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一个简单的NoSQL内存数据库—Berkeley DB基本操作的例子
一个简单的NoSQL内存数据库—Berkeley DB基本操作的例子
最近，由于云计算的发展，数据库技术也从结构式数据库发展到NoSQL数据库，存储模式从结构化的关系存储到现在如火如荼的key/value存储。其中Berkeley DB就是上述过程中的一个比较有代表性的内存数据库产品，数据库的操作是通过程序来实现的，而不是SQL语句。特别是当今数据不断动态增加的过程中，试图通过数据切割来达到扩充的思路已经行不通了，因为事先不知道客户数据格式，因此服务提供商不可能进行数据切割。而无模式的key/value存储就可以解决这种扩充带来的可扩展性问题，因为key/value的存储模式正好可以使得扩充能够自动完成，不需要事先知道任何的数据格式问题。因此，目前NoSQL数据库基本都基于key/value的存储模式，如amazon的simpleDB，google的BigTable等。本文就详细描述key/value模式的一个比较有代表性的内存数据库Berkeley DB，来介绍如何使用它来操作键值对数据。
Berkeley DB是一个开源的内存数据库，它提供的是一系列直接访问数据库的函数，而不是像关系数据库那样需要网络通讯、SQL解析等步骤。Berkeley DB是一个高性能的，嵌入数据库编程库，“嵌入”是指它内嵌在程序中，而不是说他只应用在嵌入式系统上。它适合于管理海量的，简单的数据。例如，Google用Berkeley DB HA （High Availability） 来管理他们的帐户信息，Motorola在他的无线产品中用Berkeley DB跟踪移动单元。HP，Microsoft，Sun Microsystems等也都是它的大客户。它不能完全取代关系数据库，但在某些方面，它却有他们望尘莫及的高效性。
关键字/数据(key/value)是Berkeley DB用来进行数据库管理的基础。前几年，key/value 这个词还是和 hash 表联系在一起的。而现在，程序员看见 key/value这个词时，马上联想到的就是 BigTable、SimpleDB 和云计算。当下，key/value 存储(或者叫 key/value Database、云存储等)是个非常时髦的词汇，越来越多的开发人员(特别是互联网企业)开始关注和尝试 key/value 的存储形式。
每个 key/value对构成一条记录（数据表中的一行）。而整个数据库实际上就是由许多这样的结构单元所构成的。通过使用这种方式，开发人员在使用Berkeley DB提供的API来访问数据库时，只需提供关键字就能够访问到相应的数据。当然也可以也可以提供 key 和部分value来查询符合条件的相近数据。
Berkeley DB底层实现机制采用B树，可以看成能够存储大量数据的HashMap。Berkeley DB通过环境对象EnvironmentConfig来对数据库进行管理的，每个EnvironmentConfig对象可以管理多个数据库 。
下面来介绍Berkeley DB是如何存入key/value键值对数据的。
1、定义一个序列化的java类，后面将把String和该类的映射<String,java类>存放到Berkeley DB中
package webspider.berkeleydb;import java.io.Serializable;/** * 定义一个序列化的java类，放到Berkeley DB中 * * @author typ * */public class Bean implements Serializable { private static final long serialVersionUID = -6865837107626208563L; private Integer id; private String name; public Integer getId() { return id; } public void setId(Integer id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}2、定义Frontier接口类，定义存储和获取键值对（key/value）时候需要实现的功能接口
package webspider.berkeleydb;/** * 定义需要实现的功能接口 * * @author typ * */public interface Frontier { /** * 获得下一条记录 * * @return * @throws Exception */ public Bean getNext() throws Exception; /** * 添加一条记录 * * @param bean * @return * @throws Exception */ public boolean putNext(Bean bean) throws Exception;}3、定义AbstractFrontier类，来封装Berkeley DB中的操作
package webspider.berkeleydb;import java.io.File;import com.sleepycat.bind.serial.StoredClassCatalog;import com.sleepycat.je.Database;import com.sleepycat.je.DatabaseConfig;import com.sleepycat.je.Environment;import com.sleepycat.je.EnvironmentConfig;/** * 封装Berkeley DB的操作 * * @author typ * */public abstract class AbstractFrontier { private Environment env; private static final String CLASS_CATALOG = "java_class_catalog"; protected StoredClassCatalog javaCatalog; protected Database catalogDatabase; protected Database database; /** * 初始化数据库需要的各种变量 * * @param homeDirectory * @throws Exception */ public AbstractFrontier(String homeDirectory) throws Exception { EnvironmentConfig envConfig = new EnvironmentConfig(); // 设置事务处理开启， envConfig.setTransactional(true); // AllowCreate属性表示没有数据库的前提下，可以自动创建数据库 envConfig.setAllowCreate(true); // 定义Environment变量，homeDirectory指的是数据库存放路径 env = new Environment(new File(homeDirectory), envConfig); // 设置数据库的属性 DatabaseConfig dbConfig = new DatabaseConfig(); dbConfig.setTransactional(true); dbConfig.setAllowCreate(true); // 通常java对象和java对象之间的映射关系要分开存放，放置到不同的数据库中 // 存放java对象的数据库 catalogDatabase = env.openDatabase(null, CLASS_CATALOG, dbConfig); javaCatalog = new StoredClassCatalog(catalogDatabase); // 存放key/value映射的数据库<String,JavaBean> database = env.openDatabase(null, "String_JavaBean", dbConfig); } /** * 关闭数据库时候，关闭各种链接 * * @throws Exception */ public void close() throws Exception { database.close(); javaCatalog.close(); env.close(); } /** * Berkeley DB的存储键值对操作 * * @param key * @param value */ protected abstract void put(Object key, Object value); /** * Berkeley DB的得到键值对操作 * * @param key * @return */ protected abstract Object get(Object key); /** * Berkeley DB的删除键值对操作 * * @param key * @return */ protected abstract Object delete(Object key);}4、设计实现类，实现数据库的插入，查找和删除功能（其实数据库的功能就是直接可以用java程序来实现的，这是Berkeley DB优点的地方，可以直接向操作普通java hash程序一样，操作数据库）
package webspider.berkeleydb;import java.util.Map.Entry;import java.util.Set;import com.sleepycat.bind.EntryBinding;import com.sleepycat.bind.serial.SerialBinding;import com.sleepycat.collections.StoredMap;/** * 具体实现类 * * @author typ * */public class BDBFrontier extends AbstractFrontier implements Frontier { // 建立map，存储key/value键值对 private StoredMap pendingUrisDBMap; /** * 初始化java对象数据库和对象映射数据库 * * @param homeDirectory * @throws Exception */ public BDBFrontier(String homeDirectory) throws Exception { super(homeDirectory); // 定义key和value的Entry EntryBinding keyBinding = new SerialBinding(javaCatalog, String.class); EntryBinding valueBinding = new SerialBinding(javaCatalog, Bean.class); // map存放在database中，database存放key/value映射 pendingUrisDBMap = new StoredMap(database, keyBinding, valueBinding, true); } /* * (non-Javadoc) * * @see webspider.berkeleydb.Frontier#getNext() */ public Bean getNext() throws Exception { Bean bean = null; if (!pendingUrisDBMap.isEmpty()) { Set<Entry<String, Bean>> entrys = pendingUrisDBMap.entrySet(); Entry<String, Bean> entry = (Entry<String, Bean>) pendingUrisDBMap .entrySet().iterator().next(); bean = entry.getValue(); delete(entry.getKey()); } return bean; } /* (non-Javadoc) * @see webspider.berkeleydb.Frontier#putNext(webspider.berkeleydb.Bean) */ public boolean putNext(Bean bean) throws Exception { put(bean.getName(), bean); return true; } /* * (non-Javadoc) * * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#put(java.lang.Object, * java.lang.Object) */ protected void put(Object key, Object value) { pendingUrisDBMap.put(key, value); } /* * (non-Javadoc) * * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#get(java.lang.Object) */ protected Object get(Object key) { return pendingUrisDBMap.get(key); } /* * (non-Javadoc) * * @see webspider.berkeleydb.AbstractFrontier#delete(java.lang.Object) */ protected Object delete(Object key) { return pendingUrisDBMap.remove(key); } /** * 测试效果，可以看到在f:\bdb文件夹下面生成了.jdb和.lck等Berkeley DB相关文件，数据存储在.jdb中 * 控制台输出刚刚插入的数据bean的Name值LiMing */ public static void main(String[] args) { try { BDBFrontier frontier = new BDBFrontier("f:\\bdb"); Bean bean = new Bean(); bean.setName("LiMing"); frontier.putNext(bean); System.out.println(frontier.getNext().getName()); frontier.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}从上述过程看来，Berkeley DB可以很好的实现key/value这种存储方式，而且完全是通过一系列直接访问数据库的函数，而不是像关系数据库那样需要数据库连接、SQL解析等步骤。完全跟java程序中操作HashMap没有太大的区别，比较容易上手。
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