и их синхронизации с серверами. На одном устройстве могут быть созданы одновременно несколько баз данных SQL СЕ. Каждая из баз данных на устройстве представляется единственным двоичным файлом; эти файлы можно вручную копировать с одного устройства на другое и автоматически синхронизировать с базой данных на сервере. Содержимое базы данных SQL СЕ может быть зашифровано с помощью пароля, что обеспечит разумный уровень безопасности данных в том случае, если устройство украдено или утеряно или его содержимое тайком скопировано.

SQL СЕ представляет собой подмножество функциональных возможностей версий базы данных SQL Server, ориентированных на настольные компьютеры и серверы. SQL СЕ поддерживает хранение реляционных данных в таблицах, а также значительную часть типов данных SQL и синтаксиса запросов для добавления, извлечения и изменения данных. Следует подчеркнуть, что в настоящее время SQL СЕ не поддерживает сохраненные процедуры или именованные параметры в запросах.

Независимый и синхронизированный режимы работы базы данных SOL СЕ

SQL СЕ может использоваться в одном из трех режимов:

  1. Автономный режим. В этой модели использования база данных SQL СЕ служит в качестве автономной базы данных на устройстве. Аналогом этого на настольном компьютере является использование локальных процессоров баз данных SQL Server или Access для управления локальной базой данных. Одна из основных трудностей при использовании автономной базы данных SQL СЕ заключается в выборе правильной стратегии наполнения базы данных. Ваше приложение может либо динамически заполнять базу данных внешними данными, получаемыми устройством во время выполнения, либо использовать готовый файл базы данных, копируемый на устройство. Возможно и сочетание указанных моделей; данные могут динамически добавляться в существующий файл базы данных, который был загружен на устройство. Какая стратегия заполнения базы данных является наилучшей, зависит от природы вашего приложения. Если вы используете предварительно заполненную базу данных, то самый простой способ доставки этих данных заключается в создании эталонной копии базы данных на Pocket PC как части вашего процесса разработки и последующего копирования этой базы данных с устройства на машину, которая используется для осуществления разработки. Такая предварительно заполненная база данных может далее быть скопирована на все целевые устройства в процессе развертывания приложения.
  2. Синхронизация с SQL-сервером через Web-сервер (IIS). Этот механизм известен под названием удаленного доступа к данным (remote data access - RDA). Он представляет собой простой метод синхронизации, в соответствии с которым SQL-сервер, содержащий эталонную копию данных, никак специально не связан с базами данных SQL СЕ, которые с ним синхронизируются. Базы данных SQL СЕ получают доступ к серверным данным точно так же, как любое другое клиентское приложение базы данных, за исключением того, что доступ осуществляется через интерфейс Web-сервера. Поскольку серверная база данных не должна отслеживать, какие данные хранятся синхронизированными SQL СЕ-клиентами, стратегия RDA характеризуется низкими накладными расходами на сервере и хорошо масштабируется. Подобным образом с основным SQL-сервером может синхронизироваться неограниченное количество устройств с локальными базами данных SQL СЕ. Синхронизация данных реализуется с помощью специального механизма синхронизации SQL СЕ, который выполняется поверх Windows Internet Information Server (Web-сервер). Поскольку синхронизация основывается на Web-сервере, она при необходимости может осуществляться через общедоступную сеть. SQL-серверу ничего не известно о том, что клиентские базы данных должны синхронизироваться с его данными, поэтому ответственность за то, чтобы данные своевременно обновлялись на клиенте и сервере, лежит на мобильном приложении. Для получения более подробной информации относительно RDA прочитайте раздел справки "Using Remote Data Access" в материалах Microsoft "SQL Server СЕ Books Online"; эта документация поставляется как часть Visual Studio .NET (2003 или более поздняя версия). Резюмируя: RDA - суть низкие накладные расходы и отличная масштабируемость, но это дается за счет того, что данные приходится обновлять вручную. RDA - это прекрасный выбор в тех случаях, когда данные, которые должны синхронизироваться, главным образом используются только для чтения.
  3. Синхронизация непосредственно с SQL-сервером. Этот механизм известен под названием репликации слиянием. При репликации слиянием между локальной базой данных SQL СЕ устройства и SQL-сервером, с которым она синхронизируется, устанавливаются партнерские отношения. Это - мощная модель, поскольку SQL серверу доподлинно известно, какие данные хранятся в каждой партнерской клиентской базе данных SQL СЕ; обновление данных, как на устройстве, так и на сервере, может осуществляться гораздо более автоматизированным и систематическим образом, нежели в случае синхронизации посредством RDA. Посколь ку SQL-сервер должен сохранять информацию о каждом партнерском SQL СЕ клиенте, эта модель масштабируется хуже, чем модель RDA; поддержка огромного количества клиентов будет ложиться тяжким бременем на сервер. Независимо от этого, если требуется обеспечить наиболее надежную синхронизацию, данный выбор великолепно для этого подойдет. Для получения более подробной информации относительно репликации данных слиянием прочтите раздел "Using Replication" в материалах Microsoft "SQL Server СЕ Books Online".

Использование базы данных SQL СЕ несколькими приложениями

В настоящее время SQL СЕ обеспечивает одновременную поддержку только одного соединения с любой отдельной базой данных. Это правило действует как внутри приложения, так и вне его. Каждая база данных хранится в отдельном файле; эти файлы нельзя открыть одновременно, используя SQL СЕ. Это означает, что хотя на одном и том же устройстве могут быть открыты одновременно несколько баз данных, любая конкретная база данных в любой момент времени может иметь только одно соединение. Если приложение пытается открыть файл базы данных SQL СЕ, который ранее уже был открыт другим или этим же приложением, то процессор базы данных сгенерирует исключение, и второе соединение установлено не будет

Если ваше приложение использует базу данных, которая не должна разделяться с другими приложениями, вам достаточно лишь убедиться в том, что ваш код не пытается установить одновременно более одного соединения с базой данных, соединением с базой данных следует управлять как глобальным ресурсом. Если ваше приложение работает с базой данных SQL СЕ, которая может использоваться совместно с другими мобильными приложениями, то вы должны учесть в своем проекте приложения два дополнительных момента:

  1. Вы должны убедиться в том, что ваше мобильное приложение не удерживает открытым соединение с базой данных в течение большего времени, чем это крайне необходимо. Соединение следует устанавливать непосредственно перед тем, как возникнет потребность в доступе к базе данных, и по возможности освобождать сразу же после осуществления доступа к данным. Приложение должно проектироваться так, чтобы ему не требовался постоянный доступ к базе данных.
  2. Вы должны предусматривать в коде защитные меры и быть готовыми к тому, что при любой попытке обращения к базе данных она уже могла быть до этого открыта. В вашем приложении должна быть предусмотрена модель, которая обеспечивает уведомление пользователя о том, что в настоящее время база данных уже используется другим локальным приложением, чтобы пользователь мог предпринять меры к закрытию другого приложения или вынудить его освободить соединение. Кроме того, в вашем мобильном приложении должна быть предусмотрена модель, позволяющая отложить доступ к базе данных на более поздний срок, когда установление соединения станет возможным; приложение не должно тормозиться из-за того, что не может подключиться к базе данных.

База данных SOL СЕ доступна не на всех типах устройств

Важно знать, что в настоящее время база данных SQL СЕ недоступна на смартфонах. Это связано с ограниченностью возможностей этих устройств в отношении, главным образом, размера базы данных, объема требуемой памяти и механизмов хранения данных. На устройствах Pocket PC имеются файловые системы на основе ОЗУ с питанием от батарей, обеспечивающие возможность быстрого доступа к файлам; смартфоны характеризуются тем, что для нужд долговременного хранения информации используется флэш-память, а объем рабочего ОЗУ небольшой, и оба эти фактора делают выполнение процессора базы на данном типе устройств менее желательным.

В случае создания вами двух отдельных версий приложения, одна из которых предназначена для Pocket PC, а вторая - для смартфонов, вам придется продумать два варианта проектных решений. Приложение для смартфонов должно удовлетворять другим требованиям в отношении пользовательского интерфейса по сравнению с приложением для Pocket PC и располагает совершенно иными возможностями в отношении хранения данных. В случае приложений для смартфонов объем данных, хранимых в долговременном хранилище, обычно будет меньше, чем в случае приложений для Pocket PC. Приемлемым вариантом может служить использование SQL СЕ на устройствах Pocket PC и XML-файлов на смартфонах.

Заключение

Как и в случае задач повышения производительности, управления памятью и построения пользовательского интерфейса, создание удачной модели данных для мобильного приложения требует одновременно и планомерного подхода, и экспериментирования. Хорошая новость состоит в том, что многое из вашего опыта организации доступа к данным на настольных компьютерах вы сможете использовать при проектировании кода для доступа к данным в мобильных приложениях. Плохой же новостью является то, что вы сможете непосредственно использовать лишь небольшую часть уже имеющегося кода для настольных компьютеров, а для создания замечательных мобильных приложений вам придется учитывать специфику мобильных устройств.

При организации доступа к данным самое важное - это определить, каким образом ваша стратегия доступа к данным будет удовлетворять потребности пользователей при работе в автономном режиме. Реалии таковы, что соединение между вашим мобильным приложением и серверами баз данных будут часто разрываться, иногда по причине того, что "так было задумано", а иногда - из-за сбоев в сети. Работе в условиях периодически разрывающихся соединений специально посвящена следующая глава, но этот момент является ключевым и при проектировании стратегии доступа к данным. Если пользователю требуется немедленный доступ к данным, они должны кэшироваться локально на устройстве.

В зависимости от того, как будет использоваться ваше мобильное приложение, ему может потребоваться соединение с источниками данных посредством самых различных моделей подключения. Некоторые модели подключения, например Wi-Fi, отличаются высокой скоростью передачи данных и небольшой стоимостью, тогда как другие работают медленно и обладают высокой стоимостью. Дополнительные требования к разрабатываемому проекту могут появиться из-за необходимости поддержки соединений через общедоступные или виртуальные частные сети. В процессе проектирования модели доступа к данным для мобильного приложения важно представлять себе, какими могут быть сценарии подключения, и каким образом это может отразиться на ваших потребностях доступа к данным и их синхронизации. Важно продумать, какие данные будут храниться локально на устройстве, как будет организовано хранение этих данных и доступ к ним, и каким образом эти данные будут синхронизироваться с серверами.

В средах программирования доступа к данным часто предлагают многоуровневые подходы для организации работы с данными. Как и при работе с XML-ориентированными средами, существуют низкоуровневые модели однонаправленного доступа к данным, которые не имеют состояния, и построенные поверх них полнофункциональные модели, хранящие очень подробную информацию о своем состоянии. ADO.NET предлагает возможность выбора между этими типами моделей. Как разработчик, вы можете работать либо на высоком уровне абстракции, используя объекты ADO.NET I at aSet для управления данными в памяти, либо на низком уровне, используя непосредственно классы DataReader и DataConnection, которые напрямую связываются с базами данных. Как и на заправках, полный сервис - это, разумеется, неплохо, но за все услуги надо платить; в случае доступа к данным дополнительной платой за использование высокоуровневых служб будет необходимость хранения состояния в памяти, а это, в конечном счете, означает снижение производительности.

Если вы решите работать на низком уровне абстракции, то сможете хранить загруженные данные в наиболее эффективном для нужд вашего приложения формате, но тогда вам придется взять на себя все заботы по эффективному управлению данными.

В случае данных небольшого объема, данных, которые требуют интенсивной поддержки динамического обновления или данных, характеризующихся сложными взаимосвязями, вам будет очень полезна полнофункциональная модель, основанная на использовании объектов ADO.NET DataSet. При работе с объектами DataSet убедитесь в том, что вы используете наиболее эффективные способы доступа к данным. В случае работы с объектами DataRow в объектах DataTable это означает использование кэшированных индексов объектов DataColumn для доступа к полям.

Для достижения максимально возможной производительности при работе с большими объемами данных вы должны продумать для своего приложения пользовательскую модель данных, в наибольшей степени оптимизированную под решаемую задачу. Результатом этого может быть как непосредственное повышение производительности, так и снижение общего объема памяти, потребляемой вашим приложением. Если вы остановились на пользовательском низкоуровневом подходе, то по возможности постарайтесь воспользоваться наиболее простой и эффективной в отношении использования памяти моделью. Всегда осуществляйте мониторинг выполнения кода и тестируйте производительность вашего варианта проекта по сравнению с существующими высокоуровневыми моделями доступа к данным!

Существует две рекомендованных модели локального хранения долговременных данных на устройствах, одна из которых предполагает хранение данных в виде XML-файлов, а вторая - использование локальной базы данных устройства, например SQL СЕ. Каждый из этих вариантов доступен как при использовании высокоуровневой модели ADO.NET DataSet, так и при использовании адаптированных низкоуровневых механизмов для работы с данными. Коль скоро объем данных, с которыми приходится работать, остается сравнительно небольшим (например, порядка 50 Кбайт в случае XML-данных), то отличные и гибкие возможности вам предоставят XML-файлы. С увеличением же объемов данных все более привлекательным будет становиться использование процессоров баз данных. И вновь следует подчеркнуть, что единственным способом проверки того, что вы приняли верные проектные решения, является мониторинг выполнения кода и получение количественных показателей, которые можно сравнивать между собой.