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库存管理数据库系统原理与应用【摘 要】库存管理系统是典型的信息管理系统(MIS)，其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。对于前者要求建立起数据一致性和完整性强数据安全性好的库。而对于后者则要求应用程序功能完备，易使用等特点。 经过分析如此情况，我们使用微软公司的VisualBasic开发工具，利用其提供的各种面向对象的开发工具，尤其是ADO，是能方便而简洁操纵数据库的智能化对象，短期内就可以开发出用户满意的可行系统。 关键字: 库存管理 ADO 面相对象 库存ABC分析 第一章 概述 1 库存管理的必要性 大多数库存管理理论认为，库存是物理上和逻辑上库房库位的所有有形和无形物料极其价值的总和，具体包括成品、原材料、在制品、在途品、生产前物料、备品备件等。虽然持有一些库存是必要的，过量的库存却非但没有用处而且占用了资金。占用的资金对于公司发展、新产品开发等都是非常需要的；减少资金占用还可以大大减少来自银行贷款的利息和风险。对那些采购量特别大、采购件市场价格有波动的物料库存，加强库存管理效果更为明显。因此，平衡公司库存投资与其它资金需求至关重要。 2 库存分类 企业怎样管理库存，是库存管理的最大难点和挑战。因此，通过MRPII物料主计划模块和采购模块建立计划与控制系统以有效地实施库存管理和采购补偿成为题中应有之义。通过调查，我们得知任何库存均可分为如下三类： A类物品：高值──价值占库存总值70-80％的相对少数物品。通常为物品的15-20％。 B类物品：中值──总值占库存总值的15-20％。物品数居中，通常占物品的30-40％。 C类物品：低值──库存总值几乎可以忽略不计，只占5-10％。是物品的大多数，通常占60-70％。 显然，A类物品是关键；如果我们把精力集中于A类物品，使其库存压缩10-50％，就是总库存的相当可观的一笔压缩。 关于ABC分类方法有几条基本法则： 控制的程度： 对A类物品严加控制，包括做完备、准确的记录，高层监督和经常评审，从供应商按大合同订单频繁交货，对车间紧密跟踪以压缩提前期。 对B类物品做正常控制，包括良好的记录与常规的关注。 对C类物品尽可能使用简便的控制，诸如定期目视检查库存实物、简要记录或以简便标志法表明补充存货已经订货，采用大库存量与订货量以避免缺货，安排车间日程计划时给以低优先级。 优先级 在一切活动中给A类物品以高优先级以压缩其提前期与库存。 对B类物品予以正常处理，仅在关键时给以高优先级。 予C类物品以最低优先级。 订货过程 对A类物品提供及时、准确的采购信息和状态查询。计算机数据需要人工加以核对，进行阶段性盘点，以及频繁的评审以压缩库存。 对B类物品，按一定周期或当发生重大变化时评审一次库存数据和订货点，MRPII操作按例行公事处理。 对C类物品可以盘点处理或订货点计算。订货往往不用MRPII作计划。可以凭业务人员的经验加以控制。 由上可以看出库存管理的重要性。因此，库存管理是企业管理的重要组成部分。市场需要库存商品提供给用户，企业的经营需要库存保证各种药品的供应以进行药品的销售，库存对生产效率的提高有着极其重要的影响。因此，库存管理系统是计算机管理系统的中心。因为，所有企业的经营活动都离不开物流的活动。 3 库存管理的目标 库存管理的主要目标就是通过对仓库所有入出库活动的管理和控制及对库存数据有效的统计和分析，以保证企业生产中畅通的物流，使决策人员及早发现问题，采取相应措施，调整库存结构，缩短储备周期，加速资金周转，最大限度地降低库存占用，同时，通过周期性的仓库盘点，及时补救管理中的漏洞，使库存管理系统实时地反映企业中各个仓库的现时情况，为各类管理人员从不同侧面提供所需信息，以便协调企业经营收到更大效益，库存管理系统是协调企业生产经营的基础，其数据的准确性、方便的查询、有效的分析是整个计算机管理系统顺利运行的关键。 第二章 开发背景 企业的库存物资管理往往是很复杂、很繁琐的。由于所掌握的物资种类众多，订货、管理、发放的渠道各有差异，各个企业之间的管理体制不尽相同，各类统计报表繁多，因此仓库的库存管理必须编制一套库存管理信息系统，实现计算机化操作，而且必须根据企业的具体情况制定相应的方案。 根据当前的企业管理体制，一般的库存管理系统，总是根据所掌握的物资类别，相应分成几个科室来进行物资的计划，订货，核销托收，验收入库，根据企业各个部门的需求来发送物资设备，并随时按期进行库存盘点，作台帐，根据企业领导和自身管理的需要按月、季度、年度进行统计分析，产生相应报表。为了加强关键物资、设备的管理，要定期掌握其储备，消耗情况，根据计划定额和实际纤毫定额的比较，进行定额管理，使得资金使用合理，物资设备的储备最佳。 一个完整的企业物资供应管理系统应包括采购计划管理，合同收托管理、仓库库存管理、定额管理、统计管理、财务管理等模块。其中仓库的库存管理是整个物资供应管理系统的核心。因此有必要开发一套独立的库存管理系统来提高企业工作效率， 而所使用的这套库存管理系统是企业生产经营管理活动中的核心，此系统必须可以用来控制合理的库存费用、适时适量的库存数量，使企业生产活动效率最大化。通过对这些情况的仔细调查，我开发了下面的仓库库存管理系统。 第三章 系统分析 本系统采用了结构化生命周期法，结构化生命周期法是最常用的管理信息系统开发方法，分为四个步骤，即系统调研分析、数据库设计实现、界面设计实现和系统功能设计实现。其中系统调研分析阶段是最基础、也是最容易被开发人员忽视的环节。 1进行资料收集 在整个系统分析阶段，我在图书馆认真查看了很多关于仓库库存管理方面的书籍，收集到了相应的入库单、领料单、台账、物料卡、报表等资料。 入库单是入库单位在把相应的零部件送人仓库时必须填写的单据；领料单是领料人员从仓库中领取零部件时必须填写的单据（即出库）；零部件台账（相当于本系统中的操作日志）实际是一个流水账，用于记录每天发生的入库、出库信息；物料卡（在本系统中用现有库存信息来表示）的作用是记录某一种零部件的数量变化，以便库管员盘查；报表是仓库向有关领导和部门定期提交的零部件库存汇总信息。收集到的入库单、领料单、零部件库存台账、零部件物料卡等单据和报表的实物样式在此略去，有兴趣者请参考有关类似企业的样本即可。 2绘制业务流程图 3用户需求分析 用户需求分析就是在用户需求调研的基础上，确定系统的总体结构方案，完成相应的需求分析报告。在确定系统的总体结构方案过程中，包括确定应用程序的结构、系统开发环境和系统的功能模块。用户需求调研结束之后，应该立即进行用户需求分析。 1应用程序结构确定 从用户应用角度来看，可把应用程序系统的组成部分分成数据存储层、业务处理层和界面表示层等3个层次，而应用程序结构可归纳为：集中式应用程序结构、单用户应用程序结构、多层服务器应用程序结构、浏览器／服务器应用程序结构、客户机／服务器应用程序结构等5种类型。 本库存管理系统就采用了当前最流行的客户机／服务器应用程序结构（即C/S结构），此时，客户机提出请求，服务器对客户机的请求作出回应。通过对服务功能的分布实现了分工服务。数据存储层放在服务器上，业务处理层和界面表示层放在客户机上，因此又被称为“灵敏的客户机”结构。许多操作可以在本地的客户机上执行，只是当需要数据时，才向服务器发出请求。并使应用程序的处理更接近用户，使整个系统具有较好的性能，可以并行地处理应用程序的请求、减少了数据传输量、降低了服务器的负荷。由于条件所限，将此系统所有程序都置于一台计算机上，以便调试运行。2确定系统开发环境 由于大多数公司内部使用的计算机平台都是基于Windows环境的。为了降低系统成本，应最大程度地利用现有的资源、兼容现有的环境，可确定使用下面的开发环境： ★网络操作系统：Windows2000；★数据库服务器：MicrosoftAccessr2000； ★服务器平台：Windows2000；★客户机平台：Windows95／98／NT／2000； ★前端开发工具：visualB0(企业版)；★数据访问对象：ADO（本系统使用ADO控件，简化编程）。 3确定系统的功能模块 通过分析确定库存系统将包含6个主要功能模块，即系统模块、入库业务管理模块、出库业务管理模块、退料业务管理模块（还库业务管理模块）、盘点业务管理模块（报表输出）、需求管理模块。对于每一个功能模块，都包含了数据录入、编辑、查询、统计、打印、应急、帮助等功能。 第四章 系统设计 4． 1总体设计 1系统目标设计 系统开发的总体任务是实现企业物资设备管理的系统化、规范化和自动化，从而达到企业仓库库存管理效率的目的。 2开发设计思想 库存管理的物资主要是企业生产中所需要的各种设备、原材料及零部件。进货时经检查合同确认为有效托收后，进行验收入库，填写入库单，进行入库登记。企业各个部门根据所需要的物资设备总额和部门生产活动需要提出物资需求申请。计划员根据整个企业的需求开出物资设备出库单，仓库管理员根据出库单核对发放设备、原材料及零部件。有些设备使用完毕需要及时归还入库，填写还库单。根据需要按照月、季、年进行统计分析，产生相应报表。 仓库库存管理的特点是信息处理量比较大。所管理的物资设备、原材料及零部件种类繁多，而且由于入库单、出库单、需求单等单据发生量特别大，关联信息多，查询和统计的方式各不相同，因此在管理上实现起来有一定的困难。在管理的过程中经常会出现信息的重复传递；单据、报表种类繁多，各个部门规格不统等问题。 在本系统的设计过程中，为了克服这些困难，满足计算机管理的需要，我们采取了下面的一些原则： 统一各种原始单据的格式，统一帐目和报表的格式。 删除不必要的管理冗余，实现管理规范化、科学化。 程序代码标准化，软件统一化，确保软件的可维护性和实用性。 界面尽量简单化，做到实用、方便，尽量满足企业中不同层次员工的需要。 建立操作日志，系统自动记录所进行的各种操作。 3系统功能分析 本系统需要完成的功能主要有以下几点。 库存管理的各种信息的输入，包括入库、出库、还库、需求信息的输入等。 库存管理的各种信息的查询、修改和维护。 设备采购报表的生成。 在材料库存中加入所允许的最大库存合最小库存字段，对所有库存物资实现监控和报警。 企业各个部门的物资需求管理。 操作日志的管理 库存管理系统的使用帮助。 2详细设计 1 系统功能模块设计 系统模块 包括报表的打印及设置，操作日志的管理。 管理员可以通过管理界面添加或删除用户，添加新管理员或删除原有管理员，验证用户的合法性，阻止非法用户登录。 管理员或其他用户可以修改自己的密码。 （2） 入库模块 包括填写入库单，更新，删除入库记录，查看现有库存信息，入库记录的查询及打印 （3） 出库模块 包括填写出库单，更新，删除出库记录，查看现有库存信息，出库记录的查询及打印 （4） 还库模块 包括填写还库单，更新，删除还库记录，还库记录的查询及打印 （5） 需求模块 包括填写需求计划表，更新，删除采购计划信息，查看现有采购信息，采购信息的查询及打印，以及预测短期内的需求计划。 2数据库设计 数据库需求分析 通过对企业仓库管理内容和数据流程分析，设计的数据项合数据结构如下： 设备代码信息。包括的数据项有设备号、设备名称。 现有库存信息。包括的数据项有现有设备、现有数目、最大库存、最小库存等。 设备使用信息。包括的数据项有使用的设备、使用部门。数目。使用时间、出库时状态等。 设备采购信息。包括的数据项有采购的设备、采购员、供应商、采购数目、采购时间等。 设备归还信息。包括的数据项有归还设备、归还部门、归还数目、归还时间、经手人等。 设备需求信息。包括的数据项有需求的部门、需求设备、需求数目、需求时间等。 有了上面的数据结构、数据项和数据流程，就可以进行下面的数据库设计。 数据库概念结构设计 这一设计阶段是在需求分析的基础上，设计出能够满足用户需求的各种实体，以及它们之间的关系，为后面的逻辑结构设计打下基础。根据上面的设计规划出的实体有库存实体、出库实体、入库实体、采购实体、还库实体、需求实体。 数据库逻辑结构设计 在上面的实体以及实体之间关系的基础上，形成各个表格之间的关系。 3 代码设计 任何库存均可分为如下三类： A类物品：高值──价值占库存总值70-80％的相对少数物品。通常为物品的15-20％。 B类物品：中值──总值占库存总值的15-20％。物品数居中，通常占物品的30-40％。 C类物品：低值──库存总值几乎可以忽略不计，只占5-10％。是物品的大多数，通常占60-70％。 4．4 输入输出设计 本系统界面标准Windows形式，键盘输入(也可以用条形码读取)，人机交互，容易使用。输入输出的设计考虑美观实用和通俗易懂，图文并茂。 4．5系统安全性设计 系统数据库中包含多个二维表，所以在系统与数据库的连接上，并没有把数据库和系统的连接直接写入代码，而是通过对服务器端进行系统设置，使数据库名及路径不可见，并通过ACCESS的数据库安全设置，保证了数据库的安全性。系统根据用户身份不同赋予不同权限，用户用密码登陆，同样也保证了系统数据的安全性。 第五章 系统实施 5．1、开发工具简介 本系统的前端开发工具，我选择了Visual B0，后台数据库采用Access2000。 1 VB简介 Visual意为“可视化的”，指的是一种开发图形用户界面的方法，所以Visual Basic是基于Basic的可视化的程序设计语言。在Visual Basic中，一方面继承了Basic所具有的程序设计语言简单易用的特点，另一方面在其编程系统中采用了面向对象、事件驱动的编程机制，用一种巧妙的方法把Windows的编程复杂性封装起来，提供了一种所见即所得的可视化程序设计方法。 2 VB功能特点 具有面向对象的可视化设计工具 在VB中，应用面向对象的程序设计方法（OOP），把程序和数据封装起来视为一 个对象，每个对象都是可视的。程序员在设计时只需用现有工具根据界面设计要求，直接在屏幕上“画”出窗口、菜单、按钮、滚动条等不同类型的对象，并为每个对象设置属性。程序员的编程工作仅限于编写相关对象要完成的功能程序，因而程序设计的效率可大大提高。 事件驱动的编程机制 事件驱动是非常适合图形用户界面的编程方式。在图形用户界面的应用程序中，是由用户的动作即事件掌握着程序运行的流向，每个事件都能驱动一段程序的运行。程序员只要编写响应用户动作的代码，而各个动作之间不一定有联系。 提供了易学易用的应用程序集成开发环境 在VB集成开发环境中，用户可设计界面、编写代码、调试程序，直至把应用程序编译成可执行文件在Windows中运行，使用户在友好的开发环境中工作。 结构化的程序设计语言 VB具有丰富的数据类型和结构化程序结构，作为一种程序设计语言，它还有如下一些特点： 强大的数值和字符串处理功能 丰富的图形指令，可方便地绘制各种图形 提供静态和动态数组，有利于简化内存的管理 过程可递归调用，使程序更为简练 支持随机文件和顺序文件的访问 提供了一个可供应用程序调用的包含多种类型的图标库 具有完善的运行出错处理 支持多种数据库系统的访问 利用数据控件可访问的数据库系统有：Microsoft Access、Btrieve、DBASE、Microsfot FoxPro和Paradox等，也可以访问Microsoft Excel、Lotus1-2-3等多种电子表格。 支持动态数据交换（DDE）、动态链接库（DLL）和对象的链接与嵌入（OLE）技术 完备的HELP联机帮助功能 与Windows环境下的软件一样，在VB中，利用帮助菜单和F1功能键，用户可以随时方便地得到所需要的帮助信息。VB帮助窗口中显示了有关的示例代码，通过复制、粘贴操作可获取大量的示例代码，为用户的学习和使用提供了极大的方便。 VB程序设计的概念就是面向对象的概念，对象就是数据（DATA）和代码（CODE）互相结合的综合体。Windows上面的每一个图标，包括窗口本身都是对象，如果没有任何事情发生，对象处于停顿状态。当存在外来事件时，程序段执行，它的执 行是由外来事件决定的。因此是“事件”驱动的。 编写VB程序较为简单，首先将各个对象放在空白窗体上，然后将程序代码分别添加给对象或图标，将它们组合起来就可以随意运行了。 在VB中，窗体实际上是一个对象，VB的窗体含有许多内嵌特性，这使得用户界面部分的建立像是从一个目录中挑选一个个合适的控件，而不是从零开始一步一步地建立控件。这种开发者能亲眼看到的程序设计过程就是“可视化程序设计”（Visual Programming） 3 VB中的基本概念 对象：面向对象编程（OOP）的提法大家一定也很耳熟，虽然Visual Basic并不是完全的面向对象编程，但也利用了对象编程技术。对象简单地说就是大家经常看到的各种窗口、按钮、文本框甚至打印机等。 属性：如同电视有黑白、彩色之分一样，作为对象的Windows中的窗口也是有大有小，文本框的位置不可能完全一样，菜单要显示出不同的功能，这些都是由对象的属性决定的。不同对象的属性可能不同。属性一般决定了对象的位置、大小、显示等情况。 方法：就是对象能够做的事，如打印机对象就有打印（Print）方法、窗口对象支持隐藏（Hide）方法、很多对象支持移动（Move）方法等。 事件：就是对象对用户各种操作的反映情况。如用户用鼠标按一下按钮，就会触发按钮的“按”（Click）事件。 控件：控件就是Visual Basic提供的编程用的模块，与对象有直接的联系，如同积木的木块，使用这样的控件，就可以像拼图或堆积木一样“搭”、“拼”你的程序界面。Visual Basic中使用控件，简化了Windows中的窗口、按钮等对象的编程设计。每个控件都有各自的属性、事件及方法。只需修改这些特征你就可以随心所欲地编程了。最重要的是，你可以利用成千上万的各种扩充的控件来快速构造几乎能满足你任何要求的程序。例如，如果你不满意Windows简陋的媒体播放器，你就可以使用VB的多媒体控件在1小时以内设计一个完全自己风格的能够播放CD、VCD的多媒体播放器，而功能完全与之相当。 4 Access2000数据库简介 作为Microsoft的office套件产品之一，access已经成为世界上最流行的桌面数据库系统。Access与许多优秀的关系数据库一样，可以让你很容易地连接相关的信息而且还对其他的数据库系统有所补充。它能操作其它来源的资料，包括许多流行的PC数据库程序（如dBASE，Paradox，Microsoft FoxPro）和服务器、小型机及大型机上的许多SQL数据库。Access还完全支持Microsoft的OLE技术。 Access还提供windows操作系统的高级应用程序开发系统。Access与其它数据库开发系统之间相当显著的区别就是：您不用写一行代码，就可以在很短的时间里开发出一个功能强大而且相当专业的数据库应用程序，并且这一愉快的过程是完全可视的！如果您能给它加上简短的VBA代码，那么您的程序决不比专业程序员潜心开发的程序差。Access的总体结构 Access将所有有名字的东西都成为对象（object），在Access 2000中，最重要的对象有表，查询，窗体，报表，宏和模块。 表 用户定义的存储资料的对象。每一个表都包含有关某个主体的信息。表包括存储不同种类资料的字段（列），而记录（行）则收集特定主体实例的所有信息。 查询 为来自一个或多个表的资料提供定制视图的对象。在Access中，可以利用图形化的实例查询机制（QBE）或通过SQL语句来建立查询。你可以在查询中选择、更新、插入或删除资料，也可以用查询来建立新表。 窗体 窗体是主要的人机接口。大量的操作（几乎所有）都要通过窗体完成。窗体通过运行宏（macro）或Visual Basic for Applicatinns（VBA）过程，来响应大量的事件。Access 2000为我们提供了强大的（同时也是相当方便的向导）来建立标准的Windows窗体。 报表 为格式化、计算、打印选定资料而设计的对象。它是衡量一个优秀的数据库的重要标准（有时甚至是唯一的标准）。 宏 为了响应已定义的事件，需要让Access去执行一个或多个操作，而宏就是对这些操作的结构化的定义对象。它可以让你像堆积木一样建立一个功能强大的程序，而无须写大量的代码。 模块 包括用VBA编码的定制过程的一个对象。模块提供了独立的动作流以捕获错误，而宏做不到。模块能直接响应窗体或报表事件，也可以从应用程序的任何地方被调用。 5．2 系统实现 系统管理模块实现 3入库模块的实现 4 出库模块实现 5设备采购模块实现，程序略 7设备代码模块实现9 操作日志模块实现第六章 系统使用说明 参考文献： 1． 数据库系统原理教程 王珊 陈红 清华大学出版社 2． 管理信息系统 王虎 张俊 武汉理工大学出版社 3． Visual Basic 数据库开发 EWinemiller，JRoff BHeyman，RGroom 著 清华大学出版社 4． PowerBuilder 0数据库系统开发实例导航 何旭洪 余建英 人民邮电出版社 5． VB6从入门道精通 『美』Gary cornell 著 北京希望电子出版社 managing Information Systems David LAnderson著 清华大学出版社 Management Information Systems Raymond Mcleod，Jc George Schell 著 北京大学出版社 
数据库设计与优化摘 要：数据库技术是计算机科学中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础。本文讨论数据库设计流程的所有重要方面，包括需求分析阶段；概念设计阶段；逻辑设计阶段；物理设计阶段；数据库实施阶段；数据库运行维护阶段的六个阶段，并提出数据库设计中所出现的各种问题，并归纳分析了解决这些问题的种种途径。关键词：数据库设计；数据冗余；数据库管理系统引言：近年来，随着多媒体技术、空间数据库技术和计算机网络的飞速发展，数据库系统的发展十分迅速，应用领域愈来愈广，企事业单位、政府部门的行政管理、办公自动化；企业生产计划管理；军队物资管理；银行财务管理；铁路、民航飞机票预定系统；铁路车次调度系统；宾馆、酒店房间预定系统；图书馆管理；政府部门的计划和统计系统；人口普查；气象预报；地震，勘探等大量数据的贮存和统计分析；以及最近google推出的全球卫星定位系统、手机GPRS定位系统，其背后都是一个规模巨大的数据库。 如何合理高效地为政府管理人员或企业高层决策人员、设计数据库管理系统服务已成为当务之急。好的灵活的数据库设计，既能给前台应用程序的设计带来简便，又能给后台数据库的编码和扩充，和系统的维护带来极大的便利。现在关系型数据库已成为业界的主流，而我们讨论的也主要是基于关系型数据库的。 目前设计数据库系统主要采用的是以逻辑数据库设计和物理数据库设计为核心的规范设计方法。其中逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据库管理系统的具体特点，以数据库设计理论为依据，设计数据库的全局逻辑结构和每个用户的局部逻辑结构。物理数据库设计是在逻辑结构确定之后，设计数据库的存储结构及其他实现细节。在数据库设计开始之前，数据库设计人员将始终参与数据库设计，他们的水平直接影响了数据库系统的质量：用户在数据库设计中也举足轻重的，他们主要参加需求分析和数据库的运行维护，他们的积极参与不但能加速数据库设计，而且是决定数据库设计的质量的又一因素。程序员和操作人员则在系统实施阶段参与进来，分别负责编制程序和准备软硬环境。数据库设计的总流程一、 数据库设计的六个阶段各种规范化设计方法在设计步骤上存在差别，各有千秋。通过分析、比较与综合各种常见的数据库规范化设计方法，一般将数据库设计分为以下六阶段：需求分析阶段；概念设计阶段；逻辑设计阶段；物理设计阶段；数据库实施阶段；数据库运行维护阶段。（如下图所示） 二、 需求分析要设计一个有效的数据库，必须用系统工程的观点来考虑问题。在系统分析阶段，设计者和用户双方要密切合作，共同收集和分析数据管理中信息的内容和用户对处理的需求。在调研中，首先要了解数据库所管理的数据将覆盖哪些工作部门，每个部门的数据来自何处，它们是依照什么样的原则处理加工这些数据的，在处理完毕后输出哪些信息到其他部门。其次要确定系统的边界，在与用户充分讨论的基础上，确定计算机数据处理范围，确定哪些工作要由人工来完成，确定人机接口界面。最后得到业务信息流程图。信息流程图中的每个子系统都可抽象为以下所示的框图。 在系统分析过程中，要确定数据管理的信息要求和处理要求。信息要求是指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。处理要求是指用户要求完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。新系统的功能必须满足用户的信息要求，处理要求，安全性和完整性要求。这一阶段的工作是否能准确地反映实际系统的信息流程情况和用户对数据库系统的要求，直接影响到以后各阶段的工作，并影响到数据库系统将来运行的效率，因为分析阶段的工作是整个数据设计的基础。三、 概念设计在需求分析阶段数据库设计人员充分调查并描述了用户的应用需求，但这些应用需求还是现实世界的具体需求，应该首先把他们抽象为信息世界的结构，才能更好地、更准确地用某个DBMS实现用户的这些需求。将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。概念结构独立于数据库逻辑结构，也独立于支持数据库的DBMS。它是现实世界与机器世界的中介，它一方面能够充分反映现实世界，包括实体和实体之间的联系，同时又易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。它是现实世界的一个真实模型，易于理解，便于和不熟悉计算机的用户交换意见，使用户易于参与。当现实世界需求改变时，概念结构可以很容易地作出相应调整。因此概念结构设计是整个数据库设计的关键所在。概念结构设计一般需要两个阶段：第一个阶段是根据用户对数据和处理的需求，为产生全局视图，得到每个用户各自的局部视图，对每个用户的局部数据结构进行描述。第二阶段是在定义了各用户的局部视图的基础上，利用一定的工具分析各个局部视图，并把它们合并成一个统一的全局数据结构，即全局视图。全局视图被称为数据库概念模型。实际上，概念设计得到的实体模型。由于实体模型（如用E-R方法）不易描述，故实体模型通常是用一些原始表格来描述，这样比较直观。四、 逻辑设计概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器，更抽象，从而更加稳定。但为了能够用某一DBMS实现用户需要，还必须将概念结构进一步转化为相应的数据模型，这正是数据库逻辑结构设计所要完成的任务。从理论上讲，设计逻辑结构应该选择最适于描述与表达相应概念的结构模型，然后对支持这种数据模型的各种DBMS进行比较，综合考虑性能、价格等各种因素，从中选出最合适的DBMS。但在实际当中，往往是已给定了某台机器，设计人员没有选择DBMS的余地。目前DBMS产品一般只支持关系、网状、层次3种模型中的某一种，对某一种数据模型，各个机器系统又有许多不同的限制，提供不同的环境与工具。所以设计逻辑结构的一般要分3步进行： 将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型。 将转化来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换。 对数据模型进行优化。一般数据库逻辑设计的结果要符合下面的准则： 把以同样方式使用的段类型存储在一起。 按照标准使用来设计系统。 在用于例外的分离区域。 最小化表空间冲突。 将数据字典分离。五、 物理设计对于给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程为物理设计。数据库的物理结构主要指数据库的存储记录格式、存储记录安排和存储方法，这些都依赖于所使用的系统。在网状模型和层次模型系统中，这一部分内容较复杂，因为它们是用指针表示记录的联系。关系模型系统比较简单一些，仅包含索引机制、空间大小、块的大小等内容。在设计物理结构时，应先确定数据库的物理结构，然后对物理结构进行评价。评价的重点是时间和空间的效率。数据的存储决定了数据库占用多少空间，数据的处理决定了操作时间的效率。物理结构设计应尽量减少存储空间的占用，也应尽量减少操作次数，做到相应时间越快越好。如果评价结果满足原设计要求，则转向物理实施。否则，就要重新修改或重新设计物理结构，有时甚至要回到逻辑设计阶段修改数据模型。物理设计完成之后，就应该得到详细的磁盘分配方案、存储方案、各种基表的详细信息等。根据这些信息就可以上机建立数据库。六、 数据库实施对数据库的物理设计初步评价完后，就可以开始建立数据库了。数据库实施主要包括：用DDL定义数据库结构，组织数据入库，编制与调试应用程序，数据库试运行。所谓使用DDL定义数据库结构，就是使用DBMS的建库命令建立相应的用户数据库结构。组织数据库入库就是将装载在其他介质上的数据输入到数据库中去。为了完成相应的操作和检索，需要编制很多程序，形成一个程序系统来使用该数据库，这部分是程序设计的任务。一切就绪之后，就可以试运行数据库了。七、 系统管理和维护数据库试运行结果符合设计目标后就可以真正投入运行了。数据库投入运行标志着开发任务基本完成和维护工作开始，并不意味着设计过程的终结。由于应用环境在不断地变化，数据库运行过程中物理存储也不会不断变化。对数据库设计进行评价、调整、修改等维护工作是一项长期的任务，也是设计工作的继续和改进。在数据库运行的阶，对数据库经常性的维护工作主要由DBA完成，这包括以下内容： 数据库的转储和恢复 数据库的安全性、完整性控制 数据库的性能监督、分析和改进 数据库的重组织和重构造解决数据库设计中存在的问题一、需求分析采集 设计一个数据库，第一件的事情就是搞好用户需求分析，需求分析是对现实世界深入了解的过程，数据库能否正确地反映现实世界，主要决定于需求分析。而需求分析的采集主要是由设计人员和该单位有关工作人员合作进行的。需求分析的结果整理成需求说明。需求说明是数据库技术人员和应用单位的工作人员取得共识的基础，必须得到有关管理人员确认。需求说明经过评审后，才成为正式的需求文档，为下一步的数据库设计打好基础。在定义数据库表和字段需求（输入）时，首先应检查现有的或者已经设计出的报表、查询和视图（输出）以决定为了支持这些输出哪些是必要的表和字段。假如客户需要一个报表按照邮政编码排序、分段和求和，你要保证其中包括了单独的邮政编码字段而不要把邮政编码糅进地址字段里。二、考察现有系统 在需求分析采集的过程中，不仅要耐心地和用户讨论业务需求而且还要考察现有的系统。大多数数据库项目都不是从头开始建立的；通常，机构内总会存在用来满足特定需求的现有系统（可能没有实现自动计算）。显然，现有系统并不完美，否则你就不必再建立新系统了。三、分析各种可能的变化 在具体设计每一个字段时一定要从长远角度考虑它以后的扩充，给出一定的预留空间。这样你设计的数据库的伸缩性就非常好。以后在系统升级维护时就非常容易，不至于重构整个系统。这方面的一个典型例子就是：身份证的长度问题，以前是15位，现在是18位，如果你当时设计成15位的话，为那3位的扩充你将会付出多大代价啊。四、数据库逻辑性设计键选择原则：键设计原则为关联字段创建外键。所有的键都必须唯一；避免使用复合键。外键总是关联唯一的键字段。使用系统生成的主键。设计数据库的时候采用系统生成的键作为主键，那么实际控制了数据库的索引完整性。这样，数据库和非人工机制就有效地控制了对存储数据中每一行的访问。采用系统生成键作为主键还有一个优点：当拥有一致的键结构时，找到逻辑缺陷很容易。五、关系模式规范化的度 对数据库进行关系模式规范化不仅有助于消除数据库中的数据冗余、删除、插入等异常出错的可能性，而且，还使你的设计比较科学、规范，同时也使你的系统的伸缩性，以及后期维护特别容易。 3NF通常被认为在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最好平衡。其定义为：关系R中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z包含于Y)使得X决定Y、Y不依赖于X、Y决定Z成立，则称R属于3NF。 此外，还有BCNF，4NF、5NF等更高层次的关系规范化，但是不是关系规范化的程序越高， 就越实用呢，就越能满足我们的要求呢？我只能用不一定来回答，因为这要视情况而定。其实，在有些项目中是非常慎用关系模式的。因为如果规范化的程序越高，势必要将一个大表拆分成几个小表，在这些小表中用一些键值进行联接，在查询时就需要对多个表进行连接，而联接时最易产生迪卡尔积，这样查询结果集就成几何倍增，非常影响查询的效率。所以为了追求效率我们有时不对表进行关系规范化也是必要的，这样的例子很多。六、要为尽量减轻前台的编码而工作 不要养成对数据库的复杂操作都放到前台来管理的习惯，这样会使你的程序的可读性非常差，同时也造成数据的不一致，而且会对后期的维护带来很大隐患。这一块完全应该是DBA的工作。这方面的典型例子就是数据的更新和删除操作。如果我们把这两种操作都放在前台来管理的话，就需要对多个表进行操作，操作不当的话，就会造成数据不一致。而如果DBA在后台对这几个表搭建关系的话，你在前台只要对一个主表进行操作，那么其他的几个从表就会自动更新。由此可见DBA的工作的重要性。所以，请不要把数据的管理工作都放到前台来做，因为这不是体现你编程能力的时机。七、合理使用数据类型 我们要合理使用一些常规的数据类型，这样不仅能减少数据冗余，而且也能使你的设计更加科学、明确，同时也能使你的数据更加准确。如Oracle9i中有一个float类型，它并没有限定小数位，如果你输入时带小数位的话，它会将它精确得很长，虽然你在往数据库中存放时限定了小数位，但当你在前台进行输出时，就有可能出现小数位精度过度的情况，所以可用numeric来替代。但同时又有另一个问题发生了：例如我们用asp开发网站时用的vbscript就不支持该类型（它只认float）。所以我们应该综合考虑多种因素酌情设计。八、用视图隐藏细节 我们考虑这样的情况，当我们在进行数据库模式设计时需要将一张大表拆分为几张小表，而在进行查询时又需要将几张小表合并为一张大表。如果表比较多的话，我们就要编写复杂的SQL语句，有没有一种机制将这几张小表一次合并为一张虚表，然后对一张表查询，这样操作起来就会简单得多。答案是肯定的。在Oracle9i中可以用视图解决。视图是在你的数据库和你的应用程序代码之间提供另一层抽象，你可以为你的应用程序建立专门的视图而不必非要应用程序直接访问数据表。这样做还等于在处理数据库变更时给你提供了更多的自由，同时也对数据的一些底层操作进行了隐藏。 结论 总之，我们在进行数据库设计时，一定要综合考虑多种因素，具体问题具体分析，既要考虑当前实现的可行性，又要考虑以后的升级维护；既要减轻前台编码的负担，又要让后台的管理简单易行；既要让前台的查询效率高，又要让后台的实现方便可行。数据库设计是一项综合性设计，决非一朝一夕之功，只有在工作、学习中多思考、多动脑、多总结、灵活运用所学知识，综合考虑各种因素，平衡把握每个细节，这样数据库设计才会更加科学、合理。参考文献：1 大型数据库技术及应用 重庆大学出版社 王 越 刘加伶 李 梁 著 2 数据库系统概论 高等教育出版社 王 珊 萨师煊 著 3 数据库管理系统 清华大学出版社 尹买华 著 4 软件设计方法 清华大学出版社 王 选 著 5 数据库设计 机械工业出版社 何玉洁 著
人们把客观存在的事物以数据的形式存储到计算机中，经历了对现实生活中事物特性的认识、概念化到计算机数据库里的具体表示的逐级抽象过程，即现实世界－概念世界－机器世界三个领域。有时也将概念世界称为信息世界；将机器世界称为存储或数据世界。 一、三个世界 1、现实世界 人们管理的对象存于现实世界中。现实世界的事物及事物之间存在着联系，这种联系是客观存在的，是由事物本身的性质决定的。例如学校的教学系统中有教师、学生、课程，教师为学生授课，学生选修课程并取得成绩。 2、概念世界 概念世界是现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述，从而产生概念模型。概念模型是现实世界到机器世界必然经过的中间层次。涉及到下面几个术语： 实体：我们把客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是实际事物，也可以是抽象事件。如一个职工、一场比赛等。 实体集：同一类实体的集合称为实体集。如全体职工。注意区分"型"与"值"的概念。如每个职工是职工实体"型"的一个具体"值"。 属性：描述实体的特性称为属性。如职工的职工号，姓名，性别，出生日期，职称等。 关键字：如果某个属性或属性组合的值能唯一地标识出实体集中的每一个实体，可以选作关键字。用作标识的关键字，也称为码。如"职工号"就可作为关键字。 联系：实体集之间的对应关系称为联系，它反映现实世界事物之间的相互关联。联系分为两种，一种是实体内部各属性之间的联系。另一种是实体之间的联系。 3、机器世界 存入计算机系统里的数据是将概念世界中的事物数据化的结果。为了准确地反映事物本身及事物之间的各种联系，数据库中的数据必须有一定的结构，这种结构用数据模型来表示。数据模型将概念世界中的实体，及实体间的联系进一步抽象成便于计算机处理的方式。 数据模型应满足三方面要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。数据结构、数据操作和完整性约束是构成数据模型的三要素。数据模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS的实现。 关系数据库采用关系模型作为数据的组织方式。 关系数据库因其严格的数学理论、使用简单灵活、数据独立性强等特点，而被公认为最有前途的一种数据库管理系统。它的发展十分迅速，目前已成为占据主导地位的数据库管理系统。自20世纪80年代以来，作为商品推出的数据库管理系统几乎都是关系型的，例如，Oracle，Sybase，Informix，Visual FoxPro等。 网络数据库也叫Web数据库。促进Internet发展的因素之一就是Web技术。由静态网页技术的HTML到动态网页技术的CGI、ASP、PHP、JSP等，Web技术经历了一个重要的变革过程。Web已经不再局限于仅仅由静态网页提供信息服务，而改变为动态的网页，可提供交互式的信息查询服务，使信息数据库服务成为了可能。Web数据库就是将数据库技术与Web技术融合在一起，使数据库系统成为Web的重要有机组成部分，从而实现数据库与网络技术的无缝结合。这一结合不仅把Web与数据库的所有优势集合在了一起，而且充分利用了大量已有数据库的信息资源。图1-1是Web数据库的基本结构图，它由数据库服务器（Database Server）、中间件（Middle Ware）、Web服务器（Web Server）、浏览器（Browser）4部分组成。 Web数据库的基本结构它的工作过程可简单地描述成：用户通过浏览器端的操作界面以交互的方式经由Web服务器来访问数据库。用户向数据库提交的信息以及数据库返回给用户的信息都是以网页的形式显示。1 Internet技术与相关协议Internet技术在Web数据库技术中扮演着重要的角色。Internet（因特网）专指全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的计算机网络，并通过各种协议在计算机网络中传递信息。TCP/IP协议是Internet上使用的两个最基本的协议。因此也可以说Internet是全球范围的基于分组交换原理和TCP/IP协议的计算机网络。它将信息进行分组后，以数据包为单位进行传输。Internet在进行信息传输时，主要完成两项任务。（1）正确地将源信息文件分割成一个个数据包，并能在目的地将源信息文件的数据包再准确地重组起来。（2）将数据包准确地送往目的地。TCP/IP协议的作用就是为了完成上述两项任务，规范了网络上所有计算机之间数据传递的方式与数据格式，提供了数据打包和寻址的标准方法。1．TCP/IP协议TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）规定了分割数据和重组数据所要遵循的规则和要进行的操作。TCP协议能保证数据发送的正确性，如果发现数据有损失，TCP将重新发送数据。2．IP协议在Internet上传送数据往往都是远距离的，因此在传输过程中要通过路由器一站一站的转接来实现。路由器是一种特殊的计算机，它会检测数据包的目的地主机地址，然后决定将该数据包送往何处。IP协议（Internet Protocol，网际协议）给Internet中的每一台计算机规定了一个地址，称为IP地址。IP地址的标准是由4部分组成（例如11），其中前两部分规定了当前使用网络的管理机构，第3部分规定了当前使用的网络地址，第4部分规定了当前使用的计算机地址。Internet上提供的主要服务有E-mail、FTP、BBS、Telnet、WWW等。其中WWW（World Wide Web，万维网）由于其丰富的信息资源而成为Internet最为重要的服务。3．HTTP协议HTTP协议（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）应用在WWW上，其作用是完成客户端浏览器与Web服务器端之间的HTML数据传输。2 Web的工作原理与工作步骤万维网简称为Web。Web可以描述为在Internet上运行的、全球的、交互的、动态的、跨平台的、分布式的、图形化的超文本信息系统。1．Web的工作原理Web是伴随着Internet技术而产生的。在计算机网络中，对于提供Web服务的计算机称为Web服务器。Web采用浏览器/服务器的工作方式。每个Web服务器上都放置着大量的Web信息。Web信息的基本单位是Web页（网页），多个网页组成了一个Web节点。每个Web节点的起始页称为“主页”，且拥有一个URL地址（统一资源定位地址）。Web节点之间及网页之间都是以超文本结构（非线性的网状结构）来进行组织的。2．Web的工作步骤Web的工作步骤如下。（1）用户打开客户端计算机中的浏览器软件（例如Internet Explorer）。（2）用户输入要启动的Web主页的URL地址，浏览器将生成一个HTTP请求。（3）浏览器连接到指定的Web服务器，并发送HTTP请求。（4）Web服务器接到HTTP请求，根据请求的内容不同作相应的处理，再将网页以HTML文件格式发回给浏览器。（5）浏览器将网页显示到屏幕上 图1-2 Web的工作步骤3 WWW世界中的标记语言1．HTML语言HTML（Hypertext Markup Language，超文本标记语言）是创建网页的计算机语言。所谓网页实际上就是一个HTML文档。文档内容由文本和HTML标记组成。HTML文档的扩展名就是html或htm。浏览器负责解释HTML文档中的标记，并将HTML文档显示成网页。（1）HTML标记HTML标记的作用是告诉浏览器网页的结构和格式。每一个标记用尖括号<>括起来。大多数标记都有一个开始标记和一个结束标记。标记不分大小写。多数标记都带有自己的属性。例如字体标记有FACE、COLOR、SIZE等属性：FACE定义字体；COLOR定义字体的颜色；SIZE定义字体的大小。使用格式： BEIJING 。网页中有很多文本链接和图片链接。链接，又被称为超链接，用于链接到WWW万维网中的其他网页上。在HTML文档中表示超链接的标记是，通过属性HREF指出链接的网页地址URL。使用格式： BEIJING 。（2）HTML程序HTML程序必须以标记开始，以标记结束。在和标记之间主要由两部分组成：文件头和文件体。文件头用标记 来标识，文件体用标记来标识。在文件的头部通常包含整个网页的一些信息。例如标记是用来说明网页的名称；标记是用来说明网页的其他信息，如设计者姓名和版权信息等。所有在浏览器中要显示的内容称为网页的主体，必须放在标记中。下面给出的是一个空网页的HTML程序。 (在此标记中写网页的标题) (在此标记中写网页的内容) （3）HTML规范HTML规范又称为HTML标准，它总在不断地发展。每一新版本的出现，HTML都会增加新的特性和内容。有关HTML版本的详细信息请访问网站。在不同的浏览器中，网页的显示效果可能会有所不同。每一个浏览器都使用自己独特的方式解释HTML文档中的标记，并且多数浏览器不完全支持HTML的所有特性。因为，像Microsoft和Netscape公司在HTML标准上又开发了一些特有的HTML标记和属性，称之为HTML的扩展。这些标记和属性只被他们自己的浏览器所识别，不可能被其他公司的浏览器识别。如果浏览器不能识别HTML文档中的标记，则会忽略这个标记。（4）HTML程序的编辑环境与运行环境HTML文档是一个普通的文本文件（ASCII），不包含任何与平台、程序有关的信息。因此HTML文档可以利用任何文本编辑器来方便地生成。要注意的是HTML文档的扩展名必须是html或htm。运行HTML文档可以在任何浏览器下进行，并可在浏览器上查看网页的HTML源代码。关于HTML语言中标记的种类与使用方法将会在第5章中更详细地进行介绍。2．可扩展标记语言（XML）HTML是Web上的通用语言，随着Internet的深入人心，WWW上的Web文件日益复杂化、多样化，人们开始感到了HTML这种固定格式的标记语言的不足。1996年W3C开始对HTML的后续语言进行研究，并于1998年正式推出了XML（Extensible Markup Language，可扩展标记语言）。在设计网页时，XML提供了比HTML更灵活的方法。（1）XML语言的特点XML是国际组织W3C为适应WWW的应用，将SGML （Standard Generalized Markup Language）标准进行简化形成的元标记语言。简单地说，XML是使用标记来描述内容或与内容相关的形式信息的通用语言。一个XML文档由标记和字符数据组成。而作为元标记语言，XML不再使标记固定，允许网页的设计者定义数量不限的标记来描述内容，同时还允许设计者创建自己的使用规则。（2）XML的DTDDTD（Document Type Definition，文档类型定义）是一组应用在XML文档中的自定义标记语言的技术规范。DTD中定义了标记的含义及关于标记的语法规则。语法规则中确定了在XML文档中使用哪些标记符，它们应该按什么次序出现，标记符之间如何 嵌套，哪些标记符有属性等等。DTD可以包含在它所描述的XML文档中，但通常它是一份单独的文档或者一系列文档。作为外部文件可通过URL链接，被不同的XML文档 共享。XML把DTD的定义权开放，不同行业可以根据自己的实际需求定义描述内容的DTD，以适应本行业内部的信息交流和存档需要。因此，适合于不同行业、不同平台的标记语言大批涌现。（3）XML的CSS与XSL强调内容描述与形式描述的分离，一方面可以使XML文件的编写者更集中精力于数据本身，而不受显示方式的细节影响；另一方面允许为相同的数据定义不同的显示方式，从而适合于不同应用、不同媒体，使XML数据得到最大程度的重用。XML文档数据的显示形式是通过样式单定义的。CSS（Cascading Style Sheets）是XML使用的一种标准的级联样式单，XSL（Extensible Style Language）则是可扩展的样式语言。由于XML允许用户创建任何所需的标记，而通用浏览器却既无法预期用户标记的意义，又无法为显示这些标记而提供规则，因此用户必须为自己创建的XML文档编写样式单，样式单可以实现共享。浏览器对一个XML文档的处理过程是，首先去关联它所指定的样式单文件，如果该样式单是一个XSL文件，则按照规定对XML数据进行转换然后再显示，XSL本身也是基于XML语言的，可以将XML转化为HTML后再显示。如果该样式单是一个CSS文件，浏览器就会按照样式单的规定给每个标记赋予一组样式后再显示。2 Web数据库访问技术Web数据库访问技术通常是通过三层结构来实现的，如图1-3所示。目前建立与Web数据库连接访问的技术方法可归纳为CGI技术，ODBC技术和ASP、JSP、PHP 技术。 Web数据库访问的三层结构1 CGI技术CGI（Common Cateway Interface，通用网关界面）是一种Web服务器上运行的基于Web浏览器输入程序的方法，是最早的访问数据库的解决方案。CGI程序可以建立网页与数据库之间的连接，将用户的查询要求转换成数据库的查询命令，然后将查询结果通过网页返回给用户。一个CGI工作的基本原理如图1-4所示。CGI程序需要通过一个接口才能访问数据库。这种接口多种多样，数据库系统对CGI程序提供了各种数据库接口如Perl、C/C++、VB等。为了使用各种数据库系统，CGI程序支持ODBC方式，通过ODBC接口访问数据库。 CGI工作流程2 ODBC技术ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库互接）是一种使用SQL的应用程序接口（API）。ODBC最显著的优点就是它生成的程序与数据库系统无关，为程序员方便地编写访问各种DBMS的数据库应用程序提供了一个统一接口，使应用程序和数据库源之间完成数据交换。ODBC的内部结构为4层：应用程序层、驱动程序管理器层、驱动程序层、数据源层。它们之间的关系如图1-5所示。由于ODBC适用于不同的数据库产品，因此许多服务器扩展程序都使用了包含ODBC层的系统结构。 ODBC的内部结构Web服务器通过ODBC数据库驱动程序向数据库系统发出SQL请求，数据库系统接收到的是标准SQL查询语句，并将执行后的查询结果再通过ODBC传回Web服务器，Web服务器将结果以HTML网页传给Web浏览器，工作原理如图1-6所示。 Web服务器通过ODBC访问数据库由于Java语言所显示出来的编程优势赢得了众多数据库厂商的支持。在数据库处理方面，Java提供的JDBC为数据库开发应用提供了标准的应用程序编程接口。与ODBC类似，JDBC也是一种特殊的API，是用于执行SQL语句的Java应用程序接口。它规定了Java如何与数据库之间交换数据的方法。采用Java和JDBC编写的数据库应用程序具有与平台无关的特性。3 ASP、JSP、PHP技术ASP是Microsoft开发的动态网页技术，主要应用于Windows NT+IIS或 Windows 9x+PWS平台。确切地说ASP不是一种语言，而是Web服务器端的开发环境。利用ASP可以产生和运行动态的、交互的、高性能的Web服务应用程序。ASP支持多种脚本语言，除了VBScript和Pscript，也支持Perl语言，并且可以在同一ASP文件中使用多种脚本语言以发挥各种脚本语言的最大优势。但ASP默认只支持VBScript和Pscript，若要使用其他脚本语言，必须安装相应的脚本引擎。ASP支持在服务器端调用ActiveX组件ADO对象实现对数据库的操作。在具体的应用中，若脚本语言中有访问数据库的请求，可通过ODBC与后台数据库相连，并通过ADO执行访问库的操作。关于ASP的编程技术将会在第7章中详细介绍。JSP是Sun公司推出的新一代Web开发技术。作为Java家族的一员，几乎可以运行在所有的操作系统平台和Web服务器上，因此JSP的运行平台更为广泛。目前JSP支持的脚本语言只有Java。JSP使用JDBC实现对数据库的访问。目标数据库必须有一个JDBC的驱动程序，即一个从数据库到Java的接口，该接口提供了标准的方法使Java应用程序能够连接到数据库并执行对数据库的操作。JDBC不需要在服务器上创建数据源，通过JDBC、JSP就可以实现SQL语句的执行。PHP是Rasmus Lerdorf推出的一种跨平台的嵌入式脚本语言，可以在Windows、UNIX、Linux等流行的操作系统和IIS、Apache、Netscape等Web服务器上运行，用户更换平台时，无需变换PHP代码。PHP是通过Internet合作开发的开放源代码软件，它借用了C、Java、Perl语言的语法并结合PHP自身的特性，能够快速写出动态生成页面。PHP可以通过ODBC访问各种数据库，但主要通过函数直接访问数据库。PHP支持目前绝大多数的数据库，提供许多与各类数据库直接互连的函数，包括Sybase、Oracle、SQL Server等，其中与SQL Server数据库互连是最佳组合。3 网络数据库应用系统的层次体系当前，Internet/Intranet技术发展异常迅速，越来越多的数据库应用软件运行在Internet/Intranet环境下。在此之前，数据库应用系统的发展经历了单机结构、集中式结构、客户机/服务器（C/S）结构之后，随着Internet的普及，又出现了浏览器/服务器（B/S）结构与多层结构。在构造一个应用系统时，首先考虑的是系统的体系结构，采用哪种结构取决于系统的网络环境、应用需求等因素。1 客户机/服务器结构1．二层C/S结构二层C/S结构是当前非常流行的数据库系统结构，在这种结构中，客户机提出请求，服务器对客户机的服务请求做出回答。它把界面和数据处理操作分开在前端（客户端）和后端（服务器端），这个主要特点使得C/S系统的工作速度主要取决于进行大量数据操作的服务器，而不是前端的硬件设备；同时也大大降低了对网络传输速度的要求，因为只须客户端把服务请求发送给数据库服务器，数据库服务器只把服务结果传回前端，如图1-7所示。在设计时，对数据可能有如下不同的处理形式。（1）在处理时，客户机先向服务器索取数据，然后释放数据库，即客户机发出的是文件请求，在客户机端处理数据，最后将结果送回服务器。这种处理方式的缺点很明显：所有的应用处理都在客户端完成，这就要求客户端的计算机必须有足够的能力，以便执行需要的任何程序。更为糟糕的是，由于所有的处理均在客户端完成，每次运行时都要将文件整体传送到客户端，然后才能执行。如：Student表中有30 000条记录，客户端发出命令：Select * From Student Where Sno='200101'这条命令将要求服务器将Student表中的所有记录传送到客户端，然后在客户端执行查询，结果只用到一条记录；如果查询的记录不存在，网络传输的数据实际上是无 用的。如此大的数据传输量是不可想象的。因此，人们提出了在服务器中能够执行部分代码的客户机/服务器结构。（2）在处理时，客户机接受用户要求，并发给服务器；在服务器端处理用户要求，最后将结果传回客户机显示或打印。这种处理方式网络通信量较小。客户机向服务器发出的是处理请求，而不是文件请求，处理请求中的代码在服务器端执行后向客户机传送处理后的结果。这样，为了特定任务，客户机上的程序和服务器上的程序协同工作：客户机端的代码用于完成用户的输入输出及数据的检查，而服务器端的代码完成对数据库的操作。客户机/服务器结构的另一个主要特点在于软件、硬件平台的无关性。数据库服务器上的数据库管理系统集中负责管理数据，它向客户端提供一个开放的使用环境，客户端通过数据库接口，如ODBC（开放数据库连接）和SQL语言访问数据库，也就是说，不管客户端采用什么样的硬件和软件，它只要能够通过网络和数据库接口程序连接到服务器，就可对数据库进行访问。在客户机/服务器结构中，常把客户机称为前台，而把服务器端称为后台。前台应用程序的功能包括用户界面、接收用户数据、处理应用逻辑、向后台发出请求、同时接收后台返回的结果，最后再将返回的结果按一定的格式或方式显示给用户。而后台服务器则负责共享外部设备、存取共享数据、响应前台客户端的请求并回送结果等工作。前台的应用程序和数据一般是用户专用的，而后台的数据和代码是所有用户可以共享的。由于数据库服务器不仅要管理共享数据，保证数据的完整性，还要执行一部分代码，完成客户端的一些处理请求，所以对用于服务器的计算机提出较高的要求。最好要采用一台专用的服务器，有较快的处理速度，有大容量的硬盘和内存，支持磁带等大容量的存储设备。上面讲的客户机/服务器结构将应用分在了客户机、服务器两级，称其为两层客户机/ 服务器结构。总之，两层C/S结构的基本工作方式是客户程序向数据库服务器发送SQL请求，服务器返回数据或结果。这种C/S结构有两种实现方式，一种是客户来完成表示部分和应用逻辑部分，而服务器完成数据访问部分，这种情况是以客户为中心的，适用于应用相对简单、数据访问量不是很大的情况。另一种是以服务器为中心的，把一些重要的应用逻辑部分放到服务器上，这样可充分利用服务器的计算能力，减少网络上需要传送的数据。通常以存储过程和触发器的形式出现，但存储过程都依赖于特定数据库，不同数据库之间很难移植，而三层C/S结构可以很好地解决这个问题。注意：触发器（trigger）是数据库系统中，一个在插入、删除、修改操作之后运行的记录级事件代码。不同的事件可以对应不同的动作。通常有3种类型的触发器：INSERT触发器、DELETE触发器和UPDATE触发器。2．三层C/S结构由于两层结构的客户机/服务器系统本身固有的缺陷，使得它不能应用于一些大型、结构较为复杂的系统中，故出现了3层结构的客户机/服务器系统，将两层结构中服务器部分和客户端部分的应用单独划分出来，即采用“客户机—应用服务器—数据库服务器”结构（如图1-8所示）。典型的数据库应用可分为三部分：表示部分、应用逻辑（商业逻辑）部分和数据访问部分，三层结构便是对应于这三部分。 图1-8 三层C/S结构其中，应用服务器和数据库服务器可位于同一主机，也可位于不同主机。客户机是应用的用户接口部分，负责用户与应用程序的交互，运行在客户机端的软件也称为表示层软件。应用服务器存放业务逻辑层（也称为功能层）软件，是应用逻辑处理的核心，实现具体业务。它能响应客户机请求，完成业务处理或复杂计算。若有数据库访问任务时，应用服务器层可根据客户机的要求向数据库服务器发送SQL指令。应用逻辑变得复杂或增加新的应用时，可增加新的应用服务器。数据库服务器便是用来执行功能层送来的SQL指令，完成数据的存储、访问和完整性约束等。操作完成后再通过应用服务器向客户机返回操作结果。2 浏览器/服务器结构随着Internet技术和Web技术的广泛应用，C/S结构已无法满足人们的需要。因为在典型C/S体系中，通常为客户安装前端应用程序的做法已不再现实，并且限制客户端工作环境只能基于Windows、Macintosh或UNIX等操作系统也不切实际。于是基于浏览器/服务器结构（Browser/Server）的系统应运而生。采用B/S结构后，在客户端只需安装一个通用的浏览器即可，不再受具体操作系统和硬件的制约，实现了跨平台的应用。基于B/S结构的典型应用通常采用三层结构：“浏览器—Web服务器—数据库服务器”，B/S模式的工作原理是：通过浏览器以超文本的形式向Web服务器提出访问数据库的请求，Web服务器接受客户请求后，激活对应的CGI程序将超文本HTML语言转化为SQL语法，将这个请求交给数据库，数据库服务器得到请求后，进行数据处理，然后将处理结果集返回给CGI程序。CGI再将结果转化为HTML，并由Web服务器转发给请求方的浏览器，如图1-9所示。 图1-9 B/S工作原理在B/S模式中，客户端的标准配置是浏览器，如IE；业务功能处理由独立的应用服务器处理，Web服务器成为应用处理的标准配置；数据处理仍然由数据库服务器处理。从本质上讲，B/S结构与传统的C/S结构都是以同一种请求和应答方式来执行应用的，区别主要在于：C/S是一种两层或三层结构模式，其客户端集中了大量应用软件，而B/S是一种基于超链接（HyperLink）、HTML、Java的三级或多级C/S结构，客户端仅需单一的浏览器软件，是一种全新的体系结构，解决了跨平台问题。到目前，这两种结构在不同方面都有着广泛的应用。虽然C/S结构在Internet环境下明显不如B/S结构具有优势，但它在局域网环境下仍具有优势。3 Internet/Intranet信息系统的多层体系结构多层结构应用软件与传统的两层结构应用软件相比，有可伸缩性好、可管理性强、安全性高、软件重用性好等诸多优点，如何在Internet/Intranet环境下构建应用软件体系结构就成为一个非常重要的问题，也是现今软件体系研究的一个新热点。目前各种技术层出不穷，如最初的静态HTML页面、简单的CGI网关程序、Java Applet程序，现在的ASP等Web数据库技术，还有动态的Java在线游戏及PHP技术等。实际上，多层的概念是由Sun公司提出来的。Sun公司提出的多层应用体系包括4层：客户层、顶端Web服务层、应用服务层和数据库层。其中顶端Web服务层是Sun公司多层体系结构中非常重要的一层，它主要起代理和缓存的作用。顶端Web服务器的作用是缓存本地各客户机经常使用的Java Applet程序和静态数据，通常被放置在客户机所在的局域网内，起到一个Java Applet主机（向Web浏览器传送Java Applet程序的计算机）和访问其他服务的代理作用。与普通代理服务器的作用相同。构建多层结构应用软件时，选用Java平台是一个很好的选择，因为它跨越各应用平台。总之，在Java平台上构建多层应用软件体系代表着今后Internet/Intranet应用的趋势。
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