物件導向的資料庫db4o: 初識db4o

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前言

業界對持久儲存領域的追求從未停止過，為了更方便、更容易地用對象表達我們的思維，開源領域和商業領域都湧現了許多新技術， ORM 的出現恰恰說明了這點。最近一年，業界也在反思，到底 ORM 給我們帶來的是便利還是麻煩。矛頭指向大名鼎鼎的 Hibernate ，紛紛議論其效能問題，大家似乎要達成這樣的共識：“在商務邏輯複雜的地方用 SP ，而一般的 CRUD 還是 Hibernate ”，就連全球知名的 BearingPoint 也有類似看法。下面一個簡單的例子，說明了傳統 ORM 工具的弊端。讓我們考慮一個簡單的 Student 對象如 清單1：

  清單1. Student 類

public class Student { private String name; private int age; public String getName(){ return name; } public int getAge(){ return age; } }

考慮下面這個情境:找到“年齡小於 20 歲的所有學生”？

使用 ORL 實現如 清單2：

  清單2. ORL 實現

String oql = "select * from student in AllStudents where student.age <20"; OQLQuery query = new OQLQuery(oql); Object students = query.execute();

使用 JDOQL 實現如 清單3：

  清單3. JDOQL 實現

Query query = persistenceManager.newQuery(Student.class, "age <20"); Collection students = (Collection)query.execute();

上面的方法都存在一些普遍問題：

• 現代整合式開發環境不會檢查內嵌字串的語義和語法錯誤。在上面所有查詢語句中， age 欄位和數值 20 都被認為是數字類型，但是沒有一個 IDE 或編譯器能檢查其實際正確性。如果開發人員混淆了查詢代碼－―比如，改變了 age 欄位的名字或類型，將導致――上面所有的查詢語句在運行時報錯，而不會在編譯時間提示。

• 現代敏捷開發技術鼓勵不斷進行重構來維持清晰和與時俱進的類模型，以便準確重現不斷演化的領域模型。如果查詢代碼難於維護，它會延遲決定重構的時間並不可避免的引入低品質代碼。

• 所有列出的查詢都直接用 Student 類的私人成員 age，而不是使用它的公用介面 student.getAge()，因此他們都破壞了物件導向封裝規則，違反介面和實現應該分離的物件導向法則。

• 所有的查詢都非 100% 的原生。

既然存在如此多的問題, 為什麼不直接使用純物件導向資料庫呢？有些開發人員可能會說：“它缺乏數學模型的支援， 還不夠成熟”。的確， RDBMS 發展了幾十年才有今天的成就，已經非常完善了。而技術的革新是無止境的, 故步自封的永遠都跟不上變化的腳步。

讓我們來簡單回顧一下對象資料庫的發展史（資料來源於 Wiki 百科全書）：“物件導向資料庫系統”這一術語第一次出現於 1985 年。著名的研究項目包括：Encore-Ob/Server ( 布朗大學）， EXODUS（Wisconsin 大學）， IRIS （惠普）， ODE （ Bell 實驗室）， ORION （MCC ） ，Vodak （GMD-IPSI）和 Zeitgeist （Texas Instruments）。其中以 ORION 項目發表的論文數為最多。 MCC 的 Won Kim 將這些論文中最有價值的一部分彙編成書並由 MIT 出版社出版。對象資料庫管理系統為物件導向程式設計語言增加了持久的概念。最早的商品化 ODBMS 出現在 1986 年，是 Servio 公司（現在的 GemStone 公司）和 Ontos 公司推出的。後來（九十年代） Object Design （ ODI ）、 Versant 、 Objectivity 、 O2 Technology 、 Poet 、 Ibex 、 UniSQL 和 ADB MATISSE 等公司也加入了這個開拓行列。

而今天，一家來自加州矽谷的開源物件導向資料庫公司 db4objects 為我們帶來了db4o， 一款效能卓越的純物件導向資料庫，也是我們這篇和後續文章將會介紹的主角。

db4o 為我們帶來的是這樣一種物件導向的查詢方式：

• 100% 的原生 查詢語言應能用實現語言（ Java 或 C# ）完全表達，並完全遵循實現語言的語義。

• 100% 的物件導向 查詢語言應可運行在自己的實現語言中，允許未經最佳化執行普通集合而不用自訂預先處理。

• 100% 的型別安全 查詢語言應能完全擷取現代 IDE 的特性，比如文法檢測、類型檢測、重構，等等。

什麼是 db4o

“利用Table Store對象，就像是將汽車開回家，然後拆成零件放進車庫裡，早晨可以再把汽車裝配起來。但是人們不禁要問，這是不是泊車的最有效方法呢。” – Esther Dyson

db4o 是一個開源的純物件導向資料庫引擎，對於 Java 與 .NET 開發人員來說都是一個簡單易用的對象持久化工具，使用簡單。同時，db4o 已經被第三方驗證為具有優秀效能的物件導向資料庫， 下面的基準測試圖對 db4o 和一些傳統的持久方案進行了比較。db4o 在這次比較中排名第二，僅僅落後於JDBC。通過圖 1 的基準測試結果，值得我們細細品味的是採用 Hibernate/HSQLDB 的方案和 JDBC/HSQLDB 的方案在效能方面有著顯著差距，這也證實了業界對 Hibernate 的擔憂。而 db4o 的優異效能，讓我們相信： 更 OO 並不一定會犧牲效能。

圖1. HSQLDB 基準測試

同時，db4o 的一個特點就是無需 DBA 的管理，佔用資源很小，這很適合嵌入式應用以及 Cache 應用， 所以自從 db4o 發布以來，迅速吸引了大批使用者將 db4o 用於各種各樣的嵌入式系統，包括流動軟體、醫療設備和即時控制系統。

db4o 由來自加州矽谷的開來源資料庫公司 db4objects 開發並負責商業運營和支援。db4o 是基於 GPL 協議。db4objects 於 2004 年在 CEO Christof Wittig 的領導下組成，資金背景包括 Mark Leslie 、 Veritas 軟體公司 CEO 、 Vinod Khosla （ Sun 公司創始人之一）、 Sun 公司 CEO 在內的矽谷高層投資人組成。毫無疑問，今天 db4objects 公司是矽谷炙手可熱的技術創新者之一。

db4o 特性

db4o 的目標是提供一個功能強大的，適合嵌入的資料庫引擎，可以工作在裝置，移動產品，案頭以及伺服器等各種平台。主要特性如下：

• 開源模式。與其他 ODBMS 不同，db4o 為開源軟體，通過開源社區的力量驅動開發 db4o 產品。

• 原生資料庫。db4o 是 100% 原生的物件導向資料庫，直接使用程式設計語言來操作資料庫。程式員無需進行 OR 映射來儲存物件，大大節省了程式員在儲存資料的開發時間。

• 高效能。圖2為 db4o 官方公布的基準測試資料，db4o 比採用 Hibernate/MySQL 方案在某些測試線路上速度高出 44 倍之多！並且安裝簡單，僅僅需要 400Kb 左右的 .jar 或 .dll 庫檔案。在接下來的系列文章中，我們將只關注在 Java 平台的應用，但是實際上 db4o 毫無疑問會很好地在 .NET 平台工作。

         圖2. db4o 官方基準測試資料

         

• 易嵌入。使用 db4o 僅需引入 400 多 k 的 jar 檔案或是 dll 檔案，記憶體消耗極小。

• 零管理。使用 db4o 無需 DBA，實現零管理。

• 支援多種平台。db4o 支援從 Java 1.1 到 Java 5.0，此外還支援 .NET 、 CompactFramework 、 Mono 等 .NET 平台，也可以運行在 CDC 、 PersonalProfile 、 Symbian 、 Savaje 以及 Zaurus 這種支援反射的 J2ME 方言環境中，還可以運行在 CLDC 、 MIDP 、 RIM/Blackberry 、 Palm OS 這種不支援反射的 J2ME 環境中。

或許開發人員會問，如果現有的應用環境已經有了關係型資料庫怎麼辦？沒關係，db4o 的 dRS（db4o Replication System）可實現 db4o 與關係型資料庫的雙向同步（複製）， 3 。 dRS 是基於 Hibernate 開發，目前的版本是 1.0 ，並運行在 Java 1.2 或更高版本平台上，基於 dRS 可實現 db4o 到 Hibernate/RDBMS 、 db4o 到 db4o 以及 Hibernate/RDBMS 到 Hibernate/RDBMS 的雙向複製。dRS 模型如 圖3。

圖3. dRS 模型

結論

db4o 因為其開源的理念，以及創新的實現，獲得了 Java Pro 2006 讀者選擇獎。無論從成功案例還是 db4o 本身來看，這款純物件導向資料庫都值得我們關注，從官方論壇反饋情況看，有相當的使用者準備把關係型資料庫遷移到 db4o 。而最新發行的 5.5 版本，更是把效能再次提升很多。在接下來的文章中，我會繼續和大家分享 db4o 給我們帶來的這場物件導向資料庫風暴。

參考資料

學習

• db4o 官方網站 。

• 物件導向資料庫 db4o 之旅系列：查看此系列文章完整列表。

• ODMG 官方網站：瞭解 ODMG 技術。

• developerWorks Java 技術專區：數百篇關於 Java 編程各個方面的文章。

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