[摘要] 各大商場(chǎng)為了在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)中降低成本，提高管理水平，因而強(qiáng)烈要求利用現(xiàn)代信息技術(shù)研發(fā)適合自身的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的信息化。然而由于信息系統(tǒng)開發(fā)的階段性，商場(chǎng)各部門中存在著許多完全獨(dú)立的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。提出基于Java和XML的中間件來集成這些異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，具有平臺(tái)無關(guān)性，從而實(shí)現(xiàn)了商場(chǎng)信息化的資源共享與集成等。

[關(guān)鍵詞] 商場(chǎng)信息化 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫 Java XML 中間件

一、引言

隨著城市里大商場(chǎng)的不斷涌現(xiàn)，伴隨而來的是劇烈的競(jìng)爭(zhēng)。各大商場(chǎng)為了在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)中求得生存和發(fā)展，紛紛出招，減員增效，降低成本，提高管理水平，因而強(qiáng)烈要求利用現(xiàn)代信息技術(shù)研發(fā)適合自身運(yùn)營(yíng)模式的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的信息化。然而由于信息化過程是逐步實(shí)現(xiàn)的，因此商場(chǎng)各部門中存在著許多獨(dú)立的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如Access，MS SQL Server，Oracle。為了滿足商場(chǎng)之間或者商場(chǎng)內(nèi)各部門協(xié)同合作的需要，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)各個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的資源共享，從而有效利用資源，提高整個(gè)商場(chǎng)的性能。

目前存在的數(shù)據(jù)集成方法有四種:建立用戶交互接口，建立聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫，中間件，建立數(shù)據(jù)倉庫。其中利用中間件集成各種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫時(shí)，不用改變?cè)紨?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式，可集中為異構(gòu)數(shù)據(jù)源提供一個(gè)高層檢索服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)繼承的理想解決方案。

二、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成中間件

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)邏輯上完整而又具有站點(diǎn)自治性，物理上分布著若干臺(tái)互相連接著的計(jì)算機(jī)機(jī)上的、具有相同或不同數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成中間件的使用以最小的代價(jià)，使各種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互訪及共享，并對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明訪問。通過基于XML與JAVA的異構(gòu)數(shù)據(jù)集成中間件的設(shè)計(jì)不僅滿足上述要求，而且具有跨平臺(tái)、跨語言和跨領(lǐng)域的特性，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)無關(guān)性。

1.XML全局模式。當(dāng)選用了中間件作為商場(chǎng)信息化中異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的解決方案后，必須選擇一種全局的數(shù)據(jù)模式來統(tǒng)一異構(gòu)的源數(shù)據(jù)模式。一般來說，全局模式必須滿足:(1)能夠描述各種數(shù)據(jù)格式，無論其是結(jié)構(gòu)化的還是半結(jié)構(gòu)化的，無論其是否支持所有的查詢語言還是簡(jiǎn)單文本查詢;(2)易于發(fā)布和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，集成后的數(shù)據(jù)可以方便地以多種格式發(fā)布和便于應(yīng)用交換數(shù)據(jù)。

隨著XML及其相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，XML成為了應(yīng)用間交換數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一種可編輯、易解析信息交換模式，并且可表示為任何類型的結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)化信息。目前，XML已有多方支持，并且XML的強(qiáng)適應(yīng)性，使其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的快速包裝和集成發(fā)布，因此，采用XML作為中間件系統(tǒng)的全局模式，能更好地適應(yīng)于開放、發(fā)展環(huán)境中的異構(gòu)數(shù)據(jù)集成。圖1為異構(gòu)數(shù)據(jù)集成交換框架參考模型，XML文檔描述了共享數(shù)據(jù)的屬性同時(shí)描述了各異構(gòu)數(shù)據(jù)源的相關(guān)信息，它實(shí)際存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫中。在中心數(shù)據(jù)庫中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和各異構(gòu)源中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保持一致，各業(yè)務(wù)模塊通過接口層調(diào)用中心數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的差異被屏蔽。

2.JAVA與XML。JAVA以其平臺(tái)無關(guān)性、移植性強(qiáng)、安全性高、穩(wěn)定性好、分布式、面向?qū)ο蟮葍?yōu)點(diǎn)而成為分布式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的首選語言。JAVA語言一直都被認(rèn)為是最適合進(jìn)行XML編程的語言之一，與平臺(tái)無關(guān)的語言加上與平臺(tái)無關(guān)的數(shù)據(jù)XML，能夠完成最為復(fù)雜且彈性最好的分布式應(yīng)用包括中間件。另外，JAVA與JDBC（數(shù)據(jù)庫接口規(guī)范)是支持基本功能的一個(gè)通用的應(yīng)用程序編程接口，為不同的數(shù)據(jù)庫功能模塊的層次上提供了一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面，使異構(gòu)數(shù)據(jù)庫間進(jìn)行通信。因此，使用JAVA來實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成是很有優(yōu)勢(shì)的。

三、基于JAVA和XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成中間件的設(shè)計(jì)

如圖2所示，利用異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成中間件，并不需要改變?cè)紨?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理方式。中間件位于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(數(shù)據(jù)層)和應(yīng)用層之間，向下協(xié)調(diào)各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，向上為訪問集成數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式和數(shù)據(jù)訪問的通用接口。各數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用仍然完成它們的任務(wù)，中間件系統(tǒng)負(fù)責(zé)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)訪問、查詢和協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)源之間的信息，集中為異構(gòu)數(shù)據(jù)源提供一個(gè)高層次檢索服務(wù)。目的是集成異構(gòu)數(shù)據(jù)源的信息，為數(shù)據(jù)共享、發(fā)布和應(yīng)用對(duì)集成信息的訪問提供支持。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中間件主要由包裝器、中介器兩部分組成。包裝器負(fù)責(zé)與異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的交互，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的功能。中介器由調(diào)度單元、服務(wù)單元和查詢處理器組成，調(diào)度單元根據(jù)傳遞的不同消息調(diào)用服務(wù)層所提供的服務(wù)，生成對(duì)應(yīng)的中間件全局模式和查詢條件（兩者是異步的）。這樣查詢處理器就根據(jù)查詢條件通過包裝器提取異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，嵌入到相應(yīng)的全局模式中，將數(shù)據(jù)結(jié)果返回給客戶端。

2.實(shí)現(xiàn)過程。系統(tǒng)的基本思想是通過用戶輸入異構(gòu)數(shù)據(jù)庫查詢條件，通過中間件的處理，將查詢到的數(shù)據(jù)以XML文檔表達(dá)?；镜牧鞒蹋ㄈ鐖D3所示）如下:

（1）中間件將用戶的標(biāo)準(zhǔn)查詢轉(zhuǎn)化成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的訪問序列。

（2）將查詢條件轉(zhuǎn)化成參數(shù)，并訪問數(shù)據(jù)庫。

（3）獲取異構(gòu)數(shù)據(jù)庫返回的SQL查詢結(jié)果并轉(zhuǎn)為XML文檔。

（4）對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)庫提供的查詢XML文檔作集成處理。

3.中間件的設(shè)計(jì)。

（1)包裝器。對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源而言，包裝器就是關(guān)系模式的翻譯器，以XML作為包裝器的數(shù)據(jù)交換格式，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同數(shù)據(jù)源的本地模式到全局模式的視圖變換和管理。通常，包裝器是提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)化的一段程序，負(fù)責(zé)接收中介器發(fā)送過來的子查詢語句再通過標(biāo)準(zhǔn)接口JDBC傳送給數(shù)據(jù)源執(zhí)行，取得查詢數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)按照查詢結(jié)構(gòu)組織成以XML結(jié)構(gòu)表達(dá)的結(jié)果文件?；谝陨弦?，包裝器應(yīng)該達(dá)到如下基本的目標(biāo)：

包裝器應(yīng)該能夠訪問一定類型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并能夠容易升級(jí)其所支持的范圍，包裝器不應(yīng)該是針對(duì)某種數(shù)據(jù)庫而專門設(shè)計(jì)的接口，它應(yīng)該是一個(gè)結(jié)構(gòu)較柔性的功能體，允許一定范圍的配置:

包裝器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)該是基于模式的帶約束完整性轉(zhuǎn)化，即能夠盡量反映源數(shù)據(jù)的原貌，并且包括這些數(shù)據(jù)間的關(guān)系;

包裝器應(yīng)該提供相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，包裝器需要和中介器通信，良好的接口是實(shí)現(xiàn)二者交互的前提;包裝器應(yīng)該支持事務(wù)處理，以增強(qiáng)容錯(cuò)性能。

因此，包裝器主要由數(shù)據(jù)庫模塊和 SQL結(jié)果生成XML文檔模塊兩個(gè)組件構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的連接管理，包括數(shù)據(jù)庫連接的初始化、連接的分配、連接的關(guān)閉等功能，以及對(duì)于數(shù)據(jù)庫基本操作的封裝。包裝器使用JDBC來連接數(shù)據(jù)庫，封裝在DBConnectionManager類中，將對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作封裝在DBManager類中。

SQL結(jié)果創(chuàng)建XML文檔模塊負(fù)責(zé)把SQL查詢的結(jié)果轉(zhuǎn)換成XML文檔，完成異構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)模式（關(guān)系模式）到XML模式的初步轉(zhuǎn)換。XML作為全局模式，需把關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成XML文檔，封裝在JDBCUtil類中，將ResultSet結(jié)果轉(zhuǎn)化成XML文檔。

（2)中介器。中介器為客戶端提供一個(gè)統(tǒng)一的接口對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行查詢，負(fù)責(zé)接收來自瀏覽器的全局查詢請(qǐng)求，再根據(jù)相應(yīng)的集成信息，將全局查詢請(qǐng)求分解為多個(gè)局部查詢請(qǐng)求傳遞給包裝器，最后將包裝器返回的結(jié)果進(jìn)行處理后傳回給瀏覽器，同時(shí)還要維護(hù)集成信息，保證全局事務(wù)執(zhí)行的正確性和一致性。

調(diào)度單元包括查詢調(diào)度和集成調(diào)度，集成調(diào)度單元調(diào)度模式集成服務(wù)對(duì)包裝器的轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)一步的模式集成，最終實(shí)現(xiàn)到中間件全局模式映射。查詢調(diào)度單元調(diào)用查詢處理器來處理瀏覽器端客戶的查詢請(qǐng)求。

查詢處理器主要是數(shù)據(jù)庫查詢請(qǐng)求的處理。它包括查詢分解、SQL子查詢請(qǐng)求隊(duì)列、請(qǐng)求調(diào)度策略三個(gè)子模塊。查詢調(diào)度調(diào)用查詢分解服務(wù)將用戶的標(biāo)準(zhǔn)查詢分解成對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的sql子查詢，sql子查詢存放于隊(duì)列中。設(shè)計(jì)一個(gè)JavaBean來獲取子查詢語句，接收從瀏覽器端的查詢參數(shù)，并根據(jù)中間件全局模式，來構(gòu)造對(duì)數(shù)據(jù)庫的多個(gè)子查詢語句，以Vector類返回。

SQL子查詢請(qǐng)求隊(duì)列用來存放sql子查詢，定義SqlQueue類來封裝隊(duì)列，并使用Vector類來完成隊(duì)列的存儲(chǔ)和任意刪減。

請(qǐng)求調(diào)度策略模塊調(diào)用隊(duì)列中的sql子查詢請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，進(jìn)入相應(yīng)的包裝器中執(zhí)行。

中間件全局模式，由于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可能存在差別，采用XML Schema定義了異構(gòu)模式間的轉(zhuǎn)換規(guī)則及與數(shù)據(jù)庫相對(duì)應(yīng)的XML元素。

四、結(jié)束語

為了應(yīng)對(duì)未來競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的局面，商場(chǎng)的信息化建設(shè)是必行的。然而，商場(chǎng)信息化建設(shè)是逐步實(shí)現(xiàn)的。文中采用基于XML的中間件來集成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，通過JAVA實(shí)現(xiàn)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫到XML數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、集成，從而為數(shù)據(jù)共享、發(fā)布和應(yīng)用對(duì)集成信息訪問提代了解決方案，避免了資源的重復(fù)建設(shè)。因此，中間件是解決商場(chǎng)信息化建設(shè)中異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成問題的較優(yōu)解決方案。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。