（计算机应用技术专业论文）基于j2ee的oracle数据库web应用研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 通过对o r a c l e 数据库应用系统的性能优化分析，在实际应用中具体采用软件调 整的方式来进行优化；采用合理的数据库设计，极大地优化了系统运行的性能，我们 结合大型数据库的设计原则，有效的利用了大型数据库的优势，对数据库进行了合理 的设计：使用s p r i n g 和h i b e r n a t e 这两种j 2 e e 轻量级框架，减少了数据库应用系统 对内存及其他资源的占用，使o r a c l e 数据库的w e b 应用程序性能得到优化，并实际 应用于深圳市茁壮网络技术有限公司的i t 制造业管理信息系统项目，使应用系统的 数据处理时间减少，响应速度得到提高，能够在一定程度上有效的提高公司管理能力 和决策效率。 i t 制造业管理信息系统项目是深圳市茁壮网络技术有限公司的商业项目之一。 本人在深圳市茁壮网络技术有限公司工作期间，所做的工作是进行o r a c l e 优化及 j 2 e e 的w e b 应用研究，并实际应用于i t 制造业管理信息系统项目，其中j 2 e e 的w e b 应用研究，主要是通过h i b e r n a t e 和s p r i n g 框架的应用分析来优化数据库应用系统 性能。通过目前比较流行的计算机技术把数据库和w e b 应用结合起来，实现数据的动 态发布并确保企业信息的安全，提高软件的可重用性和可移植性，确保管理信息系统 能满足由于企业的扩大而带来的管理需求的变化，提高系统的访问效率，从而达到优 化数据库应用系统性能的目的。 关键词：o r a c l e 优化，j 2 e ew e b 应用，管理信息系统 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t t h r o u g ht h eo r a c l e d a t a b a s ep e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o na n a l y s i s ，i nt h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o no fs o f t w a r eu s e di ns p e c i f i cw a y st oa d j u s tt oo p t i m i z e a sr a t i o n a ld e s i g no ft h ed a t a b a s ew i l lg r e a t l ya f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo ft h e s y s t e m so p e r a t i o n ，w eh a v eal a r g ed a t a b a s ew i t ht h ed e s i g np r i n c i p l e s ， e f f e c ti r eu s eo ft h ea d v a n t a g e so fal a r g e s c a l ed a t a b a s e ，t h ed a t a b a s ed e s i g n w a sr e a s o n a b l e u s i n gs p r i n ga n dh i b e r n a t e l i g h t w e i g h tj 2 e ef r a m e w o r k ，a d a t a b a s ea p p li c a t i o ns y s t e mw i i ir e d u c et h em e m o r ya n do t h e rr e s o u r c e so ft h e o c c u p i e r ，o r a c l ed a t a b a s ew e ba p p l i c a t i o np e r f o r m a n c eh a sb e e no p t i m i z e d ，a n d t h ea c t u a la p p l i c a t i o no ft h es h e n z h e nz h u o z h u a n gn e t w o r kt e c h n o l o g yc o l t d m a n u f a c t u r in gm a n a g e m e n ti n f o r m a ti o ns y s t e mp r o j e c t ，t h ea p p lic a ti o no fd a t a p r o c e s s i n gs y s t e m sw i l lr e d u c et h et i m e ，a n di m p r o v et h es p e e do fr e s p o n s e ， t oac e r t a i ne x t e n t ，b ee f f e c t i v ea n de f f i c i e n tm a n a g e m e n ta n d d e c i s i o n m a k i n g e f f i c i e n c y i tm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mp r o j e c ti st h es h e n z h e n z h u o z h u a n gn e t w o r kt e c h n o l o g yc o l t d c o m m e r c i a lp r o j e c t ia mw o r k i n ga t s h e n z h e nz h u o z h u a n gn e t w o r kt e c h n o l o g yc o l t d ，h a v ed o n et h ew o r ko ft h e o r a c l et oo p t i m i z ej 2 e ew e ba p p l i c a t i o n sa n dr e s e a r c h ，a n dp r a c t i c a l a p p li c a t i o no fi tm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mp r o j e c t s ，j 2 e e w e ba p p li c a t i o nr e s e a r c h ，m a i n l yt h r o u g hh i b e r n a t es p r i n gf r a m e w o r ka n d a p p li c a t i o no fd a t a b a s ea p p l i c a t i o n st oo p t i m i z es y s t e mp e r f o r m a n c e t h r o u g h t h ec u r r e n tm o r ep o p u l a rd a t a b a s ea n dc o m p u t e rt e c h n o l o g yt oc o m b i n ew e b a p p li c a t i o n ，t h ed y n a m i cr e l e a s eo fd a t aa n dt oe n s u r et h es e c u r i t yo f e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n ，i m p r o v es o f t w a r er e u s a b i l i t ya n dp o r t a b i l i t y ，a n dt o e n s u r et h a tt h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt om e e tt h ee x p a n s i o no f e n t e r p r i s ez o n e t h em a n a g e m e n tn e e d st oc h a n g ea n di m p r o v et h es y s t e m e f f i c i e n c yo ft h ev i s i t ，t oo p t i m i z ed a t a b a s ea p p li c a t i o ns y s t e mp e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：o r a c l eo p t i m i z a t i o nj 2 e ew e ba p p l i c a t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在陈晓辉副教授指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说 明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ：磕垄 签字日期：丛丝鱼鱼丝垒 1 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校 要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版， 并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存 论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。( 保密论文 在解密后遵守此规定) 学位论文作者( 签字) ： 指导教师签字： 签字日期：之堑：4 ：! ! 桂林工学院硕士学位论文 ! ! ! ! ! ! ! m = a 1 一 = = 一i 一i i。 一一_ _ - - ! ! ! ! 詈苎! 第一章引言 1 1 研究背景 数据库技术是计算机应用技术发展速度最快、应用得最广泛的领域之一，在信息 管理自动化程度日益提高的今天，数据库技术已经成为现代计算机信息系统和应用系 统的基础和核心。数据库技术最初产生于2 0 世纪6 0 年代中期，从最初的层次模型、 网状模型，到目前的关系模型、面向对象模型，己经过4 0 年左右的发展。数据库 建设是现代信息产业的基本建设工程，一个国家拥有多少自己的数据库，能用数据库 提供多少服务，是各国经济实力、文明程度和科技水平的重要标志。我国引进数据库 技术始于2 0 世纪7 0 年代末，自进入2 0 世纪8 0 年代以来，我国数据库建设有了较大 发展，从微型计算机上运行的数据库到当前大型数据库系统的引入和应用，但从对数 据库系统的应用效果和对数据库技术指标掌握上来比较，与发达国家之间仍然存在较 大的差距。 一 数据库技术应用碡从传统的商务数据处理不断扩大到许多新的领域，如计算机图 像处理、多媒体应用、商业管理、g s i 等，要使这些领域中应用的信息系统高效、正 常、安全地运行，其中最为显著的就是数据库w e b 应用的性能问题。 在w e b 应用和电子商务高速发展的时代，以及j 2 e e 开源技术的广泛应用，基于 j 2 e e 的信息系统在经济及其他建设中都担负着越来越重要的任务，如何使有限的计 算机网络系统资源充分发挥最大的作用? 如何保证用户获得更快的响应速度和更好的 服务质量? 如何保证未来的某个时间保持现有的运行性能? 这些问题都属于数据库 w e b 应用的性能优化范畴。随着数据库规模的越来越大，w e b 应用越来越广泛，数据 库w e b 应用系统的性能问题也越来越明显，数据库w e b 应用系统能否正常、高效地运 行倍受关注，与j 2 e e 应用技术相结合的数据库w e b 应用优化技术的探索具有非常重 要的意义。 1 2 国内外研究现状 2 0 世纪7 0 年代，美国的t o n yd a u g h e r t y 提出了数据库性能优化的概念，不仅 对数据库应用系统的研究起了重要作用，而且对数据库性能问题的研究也起了开创性 的作用。2 0 世纪8 0 年代，( p e r f o r m a n c et u n i n gb a s i c s 中提出了“性能调整 的概念，论及性能调整是项通过修改系统参数、改变系统配置( 硬件调整) 、优化组 件应用来改变系统性能的活动乜1 。对此，o r a c l e 、m ss o ls e r v e r 等数据库业界通常 1 桂林工学院硕士学位论文 认为性能调整的目的口1 是通过将网络流通、磁盘i 0 和c p u 时间减到最小，使每个查 询的响应时间最短并最大限度地提高整个数据库服务的吞吐量n 1 。在数据库性能调整 和优化技术的发展中，人们逐渐认识到数据库的性能调整技术是保障应用系统和数据 库稳定、高效运行的一项重要技术。 近年来，j 2 e e 应用技术的发展极为迅速，也为我们优化数据库应用系统的性能提 供了很好的技术。j 2 e e 核心是一组技术规范与指南，其中所包含的各类组件、服务 架构及技术层次，均有共通的标准及规格，让各种依循j 2 e e 架构的不同平台之间， 存在良好的兼容性，解决过去企业后端使用的信息产品彼此之间无法兼容，导致企业 内部或外部难以互通的窘境。软件开发人员只要遵循j 2 e e 架构标准，则开发出来的 企业级应用能部署到不同厂商开发的j 2 e e 应用服务器上，因此j 2 e e 开发下的企业级 应用具有很高的移植性。由于j 2 e e 标准化了企业级开发，以及开放的标准，使得j 2 e e 在企业级应用市场占据了大部分的市场份额。传统的j 2 e e 架构一般运用j s p 、 s e r v l e t 、e j b 以及j d b c 构建企业级应用系统满足了当前的开发需求，但是这种架构 存在诸如可移植性差、开发周期长、测试困难等弊端，并且重量级的基于e j b 的传统 j 2 e e 开发方式，对于解决许多问题都过于复杂。 蓬勃发展的j a v a 开源社区中，人们针对传统e j b 架构的弊端提出了轻量级容器 的解决方案如s p r i n g 框架、h i b e r n a t e 框架等轻量级容器：也有针对表现层，业务逻 辑层，数据持久层中某一层的解决方案，如s t r u t s ，w e b w o r k ，h i b e r n a t e 等；还有 如e c l i p s e ，n e t b e a n s 等功能强大的开发工具；可以说在j 2 e e 开放的各个层次，开 发阶段都有开源的产品可以选择：丰富的开源项目影响和促进- j j 2 e e 标准的发展， 为开发者构建功能强大的企业级应用提供了更多优秀组件的选择。 这些框架整合t j 2 e e 所提供的基础服务组件，基于设计模式和架构模式，提出了 最佳的开发实践。这些框的出现极大推动了j 2 e e 技术，特别是基于w e b 的j 2 e e 技术的 发展。 应用这些框架满足企业级应用开发的时候，出现了一个问题，那就是如何来合理 高效地进一步整合这些具有特定功能的开发框架。因此，合理地选择不同的开发框架 并将其整合为一个高效的企业级应用框架对于开发基于j 2 e e 的w e b 应用显得尤为迫 切和必要。 1 2 1 数据库性能优化方面的研究 随着数据库理论逐步完善、成熟和发展，对数据库应用系统性能优化研究也逐步 深入，优化技术和方法日趋完善和成熟，尤其在关系数据库应用方面。目前，数据库 2 桂林工学院硕士学位论文 哆! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 苎! 烹。u u n i ! ! ! ! ! ! ! ! ! 实例优化研究大多集中在o r a c l e 、s q ls e r v e r 和s y b a s e 等数据库方面，它们所采用 的优化技术大多为查询优化技术，而且取得了很好地效果。m ss q ls e r v e r 对性能调 整和优化的研究尤为深入，特别是针对其自身的特点瞄1 ，在数据库服务器调整方法、 大小估计与容量规划、应用调整等方面提出了较好的理论和实践方法嫡1 。 人们所熟悉的o r a c l e 数据库在确定数据的分布时，为了提高代价估计的精确度， 引入直方图来描述数据值的分布口1 。在它的最新版本o r a c l el o g 中，将基于规则的 优化方法完全剔除，查询优化器在处理查询时只使用基于代价的优化方法棒1 ，并在性 能优化调整方面提供了自动数据库诊断监控器a d d m 、应用的端到端追踪、自动优化 统计信息收集及自动共享内存管理等新特性四1 。现今，起源于伯克利( b s d ) 的数据库 研究计划的关系型数据库管理系统p o s t g r e s q l ，已经对查询优化给予了很大的改进， 其中一个重要的突破就是将基因算法( g a ，g n e e a i t i m h e t i c ) 应用到了查询优化的领域 中来n 们i 此算法是一种启发式的优化法，它通过既定的随机搜索进行操作，可以对包 含有极广查询需要的数据库应用领域。另外，美国a u s t i ni n s t i t u t e 着重于数据库 系统体系结构的研究，涉及内存结构方面的数据库缓冲区高速缓存、重做日志缓冲区、 共享池等问题，提出了数据重分布、共处理连接等概念n 。m i t 的i r e n eg r i e f 看到 随着数据库规模的扩大和系统中用户数目的增加，内部竞争的复杂性增大，导致了数 据库性能问题，按照优化策略，提出了6 个行之有效的措施来解决数据库性能问题： 进行正确的数据库逻辑设计减少存储量： 进行正确的数据库物理设计减少多个软件竞争同一资源： 选择高效算法编写有效的应用程序： 优化数据库以及内存的内存结构； 必要时优化数据库、o s 、网络和客户机； 必要时优化i 0 ： 国内对数据库技术的研究起步较晚，对数据库优化技术的研究和应用相对来讲不 如国外成熟。目前，自主研发的主要国产数据库有北京人大金仓信息技术有限公司的 k i n g b a s ee s 、北京航天神舟软件公司的o s c a r 、东软集团有限公司的o p e n b a s e 和汉 华工达梦数据库有限公司的d m 2 。国家8 6 3 计划对国产数据库软件产品的研究开发给 予了特别支持，设立了国家8 6 3 计划“数据库管理系统及其应用重大专项，极大推 3v 桂林工学院硕士学位论文 动了国产数据库软件的成长。其中，数据库k i n g b a s e e s 对于运行过程中c p u 、内存 等资源的使用经过了优化的系统设计处理，对它们的占用要求不高，而且可以根据应 用需要灵活调整，显著提高系统整体工作效率n 副。 o s c a r 在代价估算上采用与s y s t e m - r 类似的算法，主要考虑i o 开销和c p u 开 销，代价估算所需要的信息都存储在系统表中，它通过子查询提升技术、查询计划缓 冲机制、并发控制设计等优化技术提高数据库查询性能n 钉。o p e n b a s e 数据库系统采 用了基于统计的查询优化策略，可以根据数据字典中的统计数据进行存取路径选择实 现自动查询优化：它支持逻辑优化和多字段复合索引以及嵌套循环等多种高效的连接 查询算法n 耵，它采用有限高度b + 树索引机制，实现了简单型和结构型两种类型的索 引文件。但o p e n b a s e 查询优化模块没有考虑查询重写，不能更好地发挥查询优化的 效能，而且由于它采用的是近乎于穷尽的搜索方法，从而不能很好的处理多连接查询 的优化问题。 近年来，针对基于数据库应用系统遇到的问题和数据库w e b 应用的需求，国内外 研究机构，公司提出来许多数据库性能调整的理论、原型和商用系统h 引。有的研究机 构提出了一种基于w e b 数据库系统设计实现的性能优化新的方法，该方法包括由 r d b m s 配置优化、应用模式设计优化和编程优化n 制。文献 1 2 提出，在编程时通过减 少与后台连接和断开操作、建立和使用索引、多用存储过程和优化s o l 语句可以优化 数据库应用系统的性能。有研究者分析m i s 数据库性能优化模型问题，结合数据库系 统整体性能规划和软件竞争约束，提出了基于队列理论的单队列性能优化模型和封闭 队列网络性能优化模型建模方法7 1 。清华大学提出了r h c e ( r e m o t eh i g hc o m p u t i n g e n v i r o n m e n t ) 的概念，通过合理划分本地机和远端机的工作任务，引入增量更新，压 缩传送，检查点设置和恢复等多种传输措施，并集成负载平衡工具，提供身份检查， 日志记录等安全机制，b i s 结构w e b 工作模式，具有联网、远程执行过程对用户透明、 系统安全性好等特点，满足数据库w e b 应用的性能调整和优化需求。 目前，在数据库设计方面主要是采用反规范设计，来提高数据库应用系统查询性 能，常用的反规范技术有冗余数据、镜像表、派生表、分解表、组合表和重新组表等； 此外，还有合理组织数据库物理文件、建立合适索引和使用视图等。在查询优化方面， 主要优化技术有索引技术、代数优化、物理优化、代价估算优化、语义优化等n 引，针 对参数查询优化的边侧信息传递，针对用户定义谓词的完全排序优化。针对o r d e rb y ， g r o u pb y 和d i s t i n c t 的排序优化，针对嵌套查询的连接超图c h g 优化，联合选择条 4 桂林工学院硕士学位论文 件主内存优化，表连接优化技术等。在系统性能测试和维护阶段，主要是调整数据库 系统内存分配、参数设置以及回滚段的管理等。在硬件调整方面，绝大多数高性能解 决方案都采用共享存储器簇结构，在这种结构中，多个服务器都连到外部的子系统上。 还有研究提出了低成本的解决方案，例如在两个完全独立系统之间通过t c p i p 协议 实现磁盘数据复制的高性能系统。 1 2 2 基于j 2 e e 的w e b 应用研究 j 2 e e 构架是在1 9 9 7 年的j a v ao n e 大会上宣布的，j 2 e e 定义了开发和运行企业级 w e b 应用的标准。它是一组规范，旨在为支持j a v a 语言服务器端部署而提供平台无关 的、可移植的、多用户的、安全的和标准的企业级平台。伴随j 2 e e 的出现，j a v a 语言 的功能和工具得到了极大的扩充、丰富和发展，可以用于复杂的、多层次的以及分布 式的电子商务和企业级应用。j 2 e e 构架与技术为组件开发模型提供广泛的支持，同时 也提供一组开发工具和服务，以便开发模块化的、可重用的和平台独立的各种组件技 术的业务逻辑。目前比较流行的基于j 2 e e 的w e b 应用框架有s t r u t s 、s p r i n g 和 h i b e r n a t e 框架。 s p r i n g 框架的思想是开发人员可以任意的用纯j a v a 来编写业务逻辑模块，然 后用一个x m l 配置文件将你想要的服务，无论是你写的还是别人写的，配进来，当 发生调用的时候s p r i n g 会将这个配置文件加载进来并读取配置元素，然后将相应的 具体的服务实现注射到被调用的接口中，这样的组件之间的解耦方式是很好的，这也 体现了延迟加载，因为不加载配置文件，不调用某个服务，具体的实现就不注射，那 么具体的对象就不产生，也就没有把相应的类实例化，这样不会占用宝贵的内存资源， 相应的提高了数据库应用系统的整体性能。 h i b e r n a t e 作为一种开放源代码的对象关系映射框架，实现了对j d b c 的轻量级 对象封装，恰好满足了这个时代潮流的需求。h i b e r n a t e 是按照l g p l 许可证发布的 开放式源代码应用程序，它是“用于j a v a 的超高性能的对象关系持久性和查询服 务”。应用h ib e r n a t e 可以使得j a v a 程序员可以方便的用对象编程的思想将持久性 对象映射到关系数据库，而不必花费大量的开发时间去更新和维护复杂的数据持久 层，降低- j j 2 e e 架构应用软件开发的难度和复杂度，提高j a v a 应用软件的开发效率， 进而使j a v a 的企业级应用开发更加容易、灵活、强大，相应的提高了数据库应用系 统的整体性能。 1 3 研究意义与目的 5 桂林工学院硕士学位论文 o r a c l e 公司在数据库领域一直占据着领先地位。作为全球第一大数据库厂商， o r a c l e 现在可用于大型机、客户服务器以及p c 平台，适合于各种操作系统，包括 0 5 3 9 0 ( m v s ) 、各种u n x i 操作系统、u n i x 、y i c r o s o f tw i n d o w s 和w i n d o w sn t ，以及 v m c m s 。同时，o r a c l e 数据库在国内外也获得了诸多成功应用。 几乎所有大型i n t e r n e t 站点都运行o r a c l e 数据库，企业资源规划应用程序包、 数据仓库以及许多公司的客户应用系统都依赖o r a c l e 。据统计，全球9 3 的上市公司、 6 5 家“财富全球1 0 0 强 企业不约而同地采用o r a c l e 数据库来开展电子商务；在中 国几乎所有的电信行业使用的数据库都是o r a c l e ，中国银行、中国建设银行等很多 企业、政府单位及电子商务网站也采用了o r a c l e 作为数据库服务器。o r a c l e 数据库 产品在整个数据库产品的应用中占据5 0 ，并且有不断上升的趋势。 o r a c l e 数据库系统博大精深，其系统管理工作非常复杂。对于o r a c l e 数据库来 说，操作系统的性能、服务器硬件的性能、数据库的设计、表空间的规划、共享池的 设置、回滚段的管理、聚簇的使用、并行控制等无一不影响其运行的整体性能。o r a c l e 数据库服务器是高度可优化的软件产品，对o r a c l e 数据库进行性能调整常重要的意 义。目前国内外关于o r a c l e 数据库系统的应用实例优化并不多，而且讲解比较理论 化。 因此，本文根据i t 制造业管理信息系统的开发实践，针对其销售管理模块和库 存管理模块，结合o r a c l e9 i 数据库的使用经验，从查询优化等方面进行，通过对各 种优化技术的介绍、分析和研究，对使用不同优化技术前后的性能评价指标进行比较， 体现各种优化技术对数据库运行效率的影响程度，改进了o r a c l e 数据库w e b 应用系 统性能优化的合理方法，通过基于j 2 e e 的w e b 应用研究分析，使用s p r i n g 和 h i b e r n a t e 这两种j 2 e e 轻量级框架，减少了数据库应用系统对内存及其他资源的占 用，提高对原始数据库的访问效率。 本文对数据库性能优化进行了分析，并且结合目前优秀的w e b 应用框架，实际应 用于深圳市茁壮网络有限公司的i t 制造业管理信息系统项目，使数据库应用系统性 能得到了优化，能够在一定程度上有效的提高公司管理能力和决策效率，有一定的实 际应用价值，也能够产生一定的经济效益。 本文的创新点：通过o r a c l e 数据库的性能优化分析，在实际应用中具体采用软 件调整的方式来进行优化。由于进行合理的数据库设计，将会极大地优化系统运行的 6 桂林工学院硕士学位论文 性能，我们结合了大型数据库的设计原则，有效的利用了大型数据库的优势，对数据 库进行了合理的设计。使用s p r i n g 和h i b e r n a t e 这两种j 2 e e 轻量级框架，减少了数 据库应用系统对内存及其他资源的占用，使o r a c l e 数据库的w e b 应用程序性能得到 优化，并实际应用于深圳市茁壮网络技术有限公司的i t 制造业管理信息系统项目， 使应用系统的数据处理时间减少，响应速度得到提高，能够在一定程度上有效的提高 公司管理能力和决策效率。 1 4 论文的组织 数据库性能问题是当今诸如管理信息系统等众多数据库应用系统所面临的共同 问题，为了解决系统运行过程中遇到的种种瓶颈，对数据库性能调整理论和应用的研 究是迫切需要的。本文通过某商品订购管理信息系统的开发实践，主要针对其商品订 单查询子系统，对目前o r a c l e 数据库性能调整的一些优化技术的应用实践进行了讨 论，具有一定的理论研究价值和现实意义。各章节安排如下： 第一章综述了数据库w e b 应用系统性能优化以及基于j 2 e e 应用的研究现状和发 展概况，阐述了论文研究的意义与目的。 第二章介绍了数据库性能调整与优化的基本概念，分析了系统性能评价指标和数 据库性能优化的主要方面。 第三章简要介绍了j 2 e e 和w e b 框架及其主要的应用技术，如s p r i n g 和h i b e r n a t e 框架的原理以及应用分析。 第四章详细描述了i t 制造业管理信息系统的总体逻辑结构，对系统总体架构进 行了概述，并主要对销售管理模块以及库存管理模块的数据库设计和功能模块的部分 设计与实现做了详细说明。 第五章总结全文，肯定了数据库应用系统的性能优化的应用价值，并对相关工作 做了进一步的展望。 7 桂林工学院硕士学位论文 第二章o r a c i e 数据库应用的问题及性能优化分析 2 1o r a c l e 数据库概述 数据库技术是计算机应用技术发展速度最快、应用得最广泛的领域之一，在信息 管理自动化程度日益提高的今天，数据库技术已经成为现代计算机信息系统和应用系 统的基础和核心。数据库技术n 町最初产生于2 0 世纪6 0 年代中期，从最初的层次模型、 网状模型，再到目前的关系模型、面向对象模型，经过了4 0 年左右的高速发展。数 据库建设是现代信息产业的基本建设工程，一个国家拥有多少自己的数据库，能用数 据库提供多少服务，是各国经济实力、文明程度和科技水平的重要标志。我国引进数 据库技术始于2 0 世纪7 0 年代末，自从进入2 0 世纪8 0 年代以来，我国的数据库建设 有了很大发展，从微型计算机上运行的数据库到当前大型数据库系统的引入和应用， 但从对数据库系统的应用效果和对数据库技术指标掌握上来比较，与发达国家之间仍 然存在较大的差距。 数据库技术应用从传统的商务数据处理不断扩大到许多新的领域，如计算机图像 处理、多媒体应用、商业管理、g s i 等，要使这些领域中应用的信息系统高效、正常、 安全地运行，其中最为重要的就是数据库w e b 应用的性能问题。 o r a c l e 公司在数据库领域一直占据着领先地位。作为全球第一大数据库厂商， o r a c l e 现在可用于大型机、客户服务器以及p c 平台，适合于各种操作系统，包括 0 5 3 9 0 ( m v s ) 、各种u n x i 操作系统、u n i x 、m i c r o s o f tw i n d o w s 和w i n d o w sn t ，以及 v m c m s 。同时，o r a c l e 数据库在国内外也获得了诸多成功应用。 数据库技术的发展，己经成为现代信息技术的重要组成部分，成为现代计算机信 息系统和计算机应用系统的基础和核心。o r a c l e 数据库是目前被广泛使用的数据库管 理信息系统，它在各种操作系统下，具有功能的一致性及其优越的性能，因此受到用 户和开发人员的欢迎。 数据库开发过程是一个复杂的系统工程，尤其大型数据库。本人在开发应用系统 过程中，在w i n d o w sn t 操作系统下，采用o r a c l e9 i 数据库，参与开发了深圳市茁壮 网络技术有限公司的i t $ 1 j 造业管理信息系统。由于随着一些数据库w e b 应用系统的运 行时间的增长，数据库信息量也随之迅速增大，以及用户的增多，一些w e b 应用系统 出现了在开发过程中未出现的问题：用户抱怨系统运行速度慢，查询反应的时间长。 8 桂林工学院硕士学位论文 针对用户提出的此类问题的广泛性及迫切性，我们项目组查阅了大量相关技术并结合 管理信息系统的现实问题，对用户的这些问题给予解决。这一解决问题的过程是一个 探索学习的过程。其中有过成功经验，也有过失败的教训，且深深的体会到数据库系 统的优化与w e b 应用的结合，不仅是系统开发者需要掌握的重要技术，而且也是系统 应用者应掌握的技术，只有这样，一个应用系统才能够成功、长久的运行，从而体现 计算机信息化管理的巨大优势。 o r a c l e 数据库系统提供了相应的应用工具，开发人员可以方便地对o r a c l e 进行有 效的管理。从而建立一个良好的环境，使系统发挥最大的效能。但是，有时用户还是 认为系统运行速度慢，对用户查询反应的时间长，即出现所谓的瓶颈效应。这就需要 开发人员对o r a c l e 进行调整。 对于o r a c l e 数据库系统的存在的瓶颈问题的解决，其实最终还是归结为数据库性 能优化问题。影响数据库性能的因素主要为：系统、数据库、网络。 2 2 数据库应用的瓶颈组成情况 调整处理的主要组成涉及软件和硬件两部分。首要是调整计算机系统硬件各主要 组成部分，它们是造成瓶颈的主要因素侄勖。在o r a c l e 系统中比较常见的瓶颈出现在以 下部件中： ( 1 ) c p u 中央处理器 c p u 是计算机在运行中最重要的部分，如果c p u 总是运行在极限速度下，那么我们 说c p u 成为系统的瓶颈，尤其在多用户同时使用系统时，c p u 的计算能力尤为重要。尽 管在多数情况下。都是由操作系统的内核来管理分配有效的c p u 给。r a c l e 数据库进程 使用：但是。仍然会出现过多的应用进程对c p u 使用周期激烈竞争的现象。 ( 2 )内存 内存是计算机程序运行的场所，处于等待状态数据和请求信息也都存放在内存 中。如果内存不足，c a c h e ( 高速缓存区) 的命中率就不会太高，大部分所需数据不在 c a c h e 中，因此出现了瓶颈问题。 ( 3 ) 存储设备 9 桂林工学院硕士学位论文 诸如硬盘驱动器、c d r o m 等设备，用于存储系统所需信息，计算机系统每秒能处 理的最大i o 数量是固定的，当c p u 和内存要求的t o 速度大于系统的速率时，存储设 备的瓶颈就会发生。 ( 4 ) 网络 当网络负担太大，网络部件的处理速度却跟不上，以至于不可能把数据传输得更 快，网络瓶颈就会发生。 ( 5 ) 其它 由于其它系统硬件或软件的原因而导致的瓶颈，如应用系统本身的设计问题，超 出系统吞吐量( 在一定时间内系统处理数据的能力) 的限制等造成的瓶颈。 2 3 数据库性能优化 2 3 1 性能调整与优化概述 性能调整是一项活动，这项活动主要是通过优化应用程序、修改系统参数、改变 系统配置来改变系统性能口引。性能调整包括对硬件配置、操作系统与数据库管理系统 配置，以及对访问这些组件的应用的详细分析与优化m 1 。 性能优化是指进行有目的地调整组件用以改善性能，使得数据库的吞吐量最大限 度地增加，相应的响应时间达到最小化。数据库性能优化的基本原则就是：通过尽可 能少的磁盘访问获得所需要的数据。性能调整与优化的过程在某种程度上来说是循环 的，因为要达到性能优化的目的，通常需要进行适当的性能调整，然后再查看优化结 果，如此反复，直到达到满意的效果为止。一个数据库应用系统的生命周期可以分成： 设计、开发和成品三个阶段。设计阶段进行数据库性能优化的成本最低，效益最大； 成品阶段进行数据库性能优化的成本最高，效益最小。 2 3 2 数据库系统性能评价指标 系统性能随特定环境的不同而变化，并受应用程序、体系结构和资源、服务器以 及并发活动的具体情况影响。数据库系统性能的判定标准依赖于性能衡量的研究。通 常评价o r a c l e 数据库应用系统的性能指标主要有系统吞吐量、数据库用户响应时间、 数据库命中率、内存使用情况以及所需的磁盘i o 量乜副。 1 0 桂林工学院硕士学位论文 _mmi i 。 ( 1 ) 系统吞吐量 吞吐量是指单位时间内数据库完成的s q l 语句数目，以每秒钟的事务量( t p s ) 表 示。为了提高应用系统的吞吐量，可以通过减少服务时间在同样的资源环境下做更多 的工作和通过减少总的响应时间使工作做得更快这两种方法来实现。 ( 2 ) 用户响应时间 响应时间是指用户从提交s q l 语句开始到获得结果集的第一行所需要的时间，应 用做出反应的时间，以毫秒或者秒表示。响应时间可以分为系统服务时间( c p u 时间) 和用户等待时间两项。也就是说，要获得满意的用户响应时间有两个途径：一是减少 系统服务时间，即提高数据库的吞吐量；二是减少用户等待时间，即减少用户访问同 数据库资源的冲突率。 ( 3 ) 数据库命中率 o r a c l e 用户进程所需的所有数据都是经过缓冲区高速缓存来存取的。用户对数 据的需求能否在内存中得到满足，给出快速的响应，可用缓冲区高速缓存命中率。 2 3 。3 数据库应用系统性能优化分析 ( 1 ) 建立合适的s q l 语句 从大多数应用系统的实例来看，s q l 查询优化数据库系统是管理信息系统的核 心，查询操作在各种数据库操作中占据的比重最大，查询速度的快慢直接影响数据库 的推广和应用，对于大型数据库来说，这一点尤其显得重要。由于查询操作在s q l 语句中代价最大，因此优质的查询语句可以大大提高应用系统的性能。 ( 2 ) 避免相关子查询 个字段同时在主查询和w h e r e 子旬中的查询中出现，那么当主查询中的字段值 改变之后，子查询必须重新查询一次。对于子查询来说，查询嵌套层次越多，效率越 低，因此应尽量避免它，若不可避免，则应在子查询中过滤掉尽可能多的行。引入临 时表可以使o r a c l e 中相关子查询的执行速度快1 0 0 倍左右。 ( 3 ) 选择联合查询的连接次序以及注意w h e r e 子句中的查询顺序 桂林工学院硕士学位论文 乡苎! ! ! ! ! i i i i ! 一i i i i 。! i | 苎 当查询涉及5 张以上的表时，f r o m 语句中表出现的顺序可能会影响连接的执行 效果汹3 。根据语句中每个表的物理大小、索引状态选择花费最低的执行路径：若是所 有的连接条件都有索引对应，则基础表就是f o r m 子句中列在最后的那个表，因为 o r a c l e 的解析器是按从右到左的顺序处理f r o m 子句中的表名的。 o r a c l e 采用自下而上的顺序解析w h e r e 子句，根据这个原理，表之间的连接必 须写在其他w h e r e 条件之前，那些可以过滤掉最大数量记录的条件必须写在w h e r e 子句的末尾，返回记录最少的索引列应写在最前面。 ( 4 ) w e b 应用框架的结合运用 在数据库的w e b 应用系统中使用s p r i n g 和h i b e r n a t e 框架的结合，使用s p r i n g 和h i b e r n a t e 这两种j 2 e e 轻量级框架，减少了数据库应用系统对内存及其他资源的 占用，使应用系统的数据处理时间减少，响应速度得到提高，可以很大程度的优化数 据库应用系统的性能。 2 4 本章小结 本章综合描述了o r a c l e 数据库应用中的主要问题，并且对数据库应用的性能优 化做了详细的分析，为后面i t 制造业管理信息系统项目的数据库部分的设计与实现 提供了理论基础。 1 2 桂林工学院硕士学位论文 第三章j 2 e e 与w e b 应用简介 3 1j 2 e e 概述 随着i n t e r n e t 计算的迅速发展，j a v a 其完全面向对象的设计风格和良好的平 台无关性，己经超越了语言本身的功能，成为了开发w e b 应用的理想平台。j a v a 平台 包括了一种用于实现j a v a 对象的语言和这些j a v a 对象的运行环境j a v a 虚拟机j v m ( j a v av i r t u a lm a c h i n e ) 。j a v a 语言的主要特点是平台无关性：在一个操作系统下开 发的j a v a 对象可以不做修改的运行在另外一个操作系统的j v m 上。 j v m 封装了各种底层操作系统在体系结构和语义上的差异，在此基础上为j a v a 对象提供了一个统一的运行环境。j a v a 对象的源代码被编译为与平台无关的中性代码 一字节码。在运行时，字节码由j v m 进行解释，被映射为真正的相关的操作系统调 用而得以执行功能。因此，只要是1 0 0 纯j a v a 语言实现的对象可以被各种具有相应j v m 的操作系统所支持。 然而，要开发基于i n t e r n e t 的企业应用系统，仅仅依靠j a v a 语言本身提供的功 能是远远不够的，大型应用系统特别是电子商务应用对现代企业的应用系统增加了复 杂性。现代企业应用系统的开发一直面临着重大挑战：一方面，现代企业应用系统面 对的是一个异构式环境啪1 ，它必须支持与已有系统的集成性和与其他系统的互操作 性；一方面，作为给客户、合作伙伴和企业内部提供信息服务的平台，现代企业应用 系统还必须具有高可用性、安全性、可靠性和可伸缩性。这些要求再加上复杂多变的 用户需求和不断伸缩的交付时间，使得企业应用系统的开发越来越困难。开发商和广 大程序员一直在努力推动和殷切期待一个成熟、标准的企业平台来简化和规范企业应 用系统的开发和部署。j a v a 技术的出现，尤其是j 2 e e ( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s e e d i t i o n ) 平台的推出正是这种努力的结果，也使得企业应用系统的开发由此变得更加 快速和方便。 s u n 公司的j 2 e e 构架是一组规