王洋

摘要：該文主要是針對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中遇到實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性的問題，分別結(jié)合關(guān)系型和非關(guān)系型兩大類數(shù)據(jù)庫技術(shù)，介紹解決實(shí)體屬性可變性問題的解決方法：關(guān)系弄的解決方案是改行為列和使用兩個(gè)關(guān)系實(shí)體，非關(guān)系型的解決方案是采用HBase模型和MongoDB模型。這些方案為開發(fā)用戶的數(shù)據(jù)需求提供多種可選方案，極大地為用戶提供了方便。

關(guān)鍵詞： 實(shí)體動(dòng)態(tài)屬性；數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；關(guān)系數(shù)據(jù)庫；非關(guān)系數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）05-0009-02

1 問題的提出

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)已廣泛存在于各個(gè)軟件應(yīng)用中。任何移動(dòng)應(yīng)用和系統(tǒng)都離不開數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的復(fù)雜性給它們的開發(fā)帶來了困難和挑戰(zhàn)。

在現(xiàn)實(shí)生活中，社會現(xiàn)實(shí)中的萬事成物都是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。隨著時(shí)間的推移和事情的發(fā)展，各種實(shí)體都會發(fā)展變化，具體體現(xiàn)在實(shí)體屬性的變化上，因此，我們稱之為實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性[1]。例如，在一款銀行績效考核系統(tǒng)中的客戶經(jīng)理實(shí)體，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，客戶經(jīng)理的其考核內(nèi)容也會發(fā)生變化，會有存款業(yè)績、貸款業(yè)務(wù)、基金業(yè)績、是否投訴等不斷增加，也會產(chǎn)生相對應(yīng)的業(yè)績數(shù)值，這些不斷業(yè)績都稱為該客戶經(jīng)理實(shí)體的動(dòng)態(tài)性，詳情如表1客戶經(jīng)理實(shí)體2017年1月份業(yè)務(wù)需求表所示。

在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)中，固定數(shù)量的、明確的實(shí)體屬性，有利于軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)人員進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。但是，動(dòng)態(tài)屬性的實(shí)體，由于實(shí)體屬性的個(gè)數(shù)未知，屬性名稱未知，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，隨時(shí)增添新的屬性，因此，給項(xiàng)目開發(fā)人員帶來了困難和挑戰(zhàn)。筆者在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方面經(jīng)過長期的實(shí)踐，探索出了針對該問題的實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中的解決方法，希望對有相同需要的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員或軟件開發(fā)人提供一點(diǎn)參考價(jià)值。

2 定義相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的，是對數(shù)據(jù)對象的一個(gè)靜態(tài)描述。為了便于說明，還以上述績效考核系統(tǒng)中的客戶經(jīng)理實(shí)體為例進(jìn)行描述。該客戶經(jīng)理實(shí)體包括存款業(yè)績、貸款業(yè)務(wù)、基金業(yè)績、是否投訴等屬性，其在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中可以定義成相關(guān)字段，具體詳細(xì)結(jié)構(gòu)描述如下：

Create Table ClientManager（

CName nvarchar（50）， //姓名字段

CDeposit decimal（18， 2）， //存款業(yè)績字段

CLoan decimal（18， 2）， //貸款業(yè)績字段

CFund decimal（18， 2）， //基金業(yè)績字段

CIsComplain nvarchar（2）， //是否投訴字段

... //未知屬性字段

）

很顯然，由于實(shí)體未知屬性的存在，上述結(jié)構(gòu)中的字段不明確，這樣的設(shè)計(jì)在目前的數(shù)據(jù)庫技術(shù)中不能得以實(shí)現(xiàn)。

3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中實(shí)體的設(shè)計(jì)方法

目前，市場要流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫門類眾多，有甲骨文公司的Oracle、MySQL，有微軟公司的SQL Server，還有針對移動(dòng)應(yīng)用的SQLite。下面針對上述實(shí)體的動(dòng)態(tài)屬性問題，給出兩種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的解決方法。

3.1 采用改行為列

為了改變上述字段不明確的問題，從表1中可以看出是二維表中的字段不明確，采用以行來代替列的形式，就可以把未知的列的值作為一條記錄存儲于表中，這樣，就可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)滿足字段的增加或減少，解決該問題。但是，這樣需要解決兩個(gè)問題，一個(gè)是屬性名的問題和另一個(gè)屬性值的問題。因此，行轉(zhuǎn)為列的形式中，二維表中需要屬性名和屬性值兩列。具體的在客戶經(jīng)理實(shí)體中，定義為經(jīng)理姓名、業(yè)績名稱和業(yè)績額，具體詳細(xì)結(jié)構(gòu)描述如下：

Create Table ClientManager（

CName nvarchar（50）， //經(jīng)理姓名

CAchieveName nvarchar（50）， //業(yè)績名稱字段

CAchieveValue nvarchar（50） //業(yè)績額字段

）

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，客戶經(jīng)理的實(shí)體二維表中的業(yè)績和業(yè)績額從以行的形式轉(zhuǎn)為以列的形式，但是，表中的記錄數(shù)據(jù)增加，其具體形式如表2客戶經(jīng)理實(shí)體行轉(zhuǎn)成列后的樣式表所示。

3.2 采用兩個(gè)關(guān)系實(shí)體

采用行轉(zhuǎn)為列的方式能夠適應(yīng)簡單屬性值全都一個(gè)數(shù)據(jù)類型的動(dòng)態(tài)屬性的問題，比如，例子中的業(yè)績額全為數(shù)值類型，開發(fā)人員在進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)功能時(shí)可以進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算。但是，如果屬性不是一個(gè)統(tǒng)一的類型，比如例子中的業(yè)績額有數(shù)值類型的，還有字符類型的。這種情況下，程序開發(fā)人員，在進(jìn)行數(shù)據(jù)取值時(shí)，要有目的的進(jìn)行運(yùn)算，而在例子中屬性值的數(shù)據(jù)類型不明確，給開發(fā)人員帶來了麻煩。解決這種復(fù)雜的情況，可以增加一個(gè)實(shí)體表對屬性值的取值詳細(xì)信息進(jìn)行描述，而將在該實(shí)體中將上一個(gè)實(shí)體的屬性名作為外鍵，這樣，就能夠保證數(shù)據(jù)的一致性。在例子中，在客戶經(jīng)理實(shí)體的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)業(yè)績設(shè)置實(shí)體，其字段有業(yè)績名稱、業(yè)績額的取值類型、業(yè)績額的取值長度、業(yè)績額的取值精度，具體表述所下：

Create Table AchieveSet（

AchieveName nvarchar（50）， //業(yè)績名稱字段

AValueDataType nvarchar（50）， //業(yè)績額的取值類型

AValueLength int， //業(yè)績額的取值長度

AValuePrecision int //業(yè)績額的取值精度

）

綜上所述，通過行轉(zhuǎn)列的方式，解決屬性值同一類型的動(dòng)態(tài)屬性問題；通過兩個(gè)實(shí)體來解決屬性值非同一類型的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)屬性問題。程序開發(fā)人員可以根據(jù)不同的需求，采用不同的方法對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。

4 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)體的設(shè)計(jì)方法

隨著技術(shù)的發(fā)展，對半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，出現(xiàn)了NoSQL數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展。下面結(jié)合非關(guān)系數(shù)據(jù)技術(shù)，給出兩種解決動(dòng)態(tài)屬性問題的解決方法。

4.1 采用HBase模型

HBase是一個(gè)分布式的，面向列族進(jìn)行存儲的數(shù)據(jù)庫[4]。在HBase數(shù)據(jù)庫中，動(dòng)態(tài)屬性可以采用它的數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。定義一個(gè)屬性列族，而在該列族中根據(jù)需要可以任意動(dòng)態(tài)放入子列即可。具體操作是定義一個(gè)客戶經(jīng)理實(shí)體，在該實(shí)體中創(chuàng)建一個(gè)業(yè)績列族，通過行鍵來存儲客戶經(jīng)理實(shí)體記錄中的經(jīng)理名稱，具體描述如下：

create ‘ClientManager，'CAchieve'

其中，ClientManager是客戶經(jīng)理實(shí)體，'CAchieve'是客戶經(jīng)理的業(yè)績。

實(shí)體表創(chuàng)建完成后，可以進(jìn)行操作，進(jìn)行存儲記錄數(shù)據(jù)，其操作如下：

put 'ClientManager'，'張三'，'CAchieve：存款業(yè)績'，'10000'

put 'ClientManager'，'張三'，'CAchieve：是否投訴'，'是'

put 'ClientManager'，'李四'，'CAchieve：基金業(yè)績'，'10500'

...

其中，張三、李四列使用的是HBase行鍵，'CAchieve'冒號后面是動(dòng)態(tài)屬性。

4.2 采用MongoDB模型

MongoDB數(shù)據(jù)庫是采用文檔、集合和數(shù)據(jù)庫三部分來對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織[5]。在MongoDB數(shù)據(jù)庫中，動(dòng)態(tài)屬性可以采用它的數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)其文檔的機(jī)制來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在例子中，采用定義一個(gè)客戶經(jīng)理實(shí)體的集合，在集合中插入定義好的記錄文檔，具體操作如下：

db.createCollection（"'ClientManager'"）； //定義客戶經(jīng)理集合

db.ClientManager.insert（{"name"："李四"，"存款業(yè)績"：10000"，是否投訴"：是}）

db.ClientManager.insert（{"name"："李四"，"基金業(yè)績"：11000，"是否投訴"：是}）

其中，大括號{}內(nèi)的數(shù)據(jù)是文檔信息，存儲客戶經(jīng)理信息，而每一鍵值對記錄該客戶經(jīng)理實(shí)體的績效信息，比如，"存款業(yè)績"：10000"等。每個(gè)文檔內(nèi)中的鍵值對中的鍵可以不相同，這樣，就達(dá)到了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)屬性的要求。

5 總結(jié)

截止到目前為止，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論并存，而且他們都已經(jīng)發(fā)展得很成熟，在市場上廣泛應(yīng)用。作者從實(shí)際開發(fā)一款績效考核系統(tǒng)中，考核指標(biāo)不斷變化的實(shí)際需求出發(fā)，調(diào)研和總結(jié)當(dāng)前市場上幾種處理實(shí)體屬性不斷變化的解決方案。根據(jù)不同的方案可選擇不同的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在開發(fā)實(shí)施過程中需要相應(yīng)的技術(shù)條件和設(shè)備條件?？傊?，希望給后來者的學(xué)習(xí)和工作提供一些建議和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐小剛，譚石強(qiáng).一種實(shí)體屬性非確定的關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法[J]. 湘南學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（4）.

[2] 李華娟.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)之實(shí)踐技巧[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（1）.

[3] 李長春.動(dòng)態(tài)字段在VFP中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，1999（7）.

[4] Lars George. HBase權(quán)威指南[M].人民郵電出版社，2013.

[5] 鄒貴金. MongoDB管理與開發(fā)實(shí)戰(zhàn)詳解[M].中國鐵道出版社，2013.