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基于l d a p 的数据访问模式的研究 【摘要】 在现代的软件开发中，面向对象的设计思想越来越被广泛应用，但是在几乎 所有的项目和产品的软件开发中，都必须涉及关系数据库的存取更新等问题。对 象由数据和行为组成，关系型数据库则是由表和它们之间的关系组成的，所以面 向对象和关系数据库这两种技术存在着不匹配问题。换言之，需要一种映射方法 来解决该矛盾，它向上提供了面向对象的方法，向下则封装了对数据库的访问。 本文结合a l c a t e l 的n g l ro a m ( n e wg e n e r a t i o nh l ro r i e r a t l o na n d m a i n t e n a n c e ) 应用系统，提出了一种基于l d a p 的统一数据访问接口，给出了统 一数据访问接口的总体架构及基于g d a i ( g e n e r a ld a t aa c c e s si n t e r f a c e ) 的 开发流程，对该接口以诸如实体映射、关系映射、功能模块等关键技术进行分析 及讨论。通过该接口，将对象信息作为一个节点存储到树状结构中，这样既能存 储信息，还能同时存储信息之间的层次和包含关系。通过x m l 的配置文件来解决 信息树和数据库的映射，自动实现两种视图之间的转换，将持久层中的信息树存 储到数据库中。这个模型能够提供持久层的全部功能，并且提供了更加清晰的信 息组织形式。最后给出了应用该技术的实例系统。 【关键字】 l d a px v i l 对象关系映射面向对象 第3 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 a b s t r a c t 】 d u r i n gt h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，t h i n k i n go fo b j e c t o r i e n t e da l r e a d y u s e dw i d e l y ，b u ts o m ep r o b l e m ss u c ha sd a t a b a s ea c c e s sa n du p d a t ei n r e l a t i o n d a t a b a s e w l l lb ea l m o s t i n v o l v e di ns o f t w a r eo r p r o j e c t d e v e l o p m e n t o n ec o n f l i c te x i s t sb e t w e e no b j e c t o r l e n t e dt e c h n i q u ea n d r e l a t i o nd a t a b a s eb e c a u s eo b j e c ti s c o m p o s e do fd a t a a n df u n c t i o n ， r e l a t i o nd a t a b a s e1 sc o m p o s e do ft a b l ea n dr e l a t i o n i no t h e rw o r d s ，o n e m a p p e df u n c t i o nw h l c hp r o v i d et h eo b j e c t o m e n t e df u n c t i o nu p w a r d sa n d e n c a p s u l a t ed a t a b a s ea c c e s sd o w n w a r d sn e e dt ob em e n t i o n e dt os o l v et h i s i n c o n s is t e n c y a l c a t e lo a m ( o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ) a p p l l c a t l o ns y s t e mi sa nd y n a m i c m a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hd e v e l o p e db a s e do nl d a pd a t aa c c e s si n t e r f a c e ， t h i sa r t i c l ed e t a i ld e s c r i b et h es y s t e mc o n s t i t u t eo fg e n e r a ld a t aa c c e s s i n t e r f a c ea n dt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fg d a i ( g e n e r a ld a t aa c c e s si n t e r f a c e ) ， g i v ed e t a i la n a l y z ea n dd i s c u s s i o nf o rs o m ek e yt e c h n o l o g ys u c ha se n t i t y m a p p i n g ，r e l a t i o nm a p p i n g ，f u n c t i o nm o d e la n ds oo n w i t ht h i si n t e r f a c e ， i n f o r m a t i o nw i l lb es e ta so n en o d et os t o r a g et od e n d r i f o r ms t r u c t u r e s oa st os a v ed a t aa n dr e f l e c ti n f o r m a t i o nr e l a t i o n f o rm a p p i n g t h ex m l c o n f z g u r a t i o nf l l ew l l lr e a l i z et h ec o n v e r s i o na u t o m a t i c a l l yd u r i n gt w o k i n do fv i e wa n ds a v ed a t af r o mi n f o r m a t i o nt r e ei np e r s i s t e n c el a y e rt o d a t a b a s e t h i sm o d e lc a ns u p p o r ta l lf u n c t i o nf o rp e r s l s t e n c el a y e ra n d p r o v i d em o r ed i s t m c ti n f o r m a t l o no r g a n i z a t i o nt y p e a tl a s t a ne x a m p l e i sg i v e nw h i c ha p p l yt h i st e c h n o l o g y k e yw o r d l d a px m lo rm a p p t n gg o 第4 页 基于l d a p 的数据1 方问模式的研究 引言 在数据访问技术不断革新的同时，新的数据访问模式也不单推陈出新，但是 它们总体的思想是面向对象和分层结构。 关系数据库和面向对象并不完全兼容。它们反映了两种不同的世界观：在数 据库中所见的全是数据：在面向对象的系统中所见的全是行为。当为数据访问寻 找一种合适的方法时，这种不匹配就成为了主要矛盾：使用对象模型，常常通过 对象之间的关系来进行访问；而根据关系理论，则通过表的连接、行列的复制来 实施数据的存取。 持久层的出现允许开发者专注于商业领域的问题，无需了解数据库的私有 实现。它可以从一个数据存储源中生成对象，并可以把数据保存到数据存储源中 去。这一层向开发人员隐藏了对象存储的细节，这实际上是构建一个层的特殊情 况，使您自己免于变化之苦。所有持久对象都使用持久层的标准接口，如果数据 存储机制改变了，只有持久层需要改变。 本文参考了l d a p 协议组，提出了一种基于l d a p 的持久层模型。将信息 作为一个节点存储到树状结构中，这样既能存储信息，还能同时存储信息之间的 层次和包含关系。关于映射，本文提出通过x m l 的配置文件，自动实现两种视 图之间的转换，将持久层中的信息树存储到数据库中。 本文的结构安排是：第一章介绍数据访问模式的概念及面临的问题。同时为 了更好的组织信息，更多支持面向对象的特性，我们参考了l d a p 的目录模型， 实现了关系模型到目录模型的自动转化。最后简要介绍基于l d a p 的统一数据 访问接口( g e n e r a ld a t a a c c e s si n t e r f a c e ，以下以g d a i 表示) 在a l c a t e l 的下一代 h l r ( h o m el o c a t m nr e g i s t e r ) 项目中的应用。第二章简单介绍l d a p 协议组和 l d a p 协议的关系，详细描述了l d a p 协议的四个基本模型。然后给出持久层的 概念，引出g d a i 的特性及其现实意义。第三章对g d a i 的功能及总体构架进行 了阐述，指出了g d a i 对当前开发流程及系统构架的影响，并且详细给出了其内 部的工作流程。第四章介绍了g d a i 的关键技术及实现细节。第五章描述了g d a j 在a l c a t e l 公司的n g h l r ( n e wg e n e r a t i o nh o m el o c a t i o nr e g i s t e r ) o a m 项目 中的实施情况，使读者对g d a i 的使用有了一个直观的理解。第六章总结g d a i 优缺点，并且提出了新的期望。 第5 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 第一章数据访问模式概述 1 1 数据访问模式研究的背景 在数据库出现的早期，开发人员只需要了解正在使用的数据库产品的详尽知 识。但数据库产品和技术发展很快，从关系数据库到非关系数据存储区( 如电子 邮件和文件系统) ，数据访问技术必须始终追随技术的飞速变化。并且，随着客 户端服务器及多层应用程序结构的出现，现在开发人员必须了解多种数据访问 技术。大多数开发人员花了数年时间学会了许多缩写词所对应的技术，例如，j d b c ( j a v ad a t ab a s ec o n n e c t i v i t y ) 、o d b c ( o p e l ld a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 和 a d o ( a c t i v ed a t ao b j e c t ) 。现在m m r o s o r 已经推出n e t 框架，并且，随 之还有另外一项新的数据访问技术：a d o n e t 。 面对这么纷繁复杂的访问接口，如果才能找到一种有效的，便捷的，相对稳 定的数据访问模式一直是困扰软件开发的一个关键问题。在面对对象技术深入人 心的今天，希望能够摆脱数据库的关系模型，能够在实体模型基础上开发我们的 应用程序。 1 2 数据访问模式研究的现状 在分层的软件结构中，业务逻辑层代表了业务数据和业务逻辑。域对象位于 业务逻辑层，实体域对象代表应用运行时的业务数据，它存在于内存中，过程域 对象代表应用的业务逻辑。数据库用于存放永久性的业务数据。 业务数据在内存中表现为实体域对象形式，而在关系数据库中表现为关系数 据形式。数据访问代码负责把实体域对象持久化到关系数据库中，数据访问经过 不断的变化，出现了几种不同的数据访问模式。 1 ) 业务逻辑和数据访问耦合 在过程域对象中，业务逻辑和数据访问代码混杂在一起。可以说这个数据访 问的最原始的模式。这种结构使得业务逻辑交得混乱，而且很难维护，通用性很 差。很多老的系统就是基于这种数据访问模式，参见图卜l 。 第6 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 l l 表示层 一 j l 业务逻辑层 匡引燃鳓匍 jl i 数据库 l 图1 1 业务逻辑和数据访问耦合 2 ) 主动域对象模式 由实体域对象负责自身的数据访问细节，这种实体域对象也被称为主动域对 象，参见图1 2 。e j b 中的b m p 就采用了主动域对象模式。 表示层 j 王 业务逻辑层 ( 数据库访问细节) fl 业务逻辑 j 工 数据库 图i - 2 主动域对象模式 3 ) 对象关系映射模式 在单独的持久化层由对象关系映射中间件封装数据访问细节，参见图1 3 。 o r m ( 0 b j e c t r e l a t l o n a lm a p p e r ) 中间件提供对象关系映射服务，当向数据 库保存一个域对象时，把业务数据由对象形式映射为关系数据形式；当从数据库 第7 页 摹于l d a p 的数据访问模式的研究 加载一个域对象时，把业务数据由关系数据形式映射为对象形式。 i数据映射层 l负责持久化数据 丁亡 l数据库 i 图1 - 3 对象关系映射 1 3 数据访问模式研究的挑战 1 ) 面向对象技术和传统关系模型的不匹配 关系数据库和面向对象并不完全兼容。它们反映了两种不同的世界观：在 r d b m s ( r e l a t i o n a ld a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ) 中所见的全是数据；在面 向对象的系统中所见的全是行为。面向对象的模型比较适合于具有以下特点的系 统：系统中含有复杂的行为和特定于状态的行为，并且数据在其中处于次要位置； 或者系统中的数据可以按照自然的层次通过导航来进行访问( 例如物料单) 。 许多信息都存储在关系数据库中，而如果面向对象的应用程序要访问这些数 据，就需要能够对r d b m s 进行读写操作。此外，面向对象的系统经常需要与 非面向对象的系统共享数据，这就需要将r d b m s 作为共享机制。 虽然面向对象的系统和关系型系统具有一些共同的特点( 在概念上，对象的 属性与实体的列相似) ，但是它们之间的根本差异给系统间的无缝集成造成了很 大的困难。 2 ) 新的模式带来的新的问题 新的模式在带来新的思想的同时，也带来了很多新的问题。新的模式因为建 立在老的访问技术上，对程序员提出了新的要求。传统的思想和新的模式之间也 会发生冲突。各个产品的相对不成熟以及各种规范的不统一，造成了在开发模式 第8 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 的混乱局面。 3 ) 现有对象关系映射组件的不足 目前已经存在很多的o rm a p p i n g ( o b j e c t o r i e n t e dm a p p i n g ) 组件用于 解决面向对象和关系数据之间的不一致问题和。比如，在j a v a 世界里比较有名 的有o r a c l e a st o p l m k 和开源的h i b e r n a t e ，在n e t 平台上有n h l b e m a t e ， d a m o b j e e t s 等组件。但是现有的组件的对面向对象数据的表现能力还不够丰富， 对面向对象的特性还不能够全面地支持。如h i b e r n a t e 虽然功能很强大，支持各 种关系模式，而且还有比较灵活的h q l 查询语言。但是它仍然脱离不了繁琐的 关系数据设计和复杂的关系映射，如果不是经验丰富的专业人员很难使用，因为 光是手动编写x m l 映射配置文件就很让你头疼。由于n e t 优秀的r e f l e c u o n 机 制，使得n e t 平台的o rm a p p i n g 组件一般都可以自动的解析持久化类型的结 构，自动的产生映射文件甚至是自动产生和维护数据库结构。d a t a o b j e c t s 组件 可以自动的创建数据库中的表结构，使用很方便，但是查询数据很不方便，不支 持类似于s 0 l 的查询语言。 本文提出了一种基于l d a p 的数据访问模式，称为统一数据访问模式。把 基于这种模式的实现称为g d a i 。l d a p 中条目的组织一般按照地理位置和组织 关系进行组织，非常直观。g d a i 会将业务数据作为一个节点存储到目录结构中， 这样既能存储信息，还能同时存储信息之间的层次和包含关系。关于映射，本文 提出通过x m l 的配胃文件，自动实现两种视图之间的转换，将持久层中的信息 树存储到数据库中。 由本人参与丌发的阿尔卡特n g h l ro a m 应用系统就大量采用g d a i ，解 决了数据面向对象和数据存取的问题，隔离o a m 的业务逻辑和数据库，所有的 数据持久工作都交由g d a i 实现。o a m 业务逻辑的开发人员只要在l d a p 的信 息模型基础上开发应用，而不用关心数据库的变化。这样使得业务逻辑变得更加 清晰，更易于维护和修改，实现了业务逻辑的稳定性和通用性。有关数据访问的 性能优化，也只需要由更加专业的数据库设计人员在g d a i 中实现，所以应用的 数据操作性能也得到了保障。 第9 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 第二章l d a p 协议及持久层技术 2 1 目录 目录是一种专门的数据库，它服务于各种应用程序，包括l d a p ( l i g h t w e l g h t d i r e c t o r ya c c e s sp r o t o c 0 1 ) 目录和基于x 5 0 0 的目录。这些目录都是通用的 标准的目录，它们不适合于特定的操作系统。 不管她们知不知道这里的目录是什么意思，大多数人熟悉各种各样的目录， 像电话簿、黄页、电视指南、购物目录和图书馆卡片目录。我们把这一类目录归 为日常目录。 虽然目录也被称为特殊的数据库，但它不同于真正的数据库。目录的大部分 操作为读操作。假如你的应用程序要写大量的数据，你应该考虑选择使用数据库 来实现。目录支持相对简单的事务处理，相反，数据库被设计成处理大量的各种 各样的事务处理。假如你的应用要求这种重负荷的事务支持，你该选择数据库而 不是目录。另一方面，假如你的应用不要求大负荷事务处理，而是偶尔写一些 简单的事务信息，选择目录会更有效更简单。 2 2l d a p 协议的发展 近几年，随着l d a p 技术的兴起和应用领域的不断扩展，目录服务技术成为 许多新型技术实现信息存储、管理和查询的首选方案。 l d a p 协议从1 9 9 3 年批准，产生了l d a pv i 版本，随后于1 9 9 7 年发布了 第三个版本l d a pv 3 ，它的出现是l d a p 协议发展的一个里程碑性标志，它使 l d a p 协议不仅仅作为x 5 0 0 的简化版，同时提供了l d a p 协议许多自有的特性， 使l d a p 协议功能更为完备，具有了更大的生命力。 2 3l d a p 的基本模型 数据访问接口的基本模型借鉴了l d a p 的基本模型，事实上两者非常地相识。 l d a p 的基本模型分为四个：信息模型、命名模型、功能模型，安全模型。每个 模型描述了组织，定位，操作，安全的各个方面。 第l o 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 2 3 1 信息模型 在l d a p 中信息以树状方式组织，在树状信息中的基本数据单元是条目， 而每个条目由属性构成，属性中存储有属性值；l d a p 中的信息模式，类似于面 向对象的概念，在l d a p 中每个条目必须属于某个或多个对象类( o b j e c tc l a s s ) ， 每个对象类由多个属性类型组成，每个属性类型有所对应的语法和匹配规则；对 象类和属性类型的定义均可以使用继承的概念。每个条目创建时，必须定义所属 的对象类，必须提供对象类中的必选属性类型的属性值，在l d a p 中一个属性 类型可以对应多个值。如图2 - 2 表示的属性结构。 通常，条目中的信息说明真实世界的对象，如果你看到一个典型的目录，就 会发现数以千计的条目与人、部门、服务器、打印机等组织中的真实对象相符合。 条目由属性集合组成，每个属性说明对象的一个特征。每个属性有一个类型 和一个或多个值，属性类型说明包含在此属性中的信息的类型，而值包含实际的 数据。如图2 1 表示的是描述人的一个条目：具有人的全名、姓、电话号码、电 子邮件地址等属性 属性类型 c r l ： s n ： t e l e p h o n e n u m b e r m u l l 属性值 z h a n gs a n z h a n g + 2 28 9 8 3 2 2 2 l 7 h a n a e a n ，a i t pm m 图2 - 1 属性表示 图2 - 2 属性结构 第1 1 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 2 3 2 命名模型 2 3 2 1l d a p 命名模型 l d a p 命名模型定义用户如何组织和引用数据。l d a p 命名模型提供的灵活 性，使用户可以用一种易于管理的方式把条目放入目录。例如可以创建一个条目， 其中保存描述组织中人的信息的所有条目。 在l d a p 中每个条目均有自己的d n 和r d n 。d n ( d n = d x s t m g m s h e d n a m e ) 是该条目在整个树中的唯一名称标示，r d n ( r e l a t i v e d i s t i n g u i s h e d n a g t e ) 是条目在父节点下的唯一名称标示，如同文件系统中，带路径的文件名就是d n ， 文件名就是r d n 。l d a p 的命名模式定义了如何e n t r y 表以及如何组织。目录款 目以一种树形的结构进行组织，这一树形结构被称为d i t ( 目录信息树，d i r e c t o r y i n f o r m a t i 0 1 1 t r e e ) 。在这一树形结构中，款目按照唯一标示名d n 来组织。d n 由 一系列的相对唯一标示名r d n 组成。在d i t 中，每一个d n 相当于从d i t 的根 开始，到各个e n t r y 的一条唯一分支。 2 3 2 2 命名为什么重要 命名模型是为目录中的每个条目给出一个唯一的名称。在l d a p 中，使用 d n 来唯一标识条目，d n 在d r r 中必须是唯一的。一个d n 由一系列的r d n 组成，从左到右排列，对应命名的条目逆向到达树的顶端。 在r d n 中，有一些经常使用的属性名，这些属性名在l d a p 的命名规则中 定义并被广泛使用： 字符串( 属姓名)所代表的含义 c n l s t o o u c s t r e e t c o m m o n n a m e l o c a l i t y n a m e s t a t e o r p r o v l n c e n a m e o r g a n i z a t i o n _ n a m e o r g a n i z a t i o n a l u n i t n a m e e o u n t r y n a m e s t r e e t a d d r e s s 第1 2 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 d c d o m a i n c o m p o n e n t u i du s e r i d 其中d c 就是一个记录的所属区域，o u 就是一个记录的所属组织，u i d 就 是这个记录的名字。 又比如对于学校的组织结构，可以想象这样的一个情况：你要拜访另外一个 系的一个老师，你怎样才能找到他呢? 首先你知道那老师的所属的系和他的姓 名，也许你可以根据这些信息顺利的找到那位老师，但是也许你会遇到意想不到 的情况。比如说同一个系中有两位同名同姓的老师，在这样的情况下，必须提供 更多的信息才能确认哪一位老师是你要找的。性别、住址、电话，或者干脆你逐 个拜访这两位老师，通过直接的接触才能确定你要找的那位老师。这个过程是繁 琐的，但也说明一个问题：也许在现实世界中通常会用姓名去拜访某位陌生的老 师，但是这个可能不是最高效的。如果每一个老师都有一个唯一的工号，通过这 个工号，就能很快得找到相应的老师。 用工号来唯一代表一位老师，就保证在个系中没有两个有相同工号的老 师。l d a p 树结构也有这样的要求，在兄弟条目间( 他们拥有共同的直接父条目) ， 每个r d n 必须是唯一的。由于这个规则在条目树中递归有效，所以没有两个条 目有相同的d n 。如果你尝试添加两个有相同名字的条目，目录服务器将拒绝你 的第二个条目，这和u n 很相似。 需要注意的是只有拥有共同直接父条目的r d n 必须唯一。比如在不同的系 中，有两位同名同姓的老师，这个并不会引起什么误会。这样的情况下，我们还 是可以用姓名作为老师的标示。但是一旦有一天，新来了一位老师，他的名字正 好和另一位的老师的姓名一样，我们的唯一性就被打破了。所以一个系统必须能 够实现考虑到目录组织的情况并选择合适的r d n 。 2 3 3 功能模型 在l d a p 中共有四类操作：查询类操作、更新类操作、认证类操作、其它 操作。 变化是绝对的。没有的记录被创建，已有的记录被修改或者被删除。读取一 条记录来获得他的详细信息，根据某个条件来查询一批记录。 1 ) l d a p 查询类操作 查询类操作允许用户搜索目录并取回目录数据，有两个查询操作：查询和比 较。 查询操作用来在目录中搜索条且并取出单个目录条目。l d a p 没有读操作， 第1 3 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 当需要读取某条目时必须使用一种特殊格式的查询操作，其中限定了你要取回的 条目内容。另一种查询类操作是比较操作，它用于检查某条目是否包含某个属性 值，如果条目有此值，则比较结果为真，否则比较结果为假。 2 1l d a p 更新类操作 l d a p 更新类操作包括四种操作：添加、删除、修改和重命名( 即修改m d n ) ， 这四种操作定义了在目录中操作数据的方式。 ( 1 ) 添加操作 添加操作创建新的目录条目，它的后两个参数：要创建的条目的分辨名d n 和新条目中包含的属性属性值对的集合。为了使添加操作成功，必须满足以下 四个前提条件：新条目的父条目必须已经存在，不能存在同名( 分辨名) 的条目， 新条目必须与有效的模式( s c h e m a ) 相一致，访问控制必须允许执行此操作。 ( 2 ) 删除操作 删除操作只需指明要删除的条目d n 。只能删除目录的叶节点，即不支持删 除子树。删除一经进行无法恢复。为了使删除操作成功，必须满足以下两个前提 条件： 新条目的父条目必须已经存在并且访问控制必须允许执行此操作。 ( 3 ) 修改操作 修改操作除指明操作的条目d n 外，还包括l d a p m o d 结构数组。其中每个 数组元素是一个修改动作，记录修改的操作类型和操作数据。修改操作功能强大 并能完成对条目的属性类型和属性值的修改操作。 2 3 4 安全模型 l d a p 中的安全模型主要通过身份认证、安全通道和访问控制来实现。 身份认证在l d a p 中提供三种认证机制，即匿名、基本认证和s a s l ( s i m p l e a u t h e n t i c a t i o na n ds e c u r el a y e r ) 认证。匿名认证即不对用户进行认证，该方法 仅对完全公开的方式适用：基本认证均是通过用户名和密码进行身份识别，又分 为简单密码和摘要密码认证；s a s l 认证即l d a p 提供的在s s l ( s e c u r i t ys o c k e t l a y e r ) 和t l s ( t r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t y ) 安全通道基础上进行的身份认证， 包括数字证书的认证。 通讯安全在l d a p 中提供了基于s s 坍l s 的通讯安全保障。s s l ，t l s 是基 于p k i ( p u b h ck e yi n f r a s t r u c t u r e ) 信息安全技术，是目前i n t e m e t 上广泛采 用的安全服务。l d a p 通过s t a r t t l s 方式启动t l s 服务，可以提供通讯中的数 据保密性、完整性保护：通过强制客户端证书认证的t l s 服务，同时可以实现 对客户端身份和服务器端身份的双向验证。 第1 4 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 虽然l d a p 目前并无访问控制的标准，但从一些草案中或是事实上l d a p 产品的访问控制情况中不难看出：l d a p 访问控制异常的灵活和丰富，在l d a p 中是基于访问控制策略语句来实现访问控制的，这不同于现有的关系型数据库系 统和应用系统，它是通过基于访问控制列表来实现的，无论是基于组模式或角色 模式，都摆脱不了这种限制。 在使用关系型数据库系统开发应用时，往往是通过几个固定的数据库用户名 数据访问库。对于应用系统本身的访问控制，通常是需要建立专门的用户表，在 应用系统内开发针对不同用户的访问控制授权代码，这样一旦访闯控制策略变更 时，往往需要代码进行变更。总之，关系型数据库的应用中用户数据管理和数据 库访问标识是分离的，复杂的数据访问控制需要通过应用来实现。 对于u ) a p ，用户数据管理和访问标识是一体的，应用不需要关心访问控制 的实现。这是由于在l d a p 中的访问控制语句是基于策略语句来实现的，无论 是访问控制的数据对象，还是访问控制的主体对象，均是与这些对象在树中的位 置和对象本身的数据特征相关。 在l d a p 中，可以把整个目录、目录的子树、制定条目、特定条目属性集 或符合某过滤条件的条目作为控制对象进行授权；可以把特定用户、属于特定组 或所有目录用户作为授权主体进行授权；最后，还可以定义对特定位置( 例如i p 地址或d n s 名称) 的访问权。 2 4 持久层概要 所谓“持久层”，也就是在系统逻辑层面上，专注于实现数据持久化的一个 相对独立的领域( d o m a i n ) 。之所以要独立出一个“持久层”的概念，而不是“持 久模块”、“持久单元”，也就意味着在系统架构中，存在一个相对独立的逻辑 层面，专注于数据持久化逻辑的实现。与系统其他部分相对而言，这个层面拥有 一个较为清晰和严格的逻辑边界。 提供一个持久层，可以从一个数据存储源中生成对象，并可以把数据保存 到数据存储源中去。这层向开发人员隐藏了对象存储的细节，这实际上是构建 一个层的特殊情况，从而免于变化之苦。所有持久对象都使用持久层的标准接口， 如果数据存储机制改变了，只有持久层需要改变。 一个持久层必须提供下面的功能：持久层提供必要的方法，通过构造s q l 代码提供c r u d 操作，提供属性映射方法，为对象数据值进行类型转化：访问表 管理器，提供对事务管理器的访问，通过联接管理器联接到数据库。同时持久层 也有助于提供适当的变更管理，并提供唯一的对象标识。 第1 5 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 2 5 持久层的优势 1 1 应用逻辑与数据逻辑相分离 软件系统的研发过程中，贯穿了技术层面和业务层面的代码实现过程。程序 逻辑必须结合业务领域内相应的数据和系统资源，反映出特定的业务逻辑。对于 一个业务系统而言，系统研发的目标是为特定业务提供支持，业务逻辑往往是系 统实现的核心。此时，将业务逻辑与数据访问逻辑相分离就尤为重要。 2 1 隔离数据源，可以很方便的转换数据库 利用持久层可以将业务层与数据存储隔开，开发人员不需要关心实际存储的 方式，如果需要把s q ls e r v e r 数据库换成o r a c l e 数据库，只需要修改配置文件 就可，不需要修改程序。 3 1 摆脱了硬编码的s q l 语句的束缚。 一个相关的问题是应用程序中的s q l 代码( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) 。 使用s q l 代码使程序与数据库设计耦合在一起，减少了程序的可维护性和升级能 力。其问题在于无论什么时候数据库发生改变，可能仅仅是表、列改名或发生移 动，均必须修改程序代码。另一个p e r s i s t e n c e 层可以使用的更好的办法是：基 于数据字典的信息生成动态s q l 语句。 4 1 提高学习开发效率，降低开发成本。 在使用持久层之后，我们将不需要再浪费太多的时间在数据库存储上了。持 久层框架已经把数据库转变成了我们熟悉的对象，我们将只需要了解面向对象开 发就可以实现数据库应用程序的开发。 5 ) 简化代码，提高性能 通过建立持久层系统，能够大量减少程序开发代码，开发数据层就比较简单， 减少出错机会。 通过c a c h e 的实现，能够对性能进行调优，实现持久层分隔了实际数据存储 和业务层之间的关系，能够对每一层进行单独跟踪，增加了性能优化的可能。 2 6 持久层的技术要求 2 6 1 性能 在将对象分解为数据以及将数据组合为对象时务必要仔细考虑。在某些数据 吞吐量既大而且又比较关键的系统中，上述问题通常是导致访问层中存在设计缺 第1 6 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 陷致命伤。 2 6 2 支持更多的面向对象的特性 对于那些利用关系数据库建造系统并谙熟对象技术的人员来说，惯常的做法 是调整对象模型以利于存储到关系型系统中，以及更改关系模型以便于更容易地 存储对象。虽然常常需要一些微小的改动，但一个设计良好的访问层能够将对象 和关系模型的设计限制降至最低。 2 6 3 可扩展性 访问层是一个白盒框架。如果该框架中需要某些功能，应用程序开发人员可 以对其做出相应扩展。访问层一般不需要扩展，就可以支持6 5 到8 5 的应用 程序数据存储要求。如果访问层没有设计为可扩展框架，那么要达到应用程序数 据存储要求的最后3 5 到1 5 将会非常困难，并且代价很高。比如说复杂的查 询，必须提供相应的接口来支持其操作。 2 6 4 简单高效的配置 为了实现对象模型和关系模型的映射，我们需要提供配黄信息，一般以x m l 文件的格式来书写。为了表达各种映射关系，需要设计一些语法，但是这些语法 有的时候可能会变得很晦涩，所以一个好的持久层，应该有相对简单的配置信息 的方式。 2 7 现有产品的分析 由于l d a p 的目录模型清晰直观，更趋向面对对象的设计思想，所以有很 多项目在其基础上进行进一步的研究，将其思想衍生到其他的领域，提供不同的 数据访问模式。在这些项目中，也不乏已经非常成功的产品。o c t e ts t r i n g 公司就提供了一个产品t h eo c t c t s t r i n gv i r t u a ld l r e c t o r ye n g i n e ( v d e ) 。这个中 间键可以同步多种数据源，并且向上提供虚拟实体对象，这个实体有多个属性组 成，并且有一个d n 来标示。v d e 能将基于l d a p 的查询请求转化成s q l 语句， 并且支持读写。 通过v d e 这个中间键，一个传统的d b m s 的行为和一个l d a p 服务没有任 何分别。我们可以同时享受到l d a p 在信息组织控制方面的优势，同时也能保 留关系数据库在存储数据的灵活性和高效性。v d e 的出现，使得企业用户能够 第1 7 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 很好地保护他们在d b m s 的投资，并且引入了一种全新的数据访问模式。v d e 同时提供了灵活的配置工具，可以很方便的进行虚拟实体的生成，映射，以及对 数据库结构的显示。用户可以在图形界面下完成大部分的配置任务。如图2 3 ： l d a p ) m l 图2 - 3 o d e 概况 j d b c ， 关系数据库 l d a p 目录服务 但是该系统与a l c a t e l 开发的统一数据访问接口相比较，还存在如下的缺点： 1 ) v d e 不提供实现数据自动持久化的公用接口，不能引入到新的应用开发 中。它可作为不同数据源的统一访问工具，但是并不提供编程接口。 2 ) v d e 主要偏向于读操作，包括读取单个记录或查询多条记录，不支持读 写操作和大批量的数据操作。v d e 主要是在图形界面下操作虚拟实体，应用并 不提供事务、缓存、并发控制等特性。 3 ) v d e 主要配置资源信息和虚拟实体的组成信息，对软件本身的配置比较 简单，这也主要是受产品定位的限制。 4 ) v d e 是一个软件产品，并不是一个开源项目。你不能在它的基础上进行 再开发，提供新的特性来满足新的项目需要。 第1 8 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 第三章统一数据访问接口的体系结构 3 1g d a i 的功能 g d a i ( g e n e r a ld a t a a c c e s si n t e r f a c e ) 隔离了业务逻辑和数据源，向上提供 面向对象的接口和基于目录结构的视图，保持了业务逻辑的相对稳定，向下实现 跨数据库平台移植，提供了高效灵活的配置管理。 g d a i 是介于业务逻辑和数据库之间，实现数据逻辑的功能层。在一个基于 w e b 的应用中，g d a i 的所处的位置如图3 1 所示： 图3 - 1w e b 应用构架 各个功能层的作用如下： 1 ) 表示层：表示层主要用于显示，控制页面的转换和请求的提交。 2 ) 业务层：主要是实现业务规则，并调用g d a i 提供的接口，实现数据的 操作。 3 ) g d a i ：主要是向上提供数据持久化需要的基本接口，提供基于l d a p 目录模型的数据视图，实现持久类和数据库的映射，管理系统资源，提供灵活的 配置管理。 4 ) 工具或者辅助类：为各个功能层提供公用的工具。由于它是独立于各个 层次，所以它不受多层结构要求互相独立的原则，可以被各个层次共享使用。 第1 9 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 3 2 基于g d a i 的开发流程 g d a i 的出现也改变了我们的开发流程上。不用写繁琐的s q l 语句，取而 代之是g d a i 运行所需要的映射信息和配置信息。程序开发人员需要参与的活动 和g d a i 提供的功能可以从图3 2 中一目了然。 统 在业务逻辑中调用g d a i 一诬肛一、 、q 、“- 谥用 使用 、 映射目录节点到对象 获得资源 久b o 映射三二记录 解析目录节点和关系表的映解析实体组成信息 射信息 图3 2 应用开发人员和g d a i 所参与的活动图 在图3 2 中我们看到，应用开发人员需要配置g d a i 运行需要的信息。这些 信息必须以x m l 格式提供，而且必须严格遵循g d a i 定义的x s d ( 定义x m l 文 件格式) 。在这里我们并不涉及数据库的定义，所有数据库的设计工作并不受到 新的开发流程的影响。需要定义的信息分为三类，它们是： 1 ) 实体对象的组成信息 第2 0 页 吝 基于l d a p 的数据访问模式的研究 所有的信息都是存储在数据表中。我们可以认为一条数据库记录是一个实 体，它有多个属性组成。实体中的每一种属性是关系表的一个字段。有些属性对 于这个实体是必需的，有些属性对于这个实体是可选的，这个就如同数据库记录 的非空字段和可选字段。 2 ) 目录节点到关系表的映射信息 关系表其实是同一类信息的集合，它表示了具有相同属性的一类信息的存贮 位置。在l d a p 的目录模型中，同一类信息被存储到一个节点下面，成为这个 节点的子节点，而且每一条子节点都有一个自己的名字，称为d n ( d l s t i n g u l s h n a m e ，识别名) 。只要我们知道一个确切的识别名，我们就可以定位到这个节点， 即找到这条记录。 3 ) 资源信息 既然g d a i 已经将业务逻辑和数据库隔离了，那么所有的有关数据库的连 接，事务的使用等操作将由g d a i 代理。我们所要做的就是提供这些信息，使得 g d a i 通过这些信息能够顺利地与数据库对话。另外，所有的有关g d a i 性能的 配置信息也包括在内。比如为了提高性能而使用的缓存策略等。 当应用开发人员提供了这些信息后，g d a i 将运行在业务逻辑层和数据源之 间。那它们之间是怎么发生联系的呢? g d a i 提供了一些通用的接口，通过显式 的调用这些接口，g d a i 数据就能实现持久化数据的功能了。 在图3 - 2 中可以看到，除了应用开发人员所参与的活动外，其他的活动都是 g d a i 完成的。这些活动主要分为解析配置信息和持久化数据。 1 ) 解析配置信息是g d a i 启动时完成的。应用开发人员提供了实体的组成 信息，目录节点和关系表的映射信息和资源信息。g d a i 在初始化的时候，首先 读取这些信息，然后在内存中画出相应的目录树，定义每个节点可以存储的信息 结构以及每个节点所对应的关系表。这个目录树就是我们操作的数据模型，它是 建立在关系结构的上层视图，直观地反映了实体间的组织结构。所有的初始化工 作完成后，将生成个数据库客户端，它是一个全局对象，并且通过这个全局对 象可以获得初始化后所有配置信息的引用。 2 ) 持久化数据是g d a i 的最重要的功能。当应用开发人员在他们的业务逻 辑中显示地调用g d a i 提供的接口，直到事务提交或是同步缓存到数据库，所有 本次在内存中进行的修改都将同步到数据库中。应用开发人员需要定义事务的边 界，使得g d a i 能够确定哪些实体需要同步。g d a i 会遍历本次操作的实体，并 根据初始化得到的配置信息来生成动态的s q l 语句，并通过数据库连接提交给 数据库。这些过程相对于业务逻辑都是透明的，业务逻辑只需要关心操作的节点 和设计的实体信息。 第2 1 页 基于l d a p 的数据访问模式的研究 3 3g d a i 的构架 3 3 1 总体构架 g d a i 将功能模块化提供了以下的主要模块。： 1 ) 完成基本的g r u d ( 创建，读取，更新，删除) 的模块，并且包括了会 话，