Programmierung von Datenbank Anwendungen ESQL, ODBC, JDBC und co

Methoden bisher interaktive Verwendung von SQL Terminal Skripte Ausführen von SQL aus Programmiersprache heraus proprietäre APIs standardisierte Schnittstellen statisch (embedded SQL) dynamisch (ODBC, JDBC)

Embedded SQL Einbettung von SQL-Statements in Wirts-Sprache C,COBOL, PL/1, FORTRAN, PASCAL,... Vor-Übesetzung des Programms in Wirts-Sprache (precompile) i.w. gleiche Syntax wie bei interaktivem SQL, zusätzlich Konstrukte für Einbettung der SQL-Befehle Fehlerbehandlung Übergabe von Variableninhalten Übergabe von Query-Ergebnissen Einfache, sprachunabhängige Syntax für Precompiler EXEC SQL Präfixc für SQL-Kommandos ":" als Kennzeichner für Variablen

Vorgehen example.pc C Source mit eingebettetem SQL Precompiler für C example.c C Source, SQl durch DBMS-spezifische Funktionsaufrufe ersetzt C Compiler example.o Object Code DBMS- Library Linker example[.exe] ausführbares Programm

Tupelvariablen SQL liefert Tupelmenge, Darstellung in C, PASCAL,... "Impedence mismatch" Typkonzept des RDBMS und der Wirtssprache passen nicht zusammen Lösung: Cursor Iterator, Tupel-Zeiger für satzweise Verarbeitung EXEC SQL DECLARE name CURSOR FOR select statm. Operationen: OPEN führt Abfrage aus CLOSE FETCH name INTO :var1, :var2,... überträgt Werte der Attribute des aktuellen Datensatzes in Variablen und setzt Zeiger eins weiter

prinzipieller Aufbau EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; Deklaration der Übergabevariablen EXEC SQL END DECLARE SECTION; EXEC SQL INCLUDE SQLCA; EXEC SQL CONNECT :userid IDENTIFIED BY :password EXEC SQL DECLARE c CURSOR FOR SELECT * FROM EMP; EXEC SQL OPEN c; for(;;) { EXEC SQL FETCH ... } EXEC SQL CLOSE c; EXEC SQL DISCONNECT;

Anmerkungen statisches SQL wird im Programm fest definiert und kann vom Precompiler ausgewertet werden SQL muß vorher bekannt sein ! Wie ist isql implementiert ? dynamisches SQL (in ESQL nicht möglich) tupelweise Verarbeitung u.U. nicht effizient ein Funktionsaufruf pro Tupel - > Array Fetch,... ESQL ist standardisiert wie SQL selbst passende Umgebung muß zum Programm gelinkt werden Geht nicht, wenn Auswahl des DB-Systems erst zur Laufzeit erfolgen soll ! -> ODBC

Native API, Beispiel OCI Oracle Call Interface (CLI) kompliziert, mächtig, Oracle spezifisch bestimmter Funktionen nur mit OCI mehrere Transaktionen BLOBs static char cmd[] = "INSERT INTO MESSAGE(SEVERITY,CODE) VALUES (:Severity,:Code)"; if (!olog(&lda, hda, (unsigned char *)pszUserid, -1, (unsigned char *)pszPassword, -1, (unsigned char *)pszNetAlias, -1, (ub4)OCI_LM_DEF)) if (!oopen(&cda, &lda, (text *) 0, -1, -1, (text *) 0, -1)) if (!oparse(&cda,(unsigned char *) cmd,-1,0,2)) ProcessMessage(&msg); /* normaler C-Code */ if ((!obndrv(&cda,(unsigned char *)":Severity",-1,(unsigned char *) Severity, strlen(Severity), VARCHAR2_TYPE,-1,0,0,-1,-1)) || (obndrv(&cda,(unsigned char *)":Code",-1,(unsigned char *)Code, strlen(Code),VARCHAR2_TYPE,-1,0,0,-1,-1))) if (!oexec(&cda))

Embedded SQL SQL wird in Standard C (COBOL,...) eingebettet Quellcode datenbankunabhängig Precompiler, der OCI erzeugt ausführbares Programm ist datenbankabhängig EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; VARCHAR pszUserid[20]; VARCHAR pszPassword[20]; VARCHAR Severity[5]; VARCHAR Code[10]; EXEC SQL END DECLARE SECTION; EXEC SQL CONNECT :username IDENTIFIED BY :password; ProcessMessage(&msg); /* normaler C-Code */ EXEC SQL INSERT INTO MESSAGE(Severity, Code) VALUES (:Severity, :Code);

Warum ODBC ? Am Anfang waren die Daten, sie waren unformatiert, und Dunkelheit herrschte auf der Erde. Und Codd sagte: „Es werde ein relationales Datenmodell“. Und so geschah es. Und Codd sagte: „Die Daten sollen von den Datenstrukturen der Applikationsprogramme getrennt werden, so daß eine Datenunabhängigkeit entstehe“. Und es war gut. Und die DBMS-Hersteller sagten: „Wir wollen fruchtbar sein und uns mehren“. Und so geschah es. Und die Benutzer sagten: „Wir wollen Applikationen einsetzen, um auf die Daten von allen DBMS-Herstellern zuzugreifen“ Und die Applikationsentwickler senkten die Häupter und sagten: „Wir müssen durch das finstere Tal mit den Precompilern oder CLI‘s, Kommunikationsstacks und Protokollen aller Hersteller wandern“. Und es war nicht gut ... Und so entstand ODBC (Kyle Geiger, Inside ODBC)

ODBC-Architektur Anwendung ODBC Treibermanager Treiber Datenbank

ODBC Open Database Connectivity Industriestandard (Microsoft, IBM,...) datenbankunabhängig static char cmd[] = "INSERT INTO MESSAGE(SEVERITY,CODE) VALUES (?,?)"; rc=SQLAllocEnv(&henv); rc=SQLAllocConnect(henv,&hdbc); rc=SQLConnect(hdbc,“Kurs",SQL_NTS,ODBC_USERNAME,SQL_NTS,ODBC_PASSWORD,SQL_NTS); rc=SQLAllocStmt(hdbc,&hstmt); rc = SQLPrepare(hstmt,cmd,SQL_NTS); rc = SQLBindParameter(hstmt,1,SQL_PARAM_INPUT,SQL_C_CHAR,SQL_VARCHAR, strlen(Severity),0,Severity,0,NULL); rc = SQLBindParameter(hstmt,2,SQL_PARAM_INPUT,SQL_C_CHAR,SQL_VARCHAR, strlen(Code),0,Code,0,NULL); rc = SQLExecute(hstmt);

JDBC Java Database Connectivity import java.sql.*; class Employee { public static void main (String args []) throws SQLException DriverManager.registerDriver(new com.sybase.jdbc.SybDriver()); Connection conn = DriverManager.getConnection ("jdbc:sybase:Tds:vaio:9898", "ba", "isdb00"); Statement stmt = conn.createStatement (); ResultSet rset = stmt.executeQuery ("select empno,ename from emp"); // Iterate through the result and print the employee names while (rset.next ()) System.out.println (rset.getInt(1) + " " + rset.getString (2)); }

JDBC - Statement Kann SQL-Anweisungen ausführen Statement stmt = conn.createStatement (); Stmt.executeQuery(“SELECT * FROM EMP“); PreparedStatement ps = conn.prepareStatement( „SELECT * FROM EMP WHERE EMPNO = ?“); Kann SQL-Anweisungen ausführen Spezialfall: PreparedStatement: Bei mehrfacher Ausführung bleibt SQL-Text gleich, muß nicht bei jeder Ausführung analysiert werden Bietet u.U. bessere Performance

JDBC - ResultSet executeQuery liefert ResultSet-Objekt zurück ResultSet rset = stmt.executeQuery ("select empno,ename from emp"); while (rset.next ()) System.out.println (rset.getInt(1) + " " + rset.getString (2)); } executeQuery liefert ResultSet-Objekt zurück Kapselt Cursor, kann Ergebnis zeilenweise durchgehen Steht nach executeQuery vor dem ersten Datensatz next() geht einen Datensatz weiter, liefert true zurück, solange aktueller Datensatz gültig Zugriff auf Spalten mit getXXX (getInt, getString,...)

JDBC - PreparedStatement PreparedStatement ps = conn.prepareStatement( „SELECT * FROM EMP WHERE EMPNO = ?“); for(...) { ps.setInt(1,4711); ResultSet rset = ps.execute(); ... } Platzhalter werden mit setXXX mit Werten belegt Erster Parameter ist Index des Platzhalters

JDBC - Transaktionskontrolle conn.setAutoCommit(false); Conn.commit(); Conn.rollback(); Conn.setTransactionIsolation( Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE); AutoCommit führt nach jedem execute ein commit durch (oft Standard, sinnvoll ?) Manuelle Commit-Steuerung oft sinnvoller Nicht alle Isolationlevel werden von allen Datenbanken unterstützt (siehe Datenbanken II)

Performance SQL> describe lagerbewegung Name Null? Type ----------------------------------------- -------- ----------------- NUMMER NOT NULL NUMBER ART NOT NULL NUMBER(2) VORGANGSNUMMER VARCHAR2(10) BESTELLNUMMER NUMBER TEILENUMMER NOT NULL VARCHAR2(15) MENGE NOT NULL NUMBER(10,3) LAGERORT NOT NULL VARCHAR2(12) DATUM NOT NULL DATE SQL> select count(*) from lagerbewegung; COUNT(*) ---------- 159804

Szenario Lesen aller Records aus einer Tabelle und schreiben in andere, zunächst intern durch DB Dann verschiedene Programmiertechniken Idee: Bearbeitung der Records nötig, z.B. ergänzen von Werten ... SQL> create table fastest as select * from lagerbewegung; Table created. Elapsed: 00:00:03.91

Einschub PL/SQL „select finance.AuftragTotal('01-1691/01') from dual;“ 3G Sprache von Oracle Andere etwa: Transact SQL (Microsoft/ Sybase) SQL PL (IBM) An ADA angelehnt Direkte Einbettung von SQL-Statements in Programm Normalerweise statisches SQL Wozu ? Definierte Schnittstelle zum Zugriff auf Daten Wird (nach compile) in der DB gespeichert und dort ausgeführt (Performance) Konsistenz, z.B. direkter Zugriff auf Datentypen in DB User defined functions, z.B. „select finance.AuftragTotal('01-1691/01') from dual;“ Usw. Erstellung von stored procedures usw.

Stored procedure SQL> execute perf_proc create or replace procedure perf_proc as cursor c is select * from lagerbewegung; c_rec c%rowtype; i integer; begin open c; i := 0; fetch c into c_rec; while c%found loop insert into perf(nummer,art,vorgangsnummer,...) values (c_rec.nummer,c_rec.art...); i := i + 1; if ((i mod 1000) = 0) then commit; end if; end loop; close c; end; / SQL> execute perf_proc PL/SQL procedure successfully completed. Elapsed: 00:01:56.90

Java, dynamisches SQL oracle$ java Perftest ResultSet rset = stmt.executeQuery ("select nummer, ... where rownum < 10000"); // Zunächst nur 10.000 records .... while (rset.next ()) { sql = "insert into perf(nummer,art...)" + “values (" + rset.getInt(1) + "," + ...)"; ins.execute(sql); NumberOfRecords++; if ((NumberOfRecords % CommitInterval) == 0) conn.commit(); } oracle$ java Perftest elapsed time: 38.146 seconds für 10.000 records, Entspricht insgesamt (extrapoliert) ca. 11 Minuten

Prepared statement oracle$ java PerftestPrepared PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("insert into perf(..., values (?,?,?,?,?,?,?,to_date(?,'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'))"); ResultSet rset = stmt.executeQuery ("select nummer ... "); while (rset.next ()) { ps.setInt(1,rset.getInt(1)); ... ps.execute(); NumberOfRecords++; if ((NumberOfRecords % CommitInterval) == 0) conn.commit(); } oracle$ java PerftestPrepared elapsed time: 17.573 seconds für 10.000 records, Entspricht insgesamt (extrapoliert) ca. 5 Minuten !

Vergleich Technik Dauer Table Copy ohne Transaktion 4 Sekunden Stored procedure 2 Minuten Java mit dynamischem Statement 11 Minuten Java mit prepared statement 5 Minuten

Besser ... (DB-spezifisch) create or replace procedure perf_bulk as type recs is table of lagerbewegung%rowtype; data recs; cursor c is select * from lagerbewegung; i integer; begin open c; loop fetch c bulk collect into data limit 10000; forall i in 1..data.count insert into perf values data(i); commit; exit when c%notfound; end loop; close c; end; SQL> execute perf_bulk PL/SQL procedure successfully completed. Elapsed: 00:00:13.36

NB: Commit-Frequenz Commit alle n records Dauer (sec) 1 1132 (*) 10 384 100 285 1000 280 10000 275 Eine Transaktion 259 (*): möglicherweise phys. Speicher zu klein

Aktive Datenbanken „normale“ Datenbanken speichern Daten Aktive Datenbanken führen Aktionen aus (ECA-Modell) Event Z.B. Änderung von Daten, Zeitpunkt,... Condition Bedingung, unter der Action ausgeführt wird Action

Wozu ? Denormalisierte Relationen Protokollierung Replikation Materialized views Einfache Integritätsbedingungen durch constraints, komplexere ? Business rules Z.B. „Fakturierte Aufträge dürfen nicht geändert werden“

Beispiel (Oracle Trigger) CREATE OR REPLACE TRIGGER TUpdAuftrag BEFORE UPDATE ON Auftrag FOR EACH ROW BEGIN IF ((:old.Status = Globvar.Stat_Auftrag_abgerechnet) AND (USER <> '&1')) THEN Error.raise_error(Error.en_Abgerechnet); END IF; END; CREATE OR REPLACE TRIGGER TDelAuftrag BEFORE DELETE ON Auftrag FOR EACH ROW IF (:old.Status = Globvar.Stat_Auftrag_abgerechnet) THEN