asp.net下SQLite(輕量級最佳數據庫) 原理分析和開發應用

2020-01-18 00:38:30

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概述

SQLite介紹

自幾十年前出現的商業應用程序以來，數據庫就成為軟件應用程序的主要組成部分。正與數據庫管理系統非常關鍵一樣，它們也變得非常龐大，并占用了相當多的系統資源，增加了管理的復雜性。隨著軟件應用程序逐漸模塊模塊化，一種新型數據庫會比大型復雜的傳統數據庫管理系統更適應。嵌入式數據庫直接在應用程序進程中運行，提供了零配置（zero-configuration）運行模式，并且資源占用非常少。
SQLite是一個開源的嵌入式關系數據庫，它在2000年由D. Richard Hipp發布，它的減少應用程序管理數據的開銷，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。
SQLite嵌入到使用它的應用程序中，它們共用相同的進程空間，而不是單獨的一個進程。從外部看，它并不像一個RDBMS，但在進程內部，它卻是完整的，自包含的數據庫引擎。

嵌入式數據庫的一大好處就是在你的程序內部不需要網絡配置，也不需要管理。因為客戶端和服務器在同一進程空間運行。SQLite 的數據庫權限只依賴于文件系統，沒有用戶帳戶的概念。SQLite 有數據庫級鎖定，沒有網絡服務器。它需要的內存，其它開銷很小，適合用于嵌入式設備。你需要做的僅僅是把它正確的編譯到你的程序。

架構(architecture)

SQLite采用了模塊的設計，它由三個子系統，包括8個獨立的模塊構成。

sqlite1

接口(Interface)
接口由SQLite C API組成，也就是說不管是程序、腳本語言還是庫文件，最終都是通過它與SQLite交互的(我們通常用得較多的ODBC/JDBC最后也會轉化為相應C API的調用)。
編譯器(Compiler)
在編譯器中，分詞器（Tokenizer）和分析器(Parser)對SQL進行語法檢查，然后把它轉化為底層能更方便處理的分層的數據結構---語法樹，然后把語法樹傳給代碼生成器(code generator)進行處理。而代碼生成器根據它生成一種針對SQLite的匯編代碼，最后由虛擬機(Virtual Machine)執行。
虛擬機(Virtual Machine)
架構中最核心的部分是虛擬機，或者叫做虛擬數據庫引擎(Virtual Database Engine,VDBE)。它和Java虛擬機相似，解釋執行字節代碼。VDBE的字節代碼由128個操作碼(opcodes)構成，它們主要集中在數據庫操作。它的每一條指令都用來完成特定的數據庫操作(比如打開一個表的游標)或者為這些操作棧空間的準備(比如壓入參數)。總之，所有的這些指令都是為了滿足SQL命令的要求(關于VM，后面會做詳細介紹)。
后端(Back-End)
后端由B-樹(B-tree)，頁緩存(page cache，pager)和操作系統接口(即系統調用)構成。B-tree和page cache共同對數據進行管理。B-tree的主要功能就是索引，它維護著各個頁面之間的復雜的關系，便于快速找到所需數據。而pager的主要作用就是通過OS接口在B-tree和Disk之間傳遞頁面。

SQLite的特點(SQLite's Features and Philosophy)
零配置(Zero Configuration)
可移植(Portability)：
它是運行在Windows,Linux,BSD,Mac OS X和一些商用Unix系統，比如Sun的Solaris,IBM的AIX，同樣，它也可以工作在許多嵌入式操作系統下，比如QNX,VxWorks,Palm OS, Symbin和Windows CE。
Compactness：
SQLite是被設計成輕量級，自包含的。one header file, one library, and you're relational, no external database server required
簡單(Simplicity)
靈活(Flexibility)
可靠(Reliability)：
SQLite的核心大約有3萬行標準C代碼，這些代碼都是模塊化的，很容易閱讀。

事務(Transaction)

事務的周期(Transaction Lifecycles)
程序與事務之間有兩件事值得注意：
A、哪些對象在事務下運行――這直接與API有關。
B、事務的生命周期，即什么時候開始，什么時候結束以及它在什么時候開始影響別的連接（這點對于并發性很重要）――這涉及到SQLite的具體實現。
一個連接（connection）可以包含多個(statement)，而且每個連接有一個與數據庫關聯的B-tree和一個pager。Pager在連接中起著很重要的作用，因為它管理事務、鎖、內存緩存以及負責崩潰恢復(crash recovery)。當你進行數據庫寫操作時，記住最重要的一件事：在任何時候，只在一個事務下執行一個連接。這些回答了第一個問題。
一般來說，一個事務的生命和statement差不多，你也可以手動結束它。默認情況下，事務自動提交，當然你也可以通過BEGIN..COMMIT手動提交。接下來就是鎖的問題。

sqlite02

關于這個圖有以下幾點值得注意：
A、一個事務可以在UNLOCKED，RESERVED或EXCLUSIVE三種狀態下開始。默認情況下在UNLOCKED時開始。
B、白色框中的UNLOCKED, PENDING, SHARED和 RESERVED可以在一個數據庫的同一時存在。
C、從灰色的PENDING開始，事情就變得嚴格起來，意味著事務想得到排斥鎖(EXCLUSIVE)（注意與白色框中的區別）。
雖然鎖有這么多狀態，但是從體質上來說，只有兩種情況：讀事務和寫事務。

讀者可以從http://www.sqlite.org/下載SQLite 3.3.4的版本
Cmd 進入命令行

    創建數據庫文件:
   >SQLite3 d:/test.db 回車
   就生成了一個test.db在d盤。
   這樣同時也SQLite3掛上了這個test.db

用.help可以看看有什么命令
>.help 回車即可

看看有創建了多少表
>.tables

看表結構
>.schema 表名

看看目前掛的數據庫
>.database

   如果要把查詢輸出到文件
   >.output 文件名
   > 查詢語句；

把查詢結果用屏幕輸出
>.output stdout

   把表結構輸出，同時索引也會輸出
    > .dump 表名
   退出
   >.exit 或者.quit

從http://sqlite.phxsoftware.com/下載Ado.net驅動。
   下載了安裝，在安裝目錄中存在System.Data.SQLite.dll
    我們只需要拷貝這個文件到引用目錄，并添加引用即可對SQLite數據庫操作了
   所有的Ado.net對象都是以SQLite開頭的，比如SQLiteConnection
   連接串只需要如下方式
   Data Source=d:/test.db 或者DataSource=test.db--應用在和應用程序或者.net能夠自動找到的目錄
   剩下的就很簡單了~~

SQL語法
   由于以前用SQLServer或者ISeries，所以DDL的語法很汗顏
   創建一個單個Primary Key的table
   CREATE TABLE [Admin] (
[UserName] [nvarchar] (20)   PRIMARY KEY NOT NULL ,
[Password] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[Rank] [smallint] NOT NULL ,
[MailServer] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[MailUser] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[MailPassword] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[Mail] [nvarchar] (50)   NOT NULL
   ) ;
創建一個多個Primary Key的table
   CREATE TABLE [CodeDetail] (
[CdType] [nvarchar] (10) NOT NULL ,
[CdCode] [nvarchar] (20) NOT NULL ,
[CdString1] [ntext]   NOT NULL ,
[CdString2] [ntext]   NOT NULL ,
[CdString3] [ntext]   NOT NULL,
PRIMARY KEY (CdType,CdCode)
   ) ;
創建索引
   CREATE INDEX [IX_Account] ON [Account]([IsCheck], [UserName]);
   還可以視圖等等。

SQLite 分頁查詢

寫法1:

SELECT * FROM TABLE1 LIMIT 20 OFFSET 20 ;

寫法2:

SELECT * FROM TABLE1 LIMIT 20 , 20;

SQLite 文件的壓縮
在多次刪除數據、插入數據、更新數據后，數據庫體積增大，但實際有效數據量很小，則需要對數據庫進行壓縮、整理，把已經刪除的數據從物理文件中移除。調用一下SQL命令即可：

VACUUM

VACUUM的實現

sqlite3

數據插入與更新

使用REPLACE替代INSERT、UPDATE命令。在無滿足條件記錄，則執行Insert，有滿足條件記錄，則執行UPDATE。

復制代碼代碼如下:

REPLACE INTO TABLE1(col1, col2, col3) VALUES(val1, val2,val3);

Insert or Replace Into 和Replace Into 的效果是一樣的上面這句話也可以這樣寫

復制代碼代碼如下:

Insert or Replace INTO TABLE1(col1, col2, col3) VALUES(val1, val2,val3);

字符編碼轉換
sqlite3的源碼中，提供了utf8ToUnicode()、unicodeToUtf8()、mbcsToUnicode()、unicodeToMbcs()、sqlite3_win32_mbcs_to_utf8 ()、utf8ToMbcs ()等8個函數進行字符在不同編碼間的轉換，但未在sqlite3.def、sqlite3.h文件中列出，即未對外公開。這些函數中，都使用了MultiByteToWideChar()、WideCharToMultiByte()兩個函數實現字符間轉換。
開發示例

復制代碼代碼如下:

 
using System; 
using System.Data; 
using System.Data.SQLite; 
using System.Collections.Generic; 
using System.IO; 
namespace FileSystemWatcthrDemo.DataHelper 
{ 
public class SqLiteHelper 
{ 
/// <summary> 
/// ConnectionString樣例：Datasource=Test.db3;Pooling=true;FailIfMissing=false 
/// </summary> 
public static string ConnectionString 
{ 
get 
{ 
return @"Data source= "+DataBasePath+";"; 
} 
set { throw new NotImplementedException(); } 
} 
public static string DataBasePath 
{ 
get { return "SpringYang.db";}; 
} 
private static object lockObject = new object(); 
private static void PrepareCommand(SQLiteCommand cmd, SQLiteConnection conn, string cmdText, List<SQLiteParameter> parameters) 
{ 
if (conn.State != ConnectionState.Open) 
conn.Open(); 
cmd.Parameters.Clear(); 
cmd.Connection = conn; 
cmd.CommandText = cmdText; 
cmd.CommandType = CommandType.Text; 
cmd.CommandTimeout = 30; 
foreach (var parameter in parameters) 
{ 
cmd.Parameters.Add(parameter); 
} 
} 
public static DataSet ExecuteQuery(string cmdText, List<SQLiteParameter> parameters) 
{ 
lock (lockObject) 
{ 
using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(ConnectionString)) 
{ 
using (SQLiteCommand command = new SQLiteCommand()) 
{ 
DataSet ds = new DataSet(); 
PrepareCommand(command, conn, cmdText, parameters); 
SQLiteDataAdapter da = new SQLiteDataAdapter(command); 
da.Fill(ds); 
return ds; 
} 
} 
} 
} 
public static int ExecuteNonQuery(string cmdText, List<SQLiteParameter> parameters) 
{ 
lock (lockObject) 
{ 
using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(ConnectionString)) 
{ 
using (SQLiteCommand command = new SQLiteCommand()) 
{ 
PrepareCommand(command, conn, cmdText, parameters); 
return command.ExecuteNonQuery(); 
} 
} 
} 
} 
public static SQLiteDataReader ExecuteReader(string cmdText, List<SQLiteParameter> parameters) 
{ 
lock (lockObject) 
{ 
SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(ConnectionString); 
SQLiteCommand command = new SQLiteCommand(); 
PrepareCommand(command, conn, cmdText, parameters); 
SQLiteDataReader sqLiteDataReader = command.ExecuteReader(); 
return sqLiteDataReader; 
} 
} 
public static object ExecuteScalar(string cmdText, List<SQLiteParameter> parameters) 
{ 
lock (lockObject) 
{ 
using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(ConnectionString)) 
{ 
using (SQLiteCommand command = new SQLiteCommand()) 
{ 
PrepareCommand(command, conn, cmdText, parameters); 
return command.ExecuteScalar(); 
} 
} 
} 
} 
public static void CreateDataBase() 
{ 
if (!File.Exists(DataBasePath)) 
SQLiteConnection.CreateFile(DataBasePath); 
CreateTable(); 
} 
public static void CreateTable() 
{ 
ExecuteNonQuery(CodeDetailTabale, null); 
} 
private static string CodeDetailTabale 
{ 
get 
{ 
return @"CREATE TABLE [CodeDetail] ( 
[CdType] [nvarchar] (10) NOT NULL , 
[CdCode] [nvarchar] (20) NOT NULL , 
[CdString1] [ntext] NOT NULL , 
[CdString2] [ntext] NOT NULL , 
[CdString3] [ntext] NOT NULL, 
PRIMARY KEY (CdType,CdCode) 
) ;"; 
} 
} 
} 
} 

示例講解
A、使用到自己定義的鎖private static object lockObject = new object();
B、使用完連接后都進行關閉操作。使用了using
C、創建數據庫命令：SQLiteConnection.CreateFile(DataBasePath);
最后再講解個Insert or Replace into的經典用法

復制代碼代碼如下:

 
Insert or Replace INTO User(ID, Name,Age) Select old.ID,new.Name,new.Age From 
(select 'Spring Yang' as Name, '25' as Age) as new left join (Select ID,Name from User where Name = 'Spring Yang' ) as old on old.Name = new.Name 

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