基于关系型数据库的数据持久化

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发布于 2024-9-23 10:17

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场景描述

关系型数据库（Relational Database，RDB）是一种基于关系模型来管理数据的数据库。关系型数据库基于SQLite组件提供了一套完整的对本地数据库进行管理的机制，对外提供了一系列的增、删、改、查等接口，也可以直接运行用户输入的SQL语句来满足复杂的场景需要。

场景一：基于RDB已提供API的数据库基础使用

场景二：基于executeSql、querySql执行增删改查复杂SQL语句

场景三：事务的使用

场景四：批量插入数据的不同实现方式及性能对比

场景五：数据库备份与恢复

场景六：全文检索（FTS）使用思路

方案描述

场景一：基于RDB已提供API的数据库基础使用

方案

通过insert、update、delete、query接口及关系型数据库谓词predicates的数据库基础操作。RdbPredicates：数据库中用来代表数据实体的性质、特征或者数据实体之间关系的词项，主要用来定义数据库的操作条件。常用的方法有equalTo,notEqualTo,or,and,isnull,between,orderby,groupby等。

核心代码

文中的操作主要基于如下的数据库，详细数据库使用步骤可参考：关系型数据库使用指南。

//创建数据库及相关表 
export default class Rdb{ 
  rdbStore?: relationalStore.RdbStore; 
  context:Context = getContext(); 
 
  constructor(storeName: string) 
  { 
    // 数据库配置 
    const STORE_CONFIG:relationalStore.StoreConfig = { 
      name: storeName, 
      securityLevel: relationalStore.SecurityLevel.S1, 
    }; 
    // 获取数据库Store 
    relationalStore.getRdbStore(this.context, STORE_CONFIG, (err: BusinessError, rdbStore: relationalStore.RdbStore) => { 
      this.rdbStore = rdbStore; 
      if (err) { 
        console.error(`Get RdbStore failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Get ${storeName} RdbStore successfully.`); 
    }) 
  } 
 
  CreateTable() 
  { 
    //建表语句 
    const SQL_CREATE_TABLE = 'CREATE TABLE IF NOT EXISTS STUDENT (ID INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,NAME TEXT,AGE INTEGER,SALARY REAL)'; 
    if(this.rdbStore){ 
      this.rdbStore.executeSql(SQL_CREATE_TABLE); 
      console.info(`CreateTable successfully.`); 
    } 
  } 
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通过ValuesBucket构建数据，insert接口插入。

InsertData(name:string,age:number,salary:number) 
{ 
  // 插入数据 
  const valueBucket: ValuesBucket = { 
    'NAME': name, 
    'AGE': age, 
    'SALARY': salary 
  }; 
  if(this.rdbStore){ 
    this.rdbStore.insert('STUDENT', valueBucket, (err, rowId) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Failed to insert data. Code:${err.code}, message:${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Succeeded in inserting data. rowId:${rowId}`); 
    }) 
  } 
}1.
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通过predicates构建删除条件，删除name为Lisa的数据，delete接口执行删除。

DeleteData() 
{ 
  let predicates = new relationalStore.RdbPredicates("STUDENT"); 
  predicates.equalTo("NAME", "Lisa"); 
  if(this.rdbStore != undefined) { 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).delete(predicates, (err, rows) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Delete failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Delete rows: ${rows}`); 
    }) 
  } 
}1.
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通过update接口，根据predicates构造的条件，及valueBucket传入的数据修改数据。

UpdateData(name:string,age:number,salary:number) 
{ 
  const valueBucket: ValuesBucket = { 
    'NAME': name, 
    'AGE': age, 
    'SALARY': salary 
  }; 
 
  let predicates = new relationalStore.RdbPredicates("EMPLOYEE"); 
  predicates.equalTo("NAME", "Lisa"); 
  if(this.rdbStore != undefined) { 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).update(valueBucket, predicates, relationalStore.ConflictResolution.ON_CONFLICT_REPLACE, (err, rows) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Updated failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Updated row count: ${rows}`); 
    }) 
  } 
}1.
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通过query接口查询数据，返回resultSet结果集，并解析查询到的数据。

QueryData(callback:Callback<string>) 
{ 
  // 配置谓词 
  let predicates = new relationalStore.RdbPredicates("STUDENT"); 
  let jsonData:Array<ValuesBucket> = new Array<ValuesBucket>(); 
 
  if(this.rdbStore){ 
    this.rdbStore.query(predicates, ["ID", 'NAME', 'AGE', 'SALARY'], (err, resultSet) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Failed to query data. Code:${err.code}, message:${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`ResultSet column names: ${resultSet.columnNames}, row count: ${resultSet.rowCount}`); 
      if(resultSet.rowCount == -1){ 
        console.info("rowCount=-1") 
      } 
      // resultSet是一个数据集合的游标，默认指向第-1个记录，有效的数据从0开始。 
      while (resultSet.goToNextRow()) { 
        const id = resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex("ID")); 
        const name = resultSet.getString(resultSet.getColumnIndex("NAME")); 
        const age = resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex("AGE")); 
        const salary = resultSet.getDouble(resultSet.getColumnIndex("SALARY")); 
        console.info(`id=${id}, name=${name}, age=${age}, salary=${salary}`); 
 
        const valueBucket: ValuesBucket = { 
          'ID':id, 
          'NAME': name, 
          'AGE': age, 
          'SALARY': salary 
        }; 
        jsonData.push(valueBucket) 
      } 
      // 释放数据集的内存 
      resultSet.close(); 
      // console.info("JSON: " + JSON.stringify(jsonData)) 
      callback(JSON.stringify(jsonData)) 
    }) 
  } 
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向数据库添加数据。

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场景二：基于executeSql、querySql执行增删改查复杂SQL语句

方案

在实际使用过程中，复杂的SQL语句可能无法直接通过场景一提供的方式实现，此时需要开发者通过executeSql、querySql接口执行自定义SQL语句。executeSql能够执行包含指定参数但不返回值的SQL语句，如创建表、创建索引、数据库触发器等场景。querySql能够根据指定SQL语句查询数据库中的数据，并返回查询结果ResultSet结果集。如递归查询、子查询等场景。

核心代码

//创建表 
const SQL_CREATE_TABLE = 'CREATE TABLE IF NOT EXISTS EMPLOYEE (ID INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,NAME TEXT NOT NULL,AGE INTEGER,SALARY REAL)'; 
 
//创建索引 
const CTEATE_INDEX ='CREATE INDEX idx_name ON EMPLOYEE (NAME)' 
this.rdbStore.executeSql(SQL_CREATE_TABLE); 
this.rdbStore.executeSql(CTEATE_INDEX);
//数据库触发器 
const TRIGGER_SQL2 = "CREATE TRIGGER test AFTER INSERT ON EMPLOYEE" + 
  " BEGIN" + 
  " UPDATE EMPLOYEE SET SALARY = '123456' WHERE ID = 1;" + 
  " END;"
//子查询 
const SubQuery_SQL = "SELECT * FROM STUDENT WHERE ID IN (SELECT ID FROM STUDENT WHERE NAME = 'John');"
//联合查询 
const JoinQuerySQL ="SELECT student.name, courses.name, courses.credits FROM students JOIN courses ON students.id = courses.student_id;"1.
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对于上述的复杂SQL语句，就可以使用executeSql、querySql接口执行。

myExecuteSql(sql:string) 
{ 
  if(this.rdbStore != undefined) { 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).executeSql(sql, (err) => { 
      if (err) { 
        console.error(`ExecuteSql failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info('ExecuteSql success'); 
    }) 
  } 
} 
 
myQuerySql(sql:string) 
{ 
  if(this.rdbStore){ 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).querySql(sql, (err, resultSet) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Query failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`ResultSet column names: ${resultSet.columnNames}, column count: ${resultSet.columnCount}`); 
      // resultSet是一个数据集合的游标，默认指向第-1个记录，有效的数据从0开始。 
      while (resultSet.goToNextRow()) { 
        const name = resultSet.getString(resultSet.getColumnIndex("NAME")); 
        const age = resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex("AGE")); 
        console.info(`name=${name}, age=${age}`); 
      } 
      // 释放数据集的内存 
      resultSet.close(); 
    }) 
  } 
}1.
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场景三：事务的使用

方案

数据库事务可以保证指一组数据库操作要么全部执行成功，要么全部回滚。鸿蒙关系型数据库提供了事务相关接口 beginTransaction、commit、rollBack。本例通过模拟一组操作中，有一条操作失败后，回滚已经执行的SQL语句。

核心代码

// 插入数据 
if (this.rdbStore != undefined) { 
  //构建两条数据，其中第二条数据与表结构不符，会操作失败，数据库会回滚。 
  const valueBucket: ValuesBucket = { 
    NAME: name, 
    AGE: age, 
    SALARY: salary 
  }; 
  const valueBucket2: ValuesBucket = { 
    NAME: 'scd', 
    SEX:'男', 
    AGE: 18, 
    SALARY: 18888 
  }; 
  try { 
    //开启事务 
    this.rdbStore.beginTransaction(); 
 
    await this.rdbStore.insert('STUDENT', valueBucket) 
 
    await this.rdbStore.insert('STUDENT', valueBucket2) 
    //提交事务 
    this.rdbStore.commit(); 
  } 
  catch (err) { 
    //回滚事务 
    let code = (err as BusinessError).code; 
    let message = (err as BusinessError).message 
    console.error(`Transaction failed, code is ${code},message is ${message}`); 
    this.rdbStore.rollBack() 
    return; 
  } 
} 
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上述代码中第一条数据插入成功，第二条数据与表结构不符，插入时会失败，此时数据库会回滚，第一条插入的数据被撤销，数据库不会发生变化。

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场景四：批量插入数据的不同实现方式及性能对比

方案

分别使用insert、事务insert、batchInsert三种方式各自插入5000条数据，统计各自任务耗时。

核心代码

直接使用insert插入5000条数据。

InsertDatas(name:string,age:number,salary:number) 
{ 
  for (let i = 1; i <= 5000; i++) { 
    // 插入数据 
    const valueBucket: ValuesBucket = { 
      'NAME': name+i, 
      'AGE': age, 
      'SALARY': salary 
    }; 
    if(this.rdbStore){ 
      this.rdbStore.insert('STUDENT', valueBucket, (err, rowId) => { 
        if (err) { 
          console.error(`Failed to insert data. Code:${err.code}, message:${err.message}`); 
          return; 
        } 
        console.info(`Succeeded in inserting data. rowId:${rowId}`); 
      }) 
    } 
  } 
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在事务中使用insert插入5000条数据。

InsertDataByTransaction(name:string,age:number,salary:number){ 
  if (this.rdbStore != undefined) { 
    try { 
      //开启事务 
      this.rdbStore.beginTransaction(); 
 
      for (let i = 1; i <= 5000; i++) { 
        // 插入数据 
        const valueBucket: ValuesBucket = { 
          'NAME': name+i, 
          'AGE': age, 
          'SALARY': salary 
        }; 
        if(this.rdbStore){ 
          this.rdbStore.insert('STUDENT', valueBucket, (err, rowId) => { 
            if (err) { 
              console.error(`Failed to insert data. Code:${err.code}, message:${err.message}`); 
              return; 
            } 
            console.info(`Succeeded in inserting data. rowId:${rowId}`); 
          }) 
        } 
      } 
 
      //提交事务 
      this.rdbStore.commit(); 
    } 
    catch (err) { 
      //回滚事务 
      let code = (err as BusinessError).code; 
      let message = (err as BusinessError).message 
      console.error(`Transaction failed, code is ${code},message is ${message}`); 
      this.rdbStore.rollBack() 
      return; 
    } 
  } 
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使用barchInsert插入5000条数据。

//批量添加 
BatchInsert(name:string,age:number,salary:number){ 
  { 
    if (this.rdbStore == null) { 
      console.error(`Create Store1.db failed! store1 is null`); 
      return; 
    } 
  } 
  let valueBucketArray: Array<relationalStore.ValuesBucket> = new Array(); 
  for (let i=1; i <=5000; i++) { 
    const valueBucket: relationalStore.ValuesBucket = { 
      'NAME': name+i, 
      'AGE': age, 
      'SALARY': salary 
    } 
    valueBucketArray.push(valueBucket); 
  } 
  try { 
    this.rdbStore.batchInsert("STUDENT", valueBucketArray );  // 该接口内部使用事务 
    console.info(`Insert data successfully!`); 
  } catch (err) { 
    console.error(`Insert datae failed! err code:${err.code}, err message:${err.message}`) 
  } 
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对上述三个方法进行耗时统计，根据测试结果，事务中批量添加数据与直接for循环添加数据耗时相差无几，而使用batchInsert时，时间明显更快，且batchInsert接口内部使用了事务，因此建议批量插入场景使用batchInsert。

场景五：数据库备份与恢复

方案

在数据库的使用过程中，数据库可能会因为数据丢失、数据损坏、脏数据等而不可用情况，为了预防这种情况，可以通过backup接口，提前备份数据库数据到本地文件中，当发生意外后，可以通过restore接口，从指定的数据库备份文件恢复数据库。

核心代码

//备份数据库 
myBackup(){ 
  if(this.rdbStore){ 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).backup("dbBackup.db", (err) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Backup failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Backup success.`); 
    }) 
  } 
} 
 
//恢复数据库 
myRestore(backupFileName:string){ 
  // value：备份数据库名 
  if(this.rdbStore){ 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).restore(backupFileName, (err) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Restore failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Restore success.`); 
    }) 
  } 
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测试过程中，先通过myBackup备份数据库，数据库文件路径生成数据库备份文件dbBackup.db。

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随后使用delete删除name为testA、testB数据后，此时数据库已无相关数据。

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再使用myRestore恢复数据库后，数据库恢复到备份时状态。

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注：数据库文件路径可通过context.databaseDir获取。如：/data/app/el2/100/database/{bundleName}/entry/rdb。

场景六：全文检索（FTS）使用思路

方案

HarmonyOS关系型数据库底层使用的是Sqlite，在Sqite中FTS的核心是倒排索引，它是一种将词汇映射到出现该词汇的文档集合的数据结构。在创建FTS虚拟表时，SQLite会为每个词汇生成一个倒排索引，记录该词汇在哪些文档（即数据库记录）中出现。倒排索引使得全文搜索能够快速找到包含特定词汇的文档，而无需遍历整个数据库。

FTS虚拟表（Full-Text Search Virtual Table）是SQLite中实现全文搜索的一种特殊表结构。它用于存储全文索引数据，包括倒排索引的信息。虽然FTS虚拟表在查询时表现得像普通的SQLite表，但其实现和存储方式与普通表有很大不同。

使用全文检索时，创建FTS表需要使用CREATE VIRTUAL TABLE语句，执行全文搜索需要使用MATCH关键字，当前HarmonyOS关系型数据库并没有直接提供相关接口，但是数据库底层是支持的，因此可以通过executeSql、querySql执行相关SQL语句。

核心代码

//备份数据库 
myBackup(){ 
  if(this.rdbStore){ 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).backup("dbBackup.db", (err) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Backup failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Backup success.`); 
    }) 
  } 
} 
 
//恢复数据库 
myRestore(backupFileName:string){ 
  // value：备份数据库名 
  if(this.rdbStore){ 
    (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).restore(backupFileName, (err) => { 
      if (err) { 
        console.error(`Restore failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
        return; 
      } 
      console.info(`Restore success.`); 
    })//创建虚拟表 
    const  sql1:string = "CREATE VIRTUAL TABLE products_fts USING fts5(NAME , AGE)" 
    this.rdbTest.myExecuteSql(sql1) 
 
    //虚拟表添加数据     InsertDataToVIRTUAL(){ 
    let sql:string = "INSERT INTO products_fts(NAME , AGE) SELECT NAME,AGE FROM STUDENT" 
    this.myExecuteSql(sql) 
  } 
 
  //使用全文检索查询数据 
  let sql:string = "SELECT * FROM products_fts WHERE AGE MATCH 18" 
  this.rdbTest.myQuerySql(sql) 
 
 
  myExecuteSql(sql:string) 
  { 
    if(this.rdbStore != undefined) { 
      (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).executeSql(sql, (err) => { 
        if (err) { 
          console.error(`ExecuteSql failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
          return; 
        } 
        console.info('ExecuteSql success'); 
      }) 
    } 
  } 
 
  myQuerySql(sql:string) 
  { 
    if(this.rdbStore){ 
      (this.rdbStore as relationalStore.RdbStore).querySql(sql, (err, resultSet) => { 
        if (err) { 
          console.error(`Query failed, code is ${err.code},message is ${err.message}`); 
          return; 
        } 
        console.info(`ResultSet column names: ${resultSet.columnNames}, column count: ${resultSet.columnCount}`); 
        // resultSet是一个数据集合的游标，默认指向第-1个记录，有效的数据从0开始。 
        while (resultSet.goToNextRow()) { 
          const name = resultSet.getString(resultSet.getColumnIndex("NAME")); 
          const age = resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex("AGE")); 
          console.info(`name=${name}, age=${age}`); 
        } 
        // 释放数据集的内存 
        resultSet.close(); 
      }) 
    } 
  } 
  } 
}1.
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