使用设计模式构建通用数据库访问类

使用设计模式构建通用数据库访问类
作者：孙亚民本文选自：赛迪网 2003年03月20日

　　在应用程序的设计中，数据库的访问是非常重要的，我们通常需要将对数据库的访问集中起来，以保证良好的封装性和可维护性。在.Net中，数据库的访问，对于微软自家的SqlServer和其他数据库（支持OleDb），采用不同的访问方法，这些类分别分布于System.Data.SqlClient和System.Data.OleDb名称空间中。微软后来又推出了专门用于访问Oracle数据库的类库。我们希望在编写应用系统的时候，不因这么多类的不同而受到影响，能够尽量做到数据库无关，当后台数据库发生变更的时候，不需要更改客户端的代码。

　　有的时候，为了性能和其他原因，我们也希望提供对数据库访问的缓存，特别是数据库连接的缓存。虽然微软给我们内置了数据库缓存，但是，自己控制缓存，无疑可以提供更大的灵活性和效率。

　　这就需要我们在实际开发过程中将这些数据库访问类再作一次封装。这里，介绍一种在实际应用中得到了非常好的效果的实作策略。Factory和Silgleton设计模式是使用的主要方法。

　　我们先来看看Factory的含义：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。Factory　Method使一个类的实例化延迟到其子类。我们这里可能会处理对多种数据库的操作，因此，需要首先定义一个操纵数据库的接口，然后，根据数据库的不同，由类工厂决定实例化哪个类。

　　下面，我们首先来定义这个访问接口。为了方便说明问题，我们为这个类定义了比较少的方法，其他的方法是很容易参照添加的。同时注意，我这里使用了abstract　class来定义这个访问接口，而不是interface，理由在后面可以看到。

public abstract class DBOperator
 {  
 public abstract IDbConnection Connection{get;}  //得到数据库连接
 public abstract void Open();                    //打开数据库连接
 public abstract void Close();                   //关闭数据库连接
 public abstract void BeginTrans();              //开始一个事务
 public abstract void CommitTrans();             //提交一个事务
 public abstract void RollbackTrans();           //回滚一个事务
 public abstract void exeSql(string strSql,string[] strParams,object[] objValues);      
        //执行Sql语句，没有返回值
        public abstract  DataSet exeSqlForDataSet(string QueryString);//执行Sql，返回DataSet
 }

　　然后，我们分别为Sql Server和OleDb数据库编写两个数据访问的具体实现类：

　　Sql Server的数据库访问类：

internal class SqlDBOperator: DBOperator
 {   
 private SqlConnection conn;         //数据库连接
 private SqlTransaction trans;       //事务处理类
 private bool inTransaction=false;   //指示当前是否正处于事务中
 public override IDbConnection Connection
 {  
 　　get{return this.conn;}
 }
 public SqlDBOperator(string strConnection)
 { 
 　　this.conn= new SqlConnection(strConnection);
 }
 public override void Open()  
 {  
 　　if(conn.State.ToString().ToUpper()!="OPEN")
　　　　            this.conn.Open();
          }  
 public override void Close()
 {  
 　　if (conn.State.ToString().ToUpper()=="OPEN")
                this.conn.Close();
 } 
 public override void BeginTrans() 
 {  
 　　trans=conn.BeginTransaction() ;  
 　　　　inTransaction=true; 
 } 
 public override void CommitTrans()
 {
 　　trans.Commit();
 　　　　inTransaction=false; 
 }
 public override void RollbackTrans() 
         {
 　　trans.Rollback();
 　　　　inTransaction=false; 
 } 
 public override void exeSql(string strSql,string[] strParams,object[] strValues)
 {  
 　　SqlCommand cmd=new SqlCommand();  
 　　cmd.Connection=this.conn ;  
 　　if(inTransaction)   
 　　　　cmd.Transaction=trans; 
 　　if((strParams!=null)&&(strParams.Length!=strValues.Length) ) 
     throw new ParamValueNotMatchException("查询参数和值不对应!");
                  cmd.CommandText=strSql;  
 　　if(strParams!=null)  
 {
 　　for(int i=0;i

　　OleDb数据库操作的类同Sql Server数据库操作的类非常相似，只是把相应的Sql类替换成OleDb类。需要注意的是，因为OleDb和Sql　Server的参数传递方式不一致，所以，这里需要做一点小小的转换，将"@参数名"类型的参数转换成"？"，这个细节希望读者能够注意到。代码如下：

internal class OleDBOperator : DBOperator
 { 
 private OleDbConnection conn; 
 private OleDbTransaction trans; 
 private bool inTransaction=false;
 public OleDBOperator(string strConnection) 
 {  
   　this.conn= new OleDbConnection(strConnection);  
 } 
 public override IDbConnection Connection  
 {   
   　get{return this.conn;}  
 }  
 public override void Open() 
 {
 if(conn.State.ToString().ToUpper()!="OPEN")
             this.conn.Open();  
 }
 public override void Close()
 {
     　　if (conn.State.ToString().ToUpper()=="OPEN")
             this.conn.Close();  
 }
 public override void BeginTrans()
 {  
 　　trans=conn.BeginTransaction() ;  
 　　　inTransaction=true;  
 }  
 public override void CommitTrans() 
 {  
 　　trans.Commit(); 
 　　inTransaction=false;
 } 
 public override void RollbackTrans() 
 {  
 　　trans.Rollback();  
 　　inTransaction=false; 
 } 
 public override void exeSql(string strSql,string[] strParams,object[] strValues) 
 {  
 OleDbCommand cmd=new OleDbCommand(); 
　            cmd.Connection=this.conn ;  
 if(inTransaction) 
 　　cmd.Transaction=trans; 
         if((strParams!=null)&&(strParams.Length!=strValues.Length) )
     throw new ParamValueNotMatchException("查询参数和值不对应!");
     cmd.CommandText=this.ChangeQueryString(strSql);
             if(strParams!=null)  
 {
 for(int i=0;i

　　现在我们已经完成了所要的功能，下面，我们需要创建一个Factory类，来实现自动数据库切换的管理。这个类很简单，主要的功能就是根据数据库连接字符串，判断使用什么数据库，然后，返回适当的数据库操纵类。在这里，判断的方法很简单，只是根据两种数据库连接字符串的不同来判断。在实际中，随着数据库类的增加，判断的方法可能会有所变化，读者应当根据自己的实际情况来做相应的调整。

public class DBOperatorFactory
    { 
    public static DBOperator GetDBOperator(string strConnection)
    { 
　　if(strConnection.IndexOf("provider=")<0) //SqlServer 
    {  
　　return new SqlDBOperator(strConnection); 
    }  
　　else     //other database 
    {  
　　return new OleDBOperator(strConnection); 
    } 
    }
    }

　　好了，现在，一切都完成了，客户端在代码调用的时候，可能就是采用如下形式：

DBOperator db=DBOperatorFactory.GetDBOperator(strConnection)
db.Open();
db.需要的操作
db.Close();

或者：
DBOperator db=DBOperatorFactory.GetDBOperator(strConnection)
db.Open();db.BeginTrans();
try
{
db.需要的操作 
db.CommitTrans();
}
catch
{ 
db.RollbackTrans();
}
db.Close();

　　当数据库发生变化的时候，DBOperatorFactory会根据数据库连接字符串自动调用相应的类，客户端不会感觉到变化，也不用去关心。这样，实现了良好的封装性。当然，前提是，你在编写程序的时候，没有用到特定数据库的特性，例如，Sql Server的专用函数。

　　实际上，Factory模式也可以不使用Factory类来实现，而是让接口抽象类自己来管理，这可以称作自管理的Factory，是Factory模式的一种变形。这么做的好处，是可以免去一个Factory类，使代码更加简练。这么做，我们需要对DBOperator类做一些改变，增加一个Instance方法。这也是对DBOperator采用抽象类而不是接口的原因（接口的方法不能有实现），代码如下：

public static DBOperator Instance(string strConnection) 
 {  
 if(strConnection.IndexOf("provider=")<0) //SqlServer 
 {   
 return new SqlDBOperator(strConnection); 
 } 
 else     //other database 
 {   
 return new OleDBOperator(strConnection); 
 }
 }

　　然后，客户端代码就可能是类似于下面的形式：

DBOperator db= DBOperator.Instance(strConnection)
db.Open();
db.需要的操作
db.Close();

　　下面来看看连接池的做法，方法就是Singleton。

　　先看Singleton模式的经典含义：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。推而广之，当我们需要精确控制类在系统中的实例的个数的时候，就可以使用Singleton模式。现在，我们需要构建一个缓冲池，保存数据库类的实例，正好是Singleton模式发挥作用的时候。

　　我们仍然让DBOperator类自己来管理这个缓冲池，为了实现这个目的，我们需要对DBOperator类做一些变化：

　　首先，增加两个变量：

　static DBOperator[] ConnectionPool=new
     DBOperator[int.Parse(ConfigurationSettings.AppSettings["PoolCount"])]; 
　static int CurrentPosition=-1;

　　然后，对Instance方法做一些改变：

public static DBOperator Instance(string strConnection)
    {
    if(ApplicationConfiguration.PooledConnectionCount<1)  //没有缓冲  
    {  
    return CreateNewDBOperator(strConnection); 
    }  
    else   
    {   
    CurrentPosition++; 
    if(CurrentPosition==ApplicationConfiguration.PooledConnectionCount)
         CurrentPosition=0; 
    if(ConnectionPool[CurrentPosition]==null) 
    {  
    ConnectionPool[CurrentPosition]=CreateNewDBOperator(strConnection);
    }    
    return ConnectionPool[CurrentPosition]; 
    } 
    } 
    private static DBOperator CreateNewDBOperator(string strConnection) 
    {  
    if(strConnection.IndexOf("provider=")<0) //SqlServer  
    {   
    return new SqlDBOperator(strConnection); 
    } 
    else     //other database  
    {  
    return new OleDBOperator(strConnection); 
    }  
    }

　　这里使用的算法比较简单，只是为了能够比较清楚地说明问题，读者应当能够在实际使用过程中，实现更好的算法。

　　以上，介绍了一种通用数据库操作类的实现设计方法，希望能够对大家有所启发。笔者设计Websharp中间件的时候，在数据库处理层，采用了上面的方法，取得了很好的效果。

　　作者：孙亚民，毕业于南京大学，中国科技大学计算机技术在读研究生，熟悉J2EE和.Net平台，苏州某软件公司技术总监，基于.Net平台的Websharp中间件的设计者。可以通过 [email protected] 联系。

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