彭鳳凌，庹先國，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)國家重點實驗室，四川 成都610059；2.西南科技大學(xué) 核廢物與環(huán)境安全國防重點學(xué)科實驗室，四川 綿陽621010）

0 引 言

數(shù)據(jù)庫技術(shù)的誕生使得人們能夠方便的對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存取與管理[1]。隨著智能手機(jī)和移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用從原來的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)階段的水平還無法與PC相比，因此訪問數(shù)據(jù)庫也就不能簡單的在智能設(shè)備上開發(fā)應(yīng)用程序來完成。關(guān)于智能設(shè)備訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)，前人有一些成果，總結(jié)起來主要是通過與Web服務(wù)器打交道實現(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，因此對于數(shù)據(jù)庫訪問的效率和實時性等方面改進(jìn)空間已經(jīng)很小。對此，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、快速的訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的方法，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數(shù)據(jù)庫的效率和速度，具有一定借鑒價值。

1 數(shù)據(jù)庫交互方案對比分析

通常移動終端與數(shù)據(jù)庫交互方法是:移動終端通過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數(shù)據(jù)庫，最后將數(shù)據(jù)庫操作結(jié)果按照HTTP協(xié)議格式返回給移動終端。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，但存在一個問題，那就是每次移動終端與服務(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 （即使只是傳輸一個簡單的字符串，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 （即實際有用信息）小于封裝信息時，該方法顯得浪費流量且大大提高成本。根據(jù)TCP／IP參考模型，HTTP實際上是應(yīng)用層的協(xié)議，它是根據(jù)傳輸層的TCP協(xié)議而來，基于此本文提出直接采用TCP協(xié)議實現(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數(shù)據(jù)庫的效率和速度，這也是本文的出發(fā)點。

2 Android應(yīng)用程序

搭建Android開發(fā)環(huán)境可以通過采用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）:它是用戶可見且可操作的界面并擁有獨立生命周期；第二 （服務(wù)）:與活動相似但無界面并且運(yùn)行于后臺；第三 （廣播接收者）:它可以在系統(tǒng)內(nèi)實現(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)并存儲重要數(shù)據(jù)。

3 方案設(shè)計

3.1 Socket通信

Socket即套接字的意思，它是一項比較成熟的點對點通信技術(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，通過操作Socket即可完成通信。它對應(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)庫訪問技術(shù)

ODBC即開放數(shù)據(jù)庫互連，它是由微軟推出的一種數(shù)據(jù)庫訪問接口標(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)動程序，驅(qū)動程序在執(zhí)行完相應(yīng)操作后，將結(jié)果通過驅(qū)動程序管理器返回給應(yīng)用程序。因此只要創(chuàng)建了ODBC數(shù)據(jù)源，且測試數(shù)據(jù)源成功，即可通過調(diào)用相關(guān)API來操作數(shù)據(jù)庫。圖1為ODBC的訪問數(shù)據(jù)庫的流程圖。

圖1 ODBC訪問流程

3.3 訪問機(jī)制設(shè)計

通過分析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)庫的方案，即手機(jī)端利用Socket通信通過移動網(wǎng)絡(luò)接入Internet（當(dāng)然也可利用WIFI接入Internnet）實現(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)庫進(jìn)行交互，從而使PC端成為手機(jī)端與數(shù)據(jù)庫交互的中介，并使得手機(jī)端能夠間接訪問到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。根據(jù)這個思路，整個交互過程分為3個過程:第一，手機(jī)端將要執(zhí)行的SQL語句和相關(guān)信息發(fā)送到PC端；第二，PC端建立與數(shù)據(jù)庫的連接并執(zhí)行SQL語句；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)計圖。

圖2 方案設(shè)計

4 訪問機(jī)制實現(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Connection的建立。Socket通信雙方首先需要創(chuàng)建各自的Socket，PC端將IP地址和端口號綁定到Socket，然后開始監(jiān)聽端口。此時若手機(jī)端發(fā)出連接請求，PC端則會接受請求并接通連接，此時雙方可相互通信。圖3為初始化流程圖。而數(shù)據(jù)庫的建立需要分配環(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)。對于Android端，由于采用Java語言編寫，需要創(chuàng)建Socket對象，并利用getOutputStream（）獲取輸出流，最后向輸出流寫入內(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方法實現(xiàn)。對于PC端，由于采用C語言編寫，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，需要對此方法進(jìn)行改進(jìn)，本文后面會談到）。由于本文重點闡述操作機(jī)制在通信過程中的實現(xiàn)過程，對于Android手機(jī)和PC端兩方與通信無關(guān)的部分 （如Android手機(jī)界面設(shè)計、PC端怎樣將軟件運(yùn)行于后臺等）的實現(xiàn)過程不做過多介紹。同時對于信息在傳輸過程中，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，從而無需對數(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)庫操作實現(xiàn)

4.3.1 簡單數(shù)據(jù)庫操作

簡單數(shù)據(jù)操作指的是手機(jī)對數(shù)據(jù)庫的常用操作，即對數(shù)據(jù)庫進(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種操作特點是無需從數(shù)據(jù)庫返回信息。（且增加數(shù)據(jù)操作不包括將文件增加到數(shù)據(jù)庫）。對于這種數(shù)據(jù)庫操作，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字符是 “1”時，PC端明白了本次操作是簡單數(shù)據(jù)庫操作，因此直接執(zhí)行收到的SQL語句，執(zhí)行失敗或者成功都會向手機(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 查詢數(shù)據(jù)庫操作

圖4 簡單數(shù)據(jù)庫操作流程

查詢數(shù)據(jù)庫除了要執(zhí)行SQL語句外，還需要使用游標(biāo)獲取數(shù)據(jù)庫返回的查詢結(jié)果并將結(jié)果合成一個字符串發(fā)送到手機(jī)端。具體過程為: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語句），PC端用同樣的方法拆分?jǐn)?shù)據(jù)包并判斷出第一個字符是 “2”即明白本次操作是查詢數(shù)據(jù)庫操作，因此立即執(zhí)行SQL語句，執(zhí)行完畢后會使用SQLFetch（）方法配合strcat（）方法將多項查詢結(jié)果以 “－－”作為分隔符連接起來生成一個字符串。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 查詢數(shù)據(jù)庫操作流程

4.3.3 文件上傳操作

文件上傳相比前面兩種數(shù)據(jù)庫操作要復(fù)雜些，因為文件通常比一般信息要大許多，其傳輸過程需要在通信雙方TCP協(xié)議層之上 （即應(yīng)用層）設(shè)計一套通信協(xié)議。其實現(xiàn)過程的具體流程為: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)包判斷出第一個字符是 “3”即明白本次操作為文件上傳操作，此時PC端會立即根據(jù)收到文件名的后綴名創(chuàng)建出一個同類型的空文件 （這樣可以保證手機(jī)端傳輸?shù)奈募蚉C端聲場的文件類型的一致性）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)庫中。整個過程需要解決文件傳輸問題和文件入庫問題。第一:文件傳輸實質(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，同時接收方也需要首先創(chuàng)建一個與發(fā)送方同類型的空文件，然后按正確順序?qū)⑹盏降亩M(jìn)制流寫入到空文件中。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。由于Oracle數(shù)據(jù)庫特性，必須先執(zhí)行Insert語句向數(shù)據(jù)庫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語句，并使用SQLBindParameter（）方法將數(shù)據(jù)庫中的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入到緩沖區(qū)中，最后使用SQLPutData方法將緩沖區(qū)內(nèi)容寫入到數(shù)據(jù)庫blob字段中。圖6為文件上傳到數(shù)據(jù)庫的流程圖，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 測試結(jié)果

測試方法為:首先打開PC端的接收軟件，點擊Android端的 “測試連接”按鈕，若測試通過說明網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)接通，此時可以編輯SQL語句并點擊 “執(zhí)行操作”按鈕實現(xiàn)對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的操作。圖7為從數(shù)據(jù)庫中查詢出信息的效果圖。通過與常用方法 （即用Web服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)庫的方法）進(jìn)行大量的測試對比表明:當(dāng)傳輸?shù)男畔⒖偭吭?KB－10KB間時，該方法能夠降低40%－70%的信息傳輸量，并縮短32%－45%的信息傳遞時間。當(dāng)傳輸?shù)男畔⒘吭?0KB－200KB間時，該方法能夠降低16%－40%的信息傳輸量并縮短9%－22%的信息傳遞時間，當(dāng)信息量＞200KB時，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)流量并提高訪問數(shù)據(jù)庫的效率和速度。

6 結(jié)束語

本文以Android手機(jī)與Oracle數(shù)據(jù)庫交互為例，摒棄了通過Web服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)庫訪問的常用方法，提出了另一種智能設(shè)備訪問數(shù)據(jù)庫的方法并通過實驗驗證了該方法的可靠性和優(yōu)點，本文主要創(chuàng)新點在于: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)備訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的方法2設(shè)計了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議和數(shù)據(jù)庫操作機(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數(shù)據(jù)庫的效率。對于需要用到智能設(shè)備訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫技術(shù)的領(lǐng)域 （如移動電子商務(wù)等）有一定實用價值和借鑒價值。

圖7 測試效果

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