杜海舟，石光輝，潘耀芳，秦勁松

(上海電力學(xué)院a.計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，b.教務(wù)處，上海 200090)

隨著近年來高校的迅速發(fā)展，原有的學(xué)籍管理方式和信息化系統(tǒng)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)實踐的需要.上海電力學(xué)院2000年以前的學(xué)籍管理采用學(xué)年制管理，使用的是Foxpro文件型數(shù)據(jù)庫，2000年后的學(xué)籍管理采用通用的學(xué)分制管理，而FoxPro文件型數(shù)據(jù)庫用于現(xiàn)在的學(xué)籍管理系統(tǒng)存在很多問題.

對于數(shù)據(jù)庫重構(gòu)方法，國內(nèi)有人針對數(shù)據(jù)庫重構(gòu)中特定物理模型和邏輯模型，分別提出了各自的元模型，以統(tǒng)一各方法中模型的表現(xiàn)形式，并進(jìn)一步提出如何把現(xiàn)有方法的規(guī)則轉(zhuǎn)化為對查詢/視圖/轉(zhuǎn)換的描述.在該框架下，對于一個特定的數(shù)據(jù)庫而言，交叉使用現(xiàn)有重構(gòu)方法中的某幾種方法，只需要把幾種方法的規(guī)則重新組合成新的方法，最后交由特定的模型驅(qū)動框架來實現(xiàn)［1］.有人利用計算機(jī)輔助軟件設(shè)計 ERwin和Sqlserver數(shù)據(jù)庫自帶的工具Osql進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)［2］.也有人在剖析基本表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出利用數(shù)據(jù)解析的方式建立數(shù)據(jù)庫重構(gòu)模型的設(shè)計方法，并采用PB設(shè)計實現(xiàn)了向?qū)綌?shù)據(jù)庫重構(gòu)模塊［3］.筆者基于模型驅(qū)動和逆向工程開發(fā)了一個基于c/s結(jié)構(gòu)的重構(gòu)系統(tǒng)，其目的就是將原有的學(xué)年制學(xué)生成績管理的文件型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重構(gòu)，并將數(shù)據(jù)還原和加載到目前主流的Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中.

1 重構(gòu)過程

由于原有的FoxPro數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)時間較早，因而存在原有數(shù)據(jù)庫不支持多線程編程調(diào)用，存儲和讀取效率低，又缺乏相應(yīng)的開發(fā)、維護(hù)，以及說明文檔等問題，因此有必要對教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重構(gòu).

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)重構(gòu)是指在新運(yùn)行環(huán)境下重新構(gòu)造數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，使之與開發(fā)程序時的結(jié)構(gòu)完全一致.數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)重構(gòu)是數(shù)據(jù)庫發(fā)布的中心環(huán)節(jié)［4］.本文采用以下幾個步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的重構(gòu):

(1)讀取FoxPro數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件;

(2)分析中間數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù);

(3)基于ERwin專業(yè)建模軟件工具重新建模;

(4)生成相應(yīng)的Oracle數(shù)據(jù)庫的Sql腳本;

(5)新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建成后開發(fā)新的學(xué)生成績管理系統(tǒng).

2 讀取FoxPro數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件

由于原有的FoxPro數(shù)據(jù)庫沒有相應(yīng)的開發(fā)文檔，所以整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)無法獲得，只能通過讀取原有FoxPro數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件后根據(jù)數(shù)據(jù)集重新進(jìn)行分析.要分析dbf數(shù)據(jù)文件，需要通過以下步驟打開相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件:

(1)讀取文件頭信息;

(2)將字段類型轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型;

(3)構(gòu)建Dataset類型數(shù)據(jù).

由于dbf數(shù)據(jù)文件是一張表格對應(yīng)一個文件，其分散的形式不利于數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)，而且在處理數(shù)據(jù)時還需要整合和批量讀取，但文件流操作全部在內(nèi)存進(jìn)行，所以整合和表格的重構(gòu)就不能在當(dāng)前的文件流進(jìn)行，需要增加相應(yīng)的文件流操作.增加的操作如下:

(1)采用打開文件流的方式來打開FoxPro數(shù)據(jù)庫的dbf自由表文件;

(2)讀取文件頭信息;

(3)將字段類型轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型;

(4)獲取dbf自由表文件對應(yīng)的數(shù)據(jù)集;

(5)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)題及數(shù)據(jù)類型;

(6)逐條添加數(shù)據(jù).

通過這些步驟能把dbf文件在脫離FoxPro的環(huán)境下以Dataset數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讀取到內(nèi)存中.其中要先分析DBF文件結(jié)構(gòu)特征.FoxPro數(shù)據(jù)庫的DBF數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)包括文件結(jié)構(gòu)說明區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩大部分.文件結(jié)構(gòu)說明區(qū)包括數(shù)據(jù)庫參數(shù)區(qū)和記錄結(jié)構(gòu)表區(qū).其中數(shù)據(jù)庫參數(shù)區(qū)占32 B，具體參數(shù)說明見表1.

表1 數(shù)據(jù)庫參數(shù)說明

同樣，數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)表包括每個字段參數(shù)，每個字段占32 B，具體說明如表2所示.

表2 記錄結(jié)構(gòu)表說明

在數(shù)據(jù)區(qū)中還通過一些特殊標(biāo)志來描述FoxPro的相應(yīng)版本信息［5］，具體對應(yīng)關(guān)系見表3.

表3 FoxPro版本信息對應(yīng)

通過以上步驟，可以把相應(yīng)FoxPro數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)容中，形成中間數(shù)據(jù)集.

3 中間數(shù)據(jù)集的處理

把中間數(shù)據(jù)集當(dāng)成內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)集是不依賴于數(shù)據(jù)庫的獨(dú)立數(shù)據(jù)集合.數(shù)據(jù)集在內(nèi)部是用XML來描述數(shù)據(jù)的，由于XML是一種與平臺、語言無關(guān)的數(shù)據(jù)描述語言，而且可以用來描述復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，比如父子關(guān)系的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)集實際上可以容納具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)，而且不再依賴于數(shù)據(jù)庫鏈路.

Dataset數(shù)據(jù)集是ADO.NET結(jié)構(gòu)的主要組件，是從數(shù)據(jù)源中檢索到的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的緩存.還可通過使用UniqueConstraint和ForeignKeyConstraint對象在DataSet中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性.在訪問數(shù)據(jù)表對象時，需注意它們是按條件區(qū)分大小寫的.數(shù)據(jù)集可將數(shù)據(jù)和架構(gòu)作為XML文檔進(jìn)行讀寫.數(shù)據(jù)和架構(gòu)可通過 HTTP傳輸，并在支持XML的任何平臺上讓所有的應(yīng)用程序使用.

在典型的多層實現(xiàn)中，創(chuàng)建和刷新數(shù)據(jù)集并依次更新原始數(shù)據(jù)的步驟包括:

(1)通過DataAdapter使用數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)生成和填充數(shù)據(jù)集中的每個數(shù)據(jù)表;

(2)通過添加、更新或刪除DataRow對象更改單個數(shù)據(jù)表對象中的數(shù)據(jù);

(3)調(diào)用GetChanges方法以創(chuàng)建只反映對數(shù)據(jù)進(jìn)行更改的第二個Dataset數(shù)據(jù)集;

(4)調(diào)用DataAdapter的Update方法，并將第二個數(shù)據(jù)集作為參數(shù)傳遞;

(5)調(diào)用Merge方法將第二個數(shù)據(jù)集中的更改合并到第一個中;

(6)針對數(shù)據(jù)集調(diào)用AcceptChanges，接受更改，或調(diào)用RejectChanges以取消更改.

數(shù)據(jù)集所有數(shù)據(jù)都加載在內(nèi)存上執(zhí)行，雖然可以提高數(shù)據(jù)訪問速度，極大改善程序運(yùn)行的速度和穩(wěn)定性，但由于在內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)集、批量轉(zhuǎn)換這些文件時會有內(nèi)存溢出等問題，因此采用直接將數(shù)據(jù)集Dataset處理并直接寫入數(shù)據(jù)庫、再調(diào)數(shù)據(jù)庫函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的方法.

經(jīng)過上面的技術(shù)分析后，可以確定該過程的開發(fā)分為以下幾個步驟:

(1)連接Oracle數(shù)據(jù)庫，取其數(shù)據(jù)源作為數(shù)據(jù)集;

(2)通過DataAdapter使用數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，生成和填充DataSet中的每個DataTable;

(3)讀取單個或多個 dbf文件，并構(gòu)建其Dataset和DataTable;

(4)輸出XML文件，或與同類型的Oracle數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集合并;

(5)用 DataAdapter的Update方法修改返回Oracle數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的合并;

(6)數(shù)據(jù)提交返回Oracle數(shù)據(jù)庫后，便對Oracle數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作.

因為在早期的FoxPro數(shù)據(jù)庫中，每門課都沒有相應(yīng)的課程編號，無法與現(xiàn)在的學(xué)生成績管理系統(tǒng)相結(jié)合，因此在重構(gòu)過程中應(yīng)先根據(jù)數(shù)據(jù)集列出所有課程名稱，然后根據(jù)入學(xué)年份+專業(yè)+學(xué)期+課程號(自增編號)的格式生成學(xué)生成績管理系統(tǒng)中作為唯一標(biāo)識列的內(nèi)部課程號.

4 用基于ERwin專業(yè)建模軟件工具重新建模

ERwin是關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀計算機(jī)輔助軟件設(shè)計工具，可用于建立實體關(guān)系(Entity Relation，E-R)模型，方便地構(gòu)造實體和聯(lián)系，表達(dá)實體間的各種約束關(guān)系，并根據(jù)模板創(chuàng)建相應(yīng)的存儲過程，以及包、觸發(fā)器、角色等，還可編寫相應(yīng)的擴(kuò)展屬性等.通過它不僅能得到優(yōu)化的業(yè)務(wù)功能和數(shù)據(jù)需求模型，而且可以實現(xiàn)由E-R模型向數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的轉(zhuǎn)換.ERwin所支持的數(shù)據(jù)庫多達(dá)20多種，是最常用的建模工具之一［6］.

ERwin的設(shè)計和使用包括正向和逆向兩個過程:正向過程是用ERwin模型到數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換來生成數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)以及生成建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的Sql命令的過程;逆向過程是在生成Sql和建立數(shù)據(jù)模型時，建模工具根據(jù)已經(jīng)部署的物理數(shù)據(jù)模式，抽出實體和關(guān)系信息，再重新構(gòu)建數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的過程.通過ERwin的正向過程來設(shè)計數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成開發(fā)時需要的數(shù)據(jù)字典;利用ERwin的逆向過程來實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的重構(gòu).通過數(shù)據(jù)庫正向過程實現(xiàn)對前面的兩個表的重構(gòu)的過程［7］，即:建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的實體關(guān)系;生成目標(biāo)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu).

要將上面設(shè)計的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)移植到指定的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，需要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的支持.通過ERwin直接與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫相連，可以將已設(shè)計好的表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中.

通過ERwin正向過程來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計，簡化了手工建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的大量工作，提高了設(shè)計效率.ERwin可以進(jìn)行逆向工程，能夠自動生成文檔，支持與數(shù)據(jù)庫同步，為目標(biāo)Ooracle數(shù)據(jù)庫生成合適的Sql命令文件［8］.

通過ERwin專業(yè)重構(gòu)工具，根據(jù)教學(xué)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，創(chuàng)建E-R圖，并將E-R圖點擊生成數(shù)據(jù)字典后產(chǎn)生相應(yīng)的Oracle數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典，其建模過程如圖1所示.

最后將基于ERwin軟件生成的數(shù)據(jù)字典自動產(chǎn)生相應(yīng)的Sql腳本語言.

圖1 ERwin工具建模過程

5 開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫重構(gòu)系統(tǒng)

根據(jù)以上的開發(fā)步驟和思路，本課題利用Visual Studio2008軟件中的c#作為開發(fā)語言，成功開發(fā)了一套相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫重構(gòu)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對原有的用于學(xué)年制學(xué)生成績管理的FoxPro文件型數(shù)據(jù)庫的重新構(gòu)建，并且將數(shù)據(jù)還原和加載到現(xiàn)有主流的Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫.數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)如圖2所示.

圖2 數(shù)據(jù)庫重構(gòu)系統(tǒng)管理界面

圖2a是原來FoxPro數(shù)據(jù)庫中學(xué)生在大學(xué)4年的選課信息，而圖2b則是數(shù)據(jù)庫重構(gòu)后導(dǎo)入到Oracle數(shù)據(jù)庫中的選課信息.

6 結(jié)語

建立學(xué)生成績管理系統(tǒng)重構(gòu)數(shù)據(jù)庫是快速有效地進(jìn)行學(xué)生學(xué)籍重構(gòu)的主要方法.在以前FoxPro文件型數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，根據(jù)軟件的逆向工程，以及ERwin專業(yè)建模軟件工具建立了適合Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的高校學(xué)生重構(gòu)系統(tǒng)，以滿足上海電力學(xué)院教學(xué)實際的需要.同時，本文也為數(shù)據(jù)庫開發(fā)者實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫從開發(fā)環(huán)境到應(yīng)用環(huán)境的轉(zhuǎn)變提供了一種可行的解決方案.

［1］ 王函哲，沈備軍.基于模型驅(qū)動架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫重構(gòu)［J］.計算機(jī)工程，2009(24):25-37.

［2］ 劉立，金甌.一種基于ERwin和Osql實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫重構(gòu)的方法研究［J］.電腦與信息技術(shù).2003(2):9-11.

［3］ 戴大蒙，劉均.關(guān)系數(shù)據(jù)庫重構(gòu)模型的研究與實現(xiàn)［J］計算機(jī)工程2005(23):211-213.

［4］ 鄭勁松，盧志明.在Oracle中創(chuàng)建自己的數(shù)據(jù)庫及優(yōu)化［J］.計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2002(5):16-17.

［5］ 馮文雍，葉斌，陳興源，等.Visual FoxPro 5.0數(shù)據(jù)庫開發(fā)實例［M］.北京:人民郵電出版社，1999:25-36.

［6］ 賴尚丁，齊文春，李輝.生產(chǎn)過程重構(gòu)數(shù)據(jù)庫設(shè)計［J］.航空制造工程，1997(6):16-17.

［7］ 朱更明，李和軍.基于用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)表的數(shù)據(jù)字典輔助工具設(shè)計［J］.計算機(jī)應(yīng)用研究，2001，18(8):128-130.

［8］ 屈松.同義詞的數(shù)據(jù)庫重構(gòu)［J］.科技信息，2008(13):36-38.