Глава 16. ODBC и JDBC

В этой главе...

• Определение ODBC
• Описание частей ODBC
• Использование ODBC в среде клиент/сервер
• Использование ODBC в Internet
• Использование ODBC в локальных сетях
• Использование JDBC

С каждым годом компьютеры одной организации или нескольких различных организаций все чаще соединяются друг с другом. Поэтому возникает необходимость в налаживании совместного доступа к базам данных по сети. Главным препятствием для совместного использования баз данных является несовместимость системного программного обеспечения и приложений, работающих на разных компьютерах. Важными этапами на пути преодоления этой несовместимости стали создание и продолжающаяся эволюция SQL.

К сожалению, "стандарт" SQL еще не реализован на практике в чистом виде. Производители СУБД, утверждающие, что их продукты совместимы с международным стандартом SQL, зачастую включают в свои реализации расширения, несовместимые с продуктами других производителей. Производители не склонны отказываться от своих расширений, так как покупатели к ним привыкли и зависят от них. Большим организациям для совместного использования различных реализаций СУБД необходим другой подход, не требующий от производителей приводить их продукты к общему знаменателю. Этим подходом и является ODBC (Open DataBase Connectivity — открытый интерфейс доступа к базам данных).

ODBC

ODBC — это стандартный интерфейс между базой данных и приложением, взаимодействующим с ней. Наличие подобного стандарта позволяет приложению на клиентском компьютере получать доступ к любой базе данных на сервере, используя SQL. Единственное требование заключается в том, чтобы и клиентская, и серверная части поддерживали стандарт ODBC. ODBC 4.0 — текущая версия данного стандарта.

Приложение получает доступ к конкретной базе данных, используя специально разработанный под эту базу драйвер. Клиентская часть драйвера, работающая напрямую с приложением, должна соответствовать стандарту ODBC. Для приложения безразлично, какая СУБД установлена на сервере. Серверная часть драйвера адаптирована к конкретной базе данных. С использованием такой архитектуры приложения не только не нужно настраивать на определенную СУБД, а даже и знать не обязательно, какая именно СУБД используется. Драйвер скрывает различия между различными типами серверных частей СУБД.

Интерфейс ODBC

Интерфейс ODBC— это стандартизированный набор определений, которые включают все необходимое для организации взаимодействия приложения и требуемой базы данных. Интерфейс ODBC определяет следующее.

• Библиотека вызовов функций.
• Стандартный синтаксис SQL.
• Стандартные типы данных SQL.
• Стандартный протокол соединения с базой данных.
• Стандартные коды ошибок.

Вызовы функций ODBC обеспечивают соединение приложения с сервером базы данных. выполнение операторов SQL и возврат результатов приложению.

Для того чтобы выполнить какое-либо действие с базой данных, необходимо использовать соответствующую команду SQL в качестве аргумента функции ODBC. При условии использования стандартного для ODBC синтаксиса SQL результат выполнения этой функции не зависит от того, какая база данных установлена на сервере.

Компоненты ODBC

Интерфейс ODBC состоит из четырех функциональных компонентов. Благодаря каждому из них достигается гибкость ODBC, позволяющая взаимодействовать любым ODBC-совместимым клиентам и серверам. ODBC интерфейс включает в себя четыре уровня.

• Приложение. Это та часть ODBC, с которой непосредственно работает пользователь. Естественно, приложения могут быть не только в ODBC-совместимых системах. Однако включение приложения в интерфейс ODBC имеет свой смысл. Приложение должно быть написано с учетом использования в нем ODBC. Оно должно взаимодействовать с диспетчером драйвера в строгом соответствии со стандартом ODBC.
• Диспетчер драйвера. Это библиотека динамической компоновки (dinamic link library, DLL), обычно поставляемая Microsoft. Она загружает необходимые драйверы для системных источников данных (возможно, нескольких) и направляет вызовы функций приложения с помощью драйверов к соответствующим источникам данных. Диспетчер драйвера прямо управляет некоторыми вызовами функций ODBC, а также перехватывает и обрабатывает некоторые типы ошибок.
• Драйвер. В связи с тем, что источники данных могут отличаться друг от друга, причем в некоторых случаях весьма существенно, необходим способ преобразования стандартных вызовов функций ODBC в код конкретного источника данных. Этим занимается драйвер DLL. Каждый драйвер DLL получает вызовы функций посредством стандартного интерфейса ODBC и переводит их в код, понятный источнику данных. Как только источник данных возвращает результат, драйвер в обратном порядке преобразует его в стандартный для ODBC вид. Драйвер является основным элементом, который позволяет ODBC-совместимому приложению управлять структурой и содержимым ODBC-совместимого источника данных.
• Источник данных. Существует множество различных источников данных. Таким источником может быть база данных на основе реляционной СУБД, находящаяся на одном компьютере с приложением, или база данных на удаленном компьютере. В роли источника данных может выступать обходящийся без СУБД индексно-последовательный файл (ISAM file) на локальном или удаленном компьютере. Для каждого вида источников данных требуется свой драйвер.

ODBC в среде клиент/сервер

В среде клиент/сервер интерфейс между клиентской и серверной частью называется программным интерфейсом приложения (application programmer's interface, API). API может быть как специальным, так и стандартным. Специальным (proprietary) API называется интерес, созданный для работы с определенной серверной частью. Программой, которая формирует этот интерфейс, является драйвер, и в специальной системе он называется собственным драйвером (native driver). Собственный драйвер оптимизирован для работы с определенной клиентской частью и связанной с ней серверной частью источника данных. В связи с тем, что собственные драйверы настроены как для работы с приложением, так и с СУБД, они передают команды и информацию достаточно быстро и без задержек.

Совет: Если система клиент/сервер рассчитана на использование с определенным источником данных и заведомо не будет использовать другой, лучше воспользоваться собственным драйвером из поставки СУБД. С другой стороны, если система должна уметь работать с различными источниками данных, использование интерфейса ODBC избавит разработчика от выполнения огромного количества ненужной работы.

Каждый драйвер ODBC создан для работы с конкретным источником данных, однако у всех них одинаковый интерфейс с диспетчером драйверов. Любой драйвер, не оптимизированный для работы с конкретным клиентом, скорее всего проиграет в быстродействии собственному драйверу. Основным недостатком первого поколения драйверов ODBC была их плохая производительность по сравнению с собственными драйверами. Последние измерения, однако, показали, что производительность драйверов ODBC 4.0 вполне сравнима с производительностью собственных драйверов. На сегодняшний день технология достигла уровня, когда уже не нужно жертвовать производительностью ради преимуществ стандартизации.

ОDBC и Internet

Операции с базами данных в Internet кое в чем серьезно отличаются от операций с базами данных в среде клиент/сервер. Самое заметное отличие с точки зрения пользователя заключается в клиентской части системы, которая включает в себя интерфейс пользователя. В системе клиент/сервер интерфейс пользователя — это часть приложения, которое связывается с источником данных на сервере через ODBC-совместимые операторы SQL. В World Wide Web клиентской частью системы является Web-браузер, который взаимодействует с источником данных на сервере с помощью протокола HTTP посредством языка HTML (HyperText Markup Language).

Так как любой Web-пользователь имеет доступ к данным в Internet, открытие доступа к базе данных в Internet называется опубликованием базы данных. Теоретически база данных в Internet доступна гораздо большему количеству людей, чем база данных на сервере в локальной сети. Обычно даже неизвестно, кто они. Таким образом, размещение данных в Internet больше похоже на публикацию их по всему миру, нежели на распределение информации между несколькими сотрудниками. На рис. 16.1 приведены различия между системой клиент/сервер и системой на базе Web.

Рис. 16.1. Система клиент/сервер в сравнении с системой на базе Web

Серверные расширения

В системе на базе Web общение между клиентским компьютером и Web-сервером происходит с помощью HTTP. Серверное расширение — это компонент системы, который переводит HTML-текст в ODBC-совместимый SQL-код, после чего сервер базы данных связывается с источником данных и выполняет этот код. В обратном направлении источник данных пересылает результат запроса серверу базы данных и далее серверному расширению, которое преобразует результат запроса в форму, понятную Web-серверу. Затем данные отсылают к клиентскому компьютеру по Internet, и Web-браузер пользователя их отображает. На рис. 16.2 приведена схема подобной системы.

Рис. 16.2. Система базы данных на основе Web с серверным расширением

Клиентские расширения

Web-браузеры разрабатываются с целью создать простой и понятный интерфейс для любых Web-страниц. Программы Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer и Apple's Safari изначально не были предназначены для использования в качестве клиентской части базы данных, Чтобы добиться необходимого уровня взаимодействия с базой данных в Internet, необходимы дополнительные функциональные возможности. Для обеспечения этих возможностей были разработаны различные клиентские расширения. Эти расширения включают вспомогательные приложения, включаемые модули Netscape Navigator, управляющие элементы ActiveX, Java-аплеты и сценарии. Расширения общаются с сервером с помощью протокола HTTP на языке HTML. Любой HTML-код, который оперирует данными из базы, преобразуется серверным расширением в ODBC-совместимый SQL-код перед тем, как быть направленным к источнику данных.

Вспомогательные приложения

Первые клиентские расширения назывались вспомогательными приложениями (helper application). Вспомогательное приложение — это самостоятельная программа, выполняющаяся на компьютере пользователя. Она не интегрирована в Web-страницу и не отображается в окне Web-браузера. Ее можно использовать как программу просмотра для графических файлов, формат которых не поддерживается браузером. Чтобы воспользоваться такой программой, ее необходимо установить. После загрузки рисунка подходящего формата браузер вызывает программу просмотра. Серьезным недостатком этого метода является то, что перед запуском вспомогательного приложения весь файл данных должен быть записан во временный файл. Таким образом, для больших файлов время ожидания заметно увеличивается.

Включаемые модули Netscape Navigator

Модули Netscape Navigator (Netscape Navigator plug-in) так же, как и вспомогательные приложения, помогают обрабатывать информацию, которую не понимает браузер. От последних они отличаются тем, что совместимы только с браузерами Netscape и в большей степени интегрированы с данными браузерами. Подобная интеграция позволяет браузеру отображать файл еще до полной его загрузки. Это качество является серьезным преимуществом такого рода программ. Пользователь не обязан ждать конца загрузки, чтобы увидеть изображение. Большое и всевозрастающее количество модулей Netscape делает доступным воспроизведение звука, общение с другими пользователями, анимацию, видео и интерактивную трехмерную виртуальную реальность. Для нас главное, что некоторые из модулей обеспечивают доступ к удаленным базам данных в Internet.

Управляющие элементы ActiveX

Управляющие элементы Microsoft ActiveX подобны модулям Netscape, но работают по другому принципу. ActiveX базируется на ранней технологии OLE, разработанной Microsoft. Netscape поддерживает ActiveX, а также некоторые другие популярные технологии Microsoft. Естественно, Microsoft Internet Explorer совместим с ActiveX. Под контролем Netscape и Microsoft сейчас находится большая часть рынка браузеров.

Аплеты Java

Java — язык подобный C++ и разработанный Sun Microsystems специально для создания клиентских Web-расширений. После того как соединение между клиентом и сервером установлено, аплет загружается на клиентский компьютер и запускается на нем. Подходящий аплет, встроенный на HTML-страницу, позволит получить удобный доступ к данным сервера. Схема работы Web-приложения базы данных с аплетом Java на клиентском компьютере приведена на рис. 16.3.

Рис. 16.3. Web-приложение базы данных, использующее аплет Java

Преимущество использования аплетов Java заключается в том, что они не устаревают. Так как аплеты каждый раз при использовании загружаются с сервера, клиент всегда имеет дело с последней версией аплета. Разработчикам можно не беспокоиться о возможной потере совместимости при переходе сервера на новое программное обеспечение. Надо лишь убедиться в том, что загружаемые аплеты Java совместимы с новой конфигурацией сервера. Положительный ответ будет означать, что все клиенты также совместимы.

Сценарии

Сценарии (scripts) — наиболее гибкий инструмент для создания клиентских расширений. Использование языка сценариев, такого как Netscape JavaScript или Microsoft VBScript, позволяет максимально контролировать происходящее на клиентском компьютере. С их помощью можно организовать проверку достоверности ввода в поля формы, что позволит отбраковывать неправильно заполненные формы еще на клиентском компьютере. Это сэкономит время пользователей и уменьшит загрузку сети. Как и аплеты Java, сценарии встроены в страницу HTML и выполняются при открытии пользователем страницы.

ODBC и интранет

Интранет — это локальная или глобальная сеть, работающая как упрощенная версия Internet. Так как вся сеть интранет принадлежит одной организации, то, как правило, отсутствует необходимость в применении комплексных мер безопасности, таких как брандмауэры. Все инструменты, разработанные для создания приложений в Internet, также подходят для создания приложений для интранет. ODBC работает в интранет точно так же, как и в Internet. При наличии нескольких различных источников данных клиенты, использующие Web-браузеры и соответствующие клиентские и серверные расширения, могут взаимодействовать с этими источниками посредством SQL-кода, передаваемого с помощью HTTP и ODBC. Драйвер ODBC переводит SQL-код в собственный язык команд базы данных и выполняет его.

JDBC

JDBC (Java DataBase Connectivity— Java-интерфейс взаимодействия с базами данных) имеет как много общих черт с ODBC, так и несколько существенных отличий. Одно из отличий явствует из названия. Как и ODBC, JDBC — универсальный интерфейс к базе данных, не зависящий от источника данных на сервере. Разница в том, что клиентское приложение для JDBC может быть написано только на Java, а не на любом другом языке типа C++ или Visual Basic. Другое отличие состоит в том, что и Java, и JDBC с начала и до конца разрабатывались для использования в Internet.

Java — это полнофункциональный язык программирования, на котором создаются полноценные приложения для работы с базами данных для различных систем клиент/сервер. При этом приложение Java, работающее с базой данных через ODBC, очень похоже на ODBC-приложение, написанное на C++. Основная разница заключается в их работе в Internet или интранет.

Когда система функционирует в Internet, то условия ее работы отличаются от условий в системе клиент/сервер. Клиентская часть приложения, которая работает с Internet,— это браузер с минимальными вычислительными способностями. Эти способности должны быть увеличены, чтобы переложить на клиента часть работы с базой данных; и аплеты Java предоставляют такую возможность.

Аплет — это небольшое приложение, постоянно находящееся на сервере. Когда клиент соединяется по Internet с сервером, аплет загружается и запускается на клиентском компьютере. Аплеты Java разработаны таким образом, чтобы запускаться в "песочнице" (sandbox). "Песочница" — это определенное место в памяти клиентского компьютера, в котором выполняются аплеты Java. Аплет не может взаимодействовать с чем-нибудь вне "песочницы". Такая архитектура позволяет защитить клиентский компьютер от потенциально опасных аплетов, которые могут получить доступ к секретной информации или нанести данным серьезный вред.

Внимание: Загружая исполняемый код из Internet, вы подвергаетесь определенной опасности. Даже Java-аплеты могут оказаться не такими уж и безобидными. Поэтому будьте осторожны при загрузке исполняемого кода с подозрительных серверов.

Как и ODBC, JDBC передает операторы SQL от клиентской части приложения (аплета), запускаемого на компьютере клиента, к источнику данных на сервере. Также JDBC служит для передачи результатов выполнения запросов или сообщений об ошибках от источника данных обратно приложению. Польза от JDBC заключается в том, что разработчик аплетов может использовать стандартный интерфейс JDBC, не заботясь о том, какая база данных находится на сервере. JDBC выполняет все преобразования, необходимые для правильного двустороннего взаимодействия.