DB2 靜態(tài)SQL和動態(tài)SQL的比較與實踐.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除DB2 靜態(tài) SQL 和動態(tài) SQL 的比較與實踐(轉)SQL 語言作為標準的查詢語言，幾乎被所有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 所支持，并成為國際標準。標準的 SQL 語言一般包括三類，即 DDL (Data Definition Language, 數(shù)據(jù)描述語言 ) 、DML (Data Manipulation Language, 數(shù)據(jù)操縱語言 ) 和 DCL(Data Control Language，數(shù)據(jù)控制語言 )。通過這些標準的 SQL 語句，使得各種數(shù)據(jù)庫能以一種較為統(tǒng)一的方式被訪問。 DB2（本文以下專指 DB2 UDB for Linux, Unix 和 Windows 版本）允許用戶通過多種編程接口發(fā)送 SQL 語句到數(shù)據(jù)庫引擎，然后由引擎統(tǒng)一編譯并且運行。SQL 語句從編譯和運行的角度可以分為兩種，靜態(tài) SQL和 動態(tài) SQL，這兩種 SQL 在使用方式、運行機制和性能表現(xiàn)等方面各有特點 : 靜態(tài) SQL：靜態(tài) SQL 語句一般用于嵌入式 SQL 應用中，在程序運行前，SQL 語句必須是確定的，例如 SQL 語句中涉及的列名和表名必須是存在的。靜態(tài) SQL 語句的編譯是在應用程序運行前進行的，編譯的結果會存儲在數(shù)據(jù)庫內部。而后程序運行時，數(shù)據(jù)庫將直接執(zhí)行編譯好的 SQL 語句，降低運行時的開銷。 動態(tài) SQL：動態(tài) SQL 語句是在應用程序運行時被編譯和執(zhí)行的，例如，使用 DB2 的交互式工具 CLP 訪問數(shù)據(jù)庫時，用戶輸入的 SQL 語句是不確定的，因此 SQL 語句只能被動態(tài)地編譯。動態(tài) SQL 的應用較多，常見的 CLI 和 JDBC 應用程序都使用動態(tài) SQL。 表 1列舉了靜態(tài) SQL 和動態(tài) SQL 的比較結果。 表 1. 靜態(tài) SQL 和動態(tài) SQL 的比較靜態(tài) SQL動態(tài) SQLSQL 語句直接嵌入到宿主編程語言，程序需要預編譯處理這些嵌入的 SQL 語句SQL 語句一般作為宿主語言的變量出現(xiàn)。嵌入式動態(tài) SQL 應用需要預編譯，非嵌入式 SQL 應用則無需預編譯SQL 語句在程序被編譯時已知，涉及的數(shù)據(jù)庫對象已存在SQL 語句在程序被編譯時未知，涉及的數(shù)據(jù)庫對象可以是運行時才創(chuàng)建的SQL 語句在程序運行前被編譯SQL 語句在程序運行時被編譯SQL 語句的編譯結果在 DB2 的目錄 (catalog) 中持久化保存SQL 語句的編譯結果緩存在數(shù)據(jù)庫的內存里運行時僅讀取目錄 (catalog)運行時編譯 SQL 語句需對目錄 (catalog) 加鎖SQL 語句的優(yōu)化是根據(jù)編譯時的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計信息進行的，不能完全反映運行時的情況SQL 語句的優(yōu)化是根運行時的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計信息進行的對 SQL 語句所訪問的數(shù)據(jù)對象的權限檢查是在綁定時進行的對 SQL 語句所訪問的數(shù)據(jù)對象的權限檢查是在運行時進行的權限控制的粒度是包（package，一組 SQL 語句的編譯結果），用戶僅需要訪問包的權限權限控制的粒度是 SQL 語句，用戶需要具有訪問 SQL 語句中每個數(shù)據(jù)對象的權限如果 SQL 語句中的對象被修改，如 DDL 執(zhí)行，整個包都需要重新綁定當 SQL 語句中的對象被修改時，僅執(zhí)行過的語句在下次運行時需要重新編譯根據(jù)編程方法的不同，DB2 的應用程序開還可以分為嵌入式 SQL 編程和非嵌入式編程 : 嵌入式 SQL 編程將 SQL 語句嵌入到宿主語言 (host) 的程序中，例如 C/C+ 程序。因為宿主語言不識別 SQL 語句，先要對程序進行預編譯，把 SQL 語句轉變?yōu)閷?DB2 服務的調用，并重寫源代碼，最后再使用宿主語言的編譯器對應用程序進行編譯。嵌入式 SQL 都需要被綁定到特定的數(shù)據(jù)庫中，可分為嵌入式靜態(tài) SQL 和嵌入式動態(tài) SQL。 非嵌入式應用程序不需要預編譯，且方法較多，如 CLI、JDBC、ODBC、ADO.NET 等等，這些方法中都使用動態(tài) SQL。表 2列舉了常見的 DB2 編程接口。 表 2. DB2 的編程接口一覽編程接口靜態(tài) / 動態(tài)是否為嵌入式嵌入式 SQL靜態(tài)和動態(tài)是DB2 CLI動態(tài)否SQLJ靜態(tài)是JDBC動態(tài)否ADO.NET，OLE DB動態(tài)否Perl DBI動態(tài)否PDO(PHP 數(shù)據(jù)對象 )動態(tài)否在下面的幾個章節(jié)中，我們將陸續(xù)從使用角度上描述靜態(tài)和動態(tài) SQL 在各種編程接口中的應用，并運用一些實例來介紹在具體的場景中如何選擇。 靜態(tài) SQL 應用嵌入式靜態(tài) SQL無論是嵌入式靜態(tài) SQL 還是嵌入式動態(tài) SQL，都需要先進行預編譯，并綁定到特定的數(shù)據(jù)庫。DB2 的嵌入式 SQL 應用程序支持以下幾種語言：C，C+，COBOL，F(xiàn)ORTRAN 和 REXX。 對嵌入式靜態(tài) SQL 而言，只能使用編譯時確定的 SQL 語句和訪問編譯時已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)庫對象。清單 1是一個查詢表的例子，使用 C 語言 : 清單 1. 嵌入式靜態(tài) SQL 的 C 語言片斷 /test.sqc EXEC SQL INCLUDE SQLCA; EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; sqlint32 t_seq = 0; char t_name64=0; EXEC SQL END DECLARE SECTION; . t_seq = 5; EXEC SQL SELECT c_name INTO :t_name FROM test_tbl WHERE seq=:t_seq; printf(c_name = %s n, t_name);使用下面的命令，對上述代碼進行預編譯和編譯： 清單 2. 嵌入式靜態(tài) SQL 的編譯命令 # 需要先連接數(shù)據(jù)庫 db2 connect to TESTDB # 使用 PREP 命令對 sqc 源文件進行預編譯，這將生成 test.c 源文件 db2 PREP test.sqc # 使用 C 編譯器對 test.c 進行編譯 xlC -q64 -I$DB2PATH/include -g -L$DB2PATH/lib -ldb2 -o test test.cSQLJSQLJ 是應用于靜態(tài) SQL 的 Java 編程接口。使用 SQLJ 編寫應用程序和使用其他的語言接口相似，一個典型的 SQLJ 應用程序主要包括以下幾個方面： 載入包含 SQLJ 和 JDBC 的 Java 包。 定義收發(fā)數(shù)據(jù)的載體變量。 連接至數(shù)據(jù)庫，運行相應的 SQL 語句并且正確處理錯誤情況，最后從數(shù)據(jù)庫斷開。 清單 3是 SQLJ 中執(zhí)行 SELECT 語句的代碼片斷。 清單 3. 簡單的 SQLJ 程序片斷 / 載入相關包 import sqlj.runtime.*; import java.sql.*; / 連接至數(shù)據(jù)庫 Connection con0 = DriverManager.getConnection(url); / 執(zhí)行相關的 SQL 語句 #sql ctx iter = SELECT NAME FROM EMP; / 得到結果 while (iter.next() System.out.println(iter.LASTNAME(); 在 SQLJ 應用程序中，可以使用 ExecutionContext 類去控制和監(jiān)控 SQL 語句的執(zhí)行，如 清單 4所示。 清單 4. 在 SQLJ 使用 ExecutionContext / 分配存儲執(zhí)行上下文的變量 ExecutionContext exeCtx=new ExecutionContext(); / 關聯(lián)變量和要執(zhí)行的語句 #sql connCtx, exeCtx DELETE FROM EMP WHERE SALARY 10000; / 獲取結果 System.out.println(Deleted + exeCtx.getUpdateCount() + rows);動態(tài) SQL 應用嵌入式動態(tài) SQL與嵌入式靜態(tài) SQL 相同，嵌入式動態(tài) SQL 也需要預編譯。不同的是，嵌入式動態(tài) SQL 將 SQL 語句存放在宿主語言的字符型變量中，這樣的 SQL 語句在預編譯時是不被處理的，而是被當作主機變量對待，直到程序運行時才被編譯執(zhí)行。 得益于動態(tài) SQL 的優(yōu)點，嵌入式動態(tài) SQL 可以處理運行時才確定的 SQL 語句，例如由程序運行時拼接的 SQL 語句。為了處理返回結果未知的 SELECT 語句，嵌入式動態(tài) SQL 使用 SQLDA(SQL descriptor area) 結構和 DESCRIBE 語句獲取結果集的結構和屬性。SQLDA 結構如 圖 1所示。HEADER 描述整個結果集的信息，而每個 SQLVAR 結構描述結果集中一個字段的信息。 圖 1. SQLDA 結構清單 5展示了如何使用 SQLDA 結構和 DESCRIBE 語句處理 SELECT 語句。 清單 5. 使用 SQLDA 結構和 DESCRIBE 語句的偽代碼 /test1.sqc / 聲明兩個 SQLDA 指針，minsqlda 將是一個最小的 SQLDA 結構，用于 PREPARE 語句， / 此時結果集的字段數(shù)量未知，所以只需一個最小的 SQLDA，即包含 HEADER 和一個 SQLVAR struct sqlda * minsqlda = new sqlda; struct sqlda * fulsqlda = NULL; strcpy(hostVarStmt, SELECT name FROM TEST_TBL); / PREPARE 將填寫 minsqlda 的 header，sqldabc 為 SQLDA 總長度，sqln 為 SQLVAR 數(shù)量，即字段數(shù)量 EXEC SQL PREPARE STMT INTO :*minsqlda FROM :hostVarStmt; / 根據(jù)從 minsqlda 中獲取的長度，分配完整的 SQLDA 結構 fulsqlda，其中將包括合適數(shù)量的 SQLVAR 結構 fulsqlda = (struct sqlda *)malloc(SQLDASIZE(minsqlda-sqln); / 使用 DESCRIBE 語句，獲取結果集中每個字段的描述信息，包括各字段的類型 (sqltype) 和長度 (sqllen) EXEC SQL DESCRIBE STMT INTO :fulsqlda; Loop / 根據(jù)每個字段的長度，分配內存，將地址存儲在對應 SQLVAR 的 sqldata 中 / 聲明游標 EXEC SQL DECLARE c1 CURSOR FOR STMT; EXEC SQL OPEN c1; / 讀取記錄，記錄中每個字段的內容將寫入 fulsqlda 中對應 SQLVAR 結構的 sqldata 指向的內存 EXEC SQL FETCH c1 USING DESCRIPTOR :*fulsqlda; / 循環(huán)讀取所有記錄 while (sqlca.sqlcode != 100) EXEC SQL FETCH c1 USING DESCRIPTOR :*fulsqlda; EXEC SQL CLOSE c1;DB2 CLIDB2 CLI（Call Level Interface）基于微軟的 ODBC（Open Database Connectivity）標準，同時也增加了 DB2 特有的功能。它允許開發(fā)人員使用 C/C+ 語言訪問 DB2 并通過函數(shù)調用將動態(tài) SQL 語句傳遞給 DB2。DB2 CLI 一方面在 ODBC 的環(huán)境中作為 ODBC 驅動被 ODBC 管理器加載，另一方面，應用程序也可以直接使用 DB2 CLI API，此時具有更好的性能。清單 6展示了 CLI 如何執(zhí)行一個 DELETE 語句。 清單 6. CLI 應用程序片斷 /* SQL statements to be executed */ SQLCHAR * stmt1 = (SQLCHAR *)delete from test1 where col1 = 5; /* directly execute statement 1 */ cliRC = SQLExecDirect(hstmt, stmt1, SQL_NTS);對一個返回結果未知的 SELECT 查詢語句，需要使用相關的 CLI API 函數(shù)動態(tài)地獲取對結果集的描述，并取回數(shù)據(jù)。圖 2展示了這個處理過程。 圖 2. DB2 CLI 應用程序處理 SELECT 語句流程與嵌入式動態(tài) SQL 應用相比，CLI 程序的靈活性更強。表 3列舉了 CLI 應用程序和嵌入式動態(tài) SQL 應用程序的比較。 表 3. CLI 應用程序和嵌入式動態(tài) SQL 應用程序的比較CLI嵌入式動態(tài) SQLDB2 CLI 應用程序使用 API 函數(shù)發(fā)送 SQL 語句，應用程序的編譯、連接和運行獨立于特定數(shù)據(jù)庫，即無需預編譯，也不需要綁定到某個數(shù)據(jù)庫實例。嵌入式動態(tài) SQL 應用程序需要預編譯，并且需要綁定到特定的數(shù)據(jù)庫實例。CLI 提供的滾動游標（scroll cursor）支持前、后向移動一行或者多行記錄，而移動的起點可以是第一行、最后一行或者之前存儲的位置。只支持順序前向讀取游標，并使用 FETCH 語句取得記錄。可以獲取存儲過程調用返回的結果集。并支持多種 DB2 服務器?？梢垣@取存儲過程的輸出型或輸入 - 輸出型參數(shù)的值，但不能獲取存儲過程返回的結果集。只支持 C/C+ 語言。支持 C/C+, FORTRAN、COBOL 和 Java（SQLJ）。使用 CLI API 函數(shù) SQLDescribeCol()、SQLAttribute() 描述未知 SQL 語句結果集的信息，包括結果集字段長度、類型、精度等信息。使用 SQLDA 結構和 DESCRIBE 語句獲取未知 SQL 語句結果集的字段列表，包括類型、長度等信息。JDBCJDBC 是 Java 編程語言訪問關系型數(shù)據(jù)庫的工業(yè)標準，類似于 ODBC，為訪問基于 SQL 的數(shù)據(jù)庫提供了一組調用級的 API。在 JDBC 規(guī)范中，存在 4 種類型的 JDBC 驅動，DB2 LUW V9.7 中支持 Type 2 和 Type 4 兩種類型。更多關于 JDBC 的信息可參考 DB2 UDB for Linux, UNIX 和 Windows 中的 Java 開發(fā)概述（參見 參考資源部分）。 JDBC 以 Java 包的形式提供了一組接口和類，用來連接數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行 SQL 語句，這里的 SQL 語句也是動態(tài) SQL，無須預編譯和數(shù)據(jù)庫綁定。清單 7所示為 JDBC 程序片斷。 清單 7. JDBC 應用程序片斷 try stmt = con.prepareCall(select * from table1); stmt.execute(); rs = stmt.getResultSet(); while (rs!=null && rs.next() System.out.println(output: = + rs.getInt(1); catch(SQLException sqle) System.out.println(Error, SQLCODE = + sqle.getSQLState(); con.rollback(); 除了編程語言和運行基礎架構的不同，JDBC 應用和 CLI 應用具有很多相似的特性，例如它們都支持后向游標，分布式事務等。 ADO.NET 和 OLE DBADO.NET 是 Microsoft .NET Framework 基礎類庫的一部分，提供了訪問關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和其他數(shù)據(jù)源的能力。ADO.NET 主要包括兩個部分：DataSet 和 DataProvider。使用 ADO.NET，有三種 DataProvider 可以用來訪問 DB2： OLE DB .NET Data Provider 和 ODBC .NET Data Provider 是兩種橋接式 provider，它們將 ADO.NET 請求轉換為對 IBM OLE DB Provider 或 IBM ODBC Driver 的請求。 DB2 .NET Data Provider 是訪問 DB2 時推薦使用的 .NET provider，由于沒有額外的 OLE DB 或 ODBC 層，它具有更好的性能。 OLE DB 是一種較早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)訪問模型，它基于 Microsoft 的 COM 技術，提供了訪問不同信息源的統(tǒng)一方法。OLE DB 定義了 OLE DB 消費者和提供者，OLE DB 消費者可以通過 IBM OLE DB Provider for DB2 訪問 DB2 中的數(shù)據(jù)。使用 OLE DB 訪問 DB2 的應用程序可能包括 Microsoft Visual Studio C+ 應用，Microsoft Visual Basic 應用，ATL 應用等。 其他應用程序開發(fā)接口Perl 程序員可以使用 Perl 數(shù)據(jù)庫接口 DBI 來訪問 DB2。IBM 提供的 DBI 驅動為 IBMDB2Database Driver for Perl DBI (the DBD:DB2 driver)。Perl DBI 同樣使用動態(tài) SQL，而且 Perl DBI 的接口與 CLI 和 JDBC 很相似，易于使用。 PHP 在 Web 應用開發(fā)領域一直占據(jù)很大份額，IBM 提供了下面兩種 PHP 擴展以訪問 DB2 數(shù)據(jù)庫： ibm_db2，是一種過程化的應用編程接口，與 PHP 應用一起編譯，提供一系列的 PHP 函數(shù)來訪問數(shù)據(jù)庫。 pdo_ibm，是 IBM 提供的 PHP Data Objects (PDO) 驅動。 此外，IBM 對 Python，Ruby on Rails 等編程語言都提供了相應的 DB2 訪問支持。這些開發(fā)接口同樣都使用動態(tài) SQL。 應用場景以及如何選擇本節(jié)將結合幾個應用場景來介紹如何選擇 DB2 編程接口以及靜態(tài) / 動態(tài) SQL。 場景 1銀行中賬目統(tǒng)計系統(tǒng)比較穩(wěn)定，一般運行在一個特定的數(shù)據(jù)庫中，其目的是整合業(yè)務數(shù)據(jù)庫上數(shù)據(jù)，并通過分析數(shù)據(jù)得到一些相關的統(tǒng)計信息。這樣的系統(tǒng)具有以下一些特點 : 穩(wěn)定，系統(tǒng)邏輯不會有什么變化，訪問固定的數(shù)據(jù)庫以及表。 定時運行，賬目統(tǒng)計信息通常需要在一段時間內進行整合。 數(shù)據(jù)量比較大，對性能要求較高。 針對這些特點，建議使用主要由靜態(tài) SQL 語句組成的應用程序，這樣該系統(tǒng)在建立的時候會被編譯，然后相關的編譯信息會被存儲到數(shù)據(jù)庫里，在以后的運行過程中避免重復編譯，同時，這種應用由于結構 簡單使得其很容易維護。當然，由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化較快，而且數(shù)據(jù)量很大，所以建議定時重新編譯程序，使得數(shù)據(jù)庫對每條 SQL 語句可以選擇最優(yōu)的運行方式。 場景 2考慮電信運營商對用戶話單的計費場景，圖 3顯 示了一個電信運行系統(tǒng)結構圖。業(yè)務系統(tǒng)產生的各種話單會集中存放在一個關系型數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫可能位于大規(guī)模的高可靠性服務器。而計費程序則往往作為一 個單獨的應用部署在其他規(guī)模較小的 UNIX 服務器上，并作為守護程序或者批處理程序運行。另外，很多業(yè)務規(guī)則例如計費標準可能存放在單獨得小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。 圖 3. 電信運營系統(tǒng)結構示意圖計費程序的工作主要包括：從話單數(shù)據(jù)庫讀新話單，從業(yè)務配置數(shù)據(jù)庫讀取計費標準，計算話單的費用和優(yōu)惠，將計費完畢的話單寫回話單數(shù)據(jù)庫。 由于計費標準的選擇經(jīng)常和日期等變化的信息相關，程序中會存在一些不固定的 SQL 語句，因此靜態(tài) SQL 應用并不適用。另外，除了訪問結構穩(wěn)定的話單數(shù)據(jù)庫，計費程序也需要訪問一些變化概率較大的小型數(shù)據(jù)庫，例如計費標準可能會因為運營商營銷策略的調整而發(fā) 生變化。如果使用嵌入式 SQL，就必須將應用程序和數(shù)據(jù)庫進行綁定，這將