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Anwendersoftware (AS) Anwendersoftware (AS)

Datenbanken und Informationssysteme

Kapitel 1: Anwendungsprogrammierschnittstelle

Bernhard Mitschang

Wintersemester 2013/2014

Teile zu diesem Folienskript beruhen auf einer hnlichen Vorlesung, gehalten von Prof. Dr. T. Hrder am Fachbereich Informatik der Universitt Kaiserslautern und Prof. Dr. N. Ritter am Fachbereich Informatik der Universitt Hamburg. Fr dieses Skriptum verbleiben alle Rechte (insbesondere fr Nachdruck) bei den Autoren.

Anwendungsprogrammierschnittstelle

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bersicht

Kopplung von DB- und Programmiersprache Wirtsspracheneinbettung und bersetzung Eingebettetes statisches SQL SQL/PSM Dynamisches SQL Call-Level-Interface (CLI)


3

Kopplung

bersicht

SQL-Einbettung

CALL-Schnittstelle (Call Level Interface CLI)

statisch dynamisch

Integrierte Sprachen/Spracherweiterungen persistente Programmiersprachen DB-Programmiersprachen

Kopplung


4

Call-Schnittstelle (Aufruftechnik)

prozedurale Schnittstelle DB-Funktionen werden durch Bibliothek von Prozeduren realisiert DB-Anweisung wird durch expliziten Prozeduraufruf an das

Laufzeitsystem des DBS bergeben, z. B. CALL DBS (INSERT INTO ) Beispiele:

CLI: Call Level Interface (SQL-Standard) ODBC: Open Database Connectivity (Microsoft) JDBC: Java Database Connectivity

Quelle: [ME00]


5

SQL-Einbettung

Spracherweiterung um spezielle DB-Befehle (EXEC SQL ...) komfortablere Programmierung als mit CLI statische Einbettung

Vorbersetzer (Precompiler) wandelt DB-Aufrufe in Prozeduraufrufe um

Nutzung der normalen PS-bersetzer fr umgebendes Programm SQL-Anweisungen mssen zur bersetzungszeit feststehen im SQL-Standard untersttzte Sprachen:

C, COBOL, FORTRAN, Ada, PL1, Pascal, MUMPS, Java, ... dynamische Einbettung:

Konstruktion von SQL-Anweisungen zur Laufzeit Beispiele:

Embedded SQL (ESQL), Embeded Dynamic SQL (EDSQL) SQLJ

Quelle: [ME00]


6

Integrationsanstze

persistente Programmiersprachen, DB-Programmiersprachen untersttzen typischerweise nur

ein Typsystem Navigation (satz-/objektorientierter Zugriff) wnschenswert sind jedoch Mehrsprachenfhigkeit und deskriptive

DB-Operationen (mengenorientierter Zugriff) Beispiele:

JADE, PM3, Napier88

Quelle: [HC99, MBC+94]


7

Relationale Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) bieten Mehrsprachenfhigkeit und deskriptive DB-Operationen, erfordern jedoch Manahmen zur berwindung der sog.

Fehlanpassung (impedance mismatch): Satzorientierung vs. Mengenorientierung

Kernprobleme der API bei konventionellen Programmiersprachen Konversion und bergabe von Werten bergabe aktueller Werte von Wirtssprachenvariablen

(Parametrisierung von DB-Operationen) Mengenorientierung von DB-Operationen

- Wie und in welcher Reihenfolge werden Zeilen/Stze dem AP zur Verfgung gestellt?

- Cursor-Konzept

Relationale APIs


8

bersicht



9

Wirtsspracheneinbettung und bersetzung

Call-Schnittstelle DB-Anweisung wird durch

expliziten Aufruf an das Laufzeitsystem des DBS bergeben Beispiel: CALL DBS (OPEN C1)

Es sind prinzipiell keine DBS-spezifischen Vorkehrungen bei der AP-bersetzung erforderlich!

SQL-Einbettung syntaktische Unterscheidung

zwischen Programm- und DB-Anweisungen

DB-Anweisung wird als Zeichenkette ins AP integriert Beispiel: EXEC SQL OPEN C1

typischerweise Einsatz eines Vorbersetzers PC (Precompiler)

PC erzeugt fr DB-Anweisungen spezielle Call-Aufrufe im AP, so dass das modifizierte AP mit dem Wirtssprachencompiler C bersetzt werden kann


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Von der bersetzung bis zur Ausfhrung

Embedded-SQL- Programm z.B. in C

Linker

C-Programm C + DBS-Aufrufe

SQL-Precompiler

Wirtssprachen- Compiler C

Loader

Zugriffsmodul

Datenbankkatalog

Programmbibliothek

Programmteil in Maschinencode

Ausfhrbares Progr. Lademodul


11


Vorbersetzung des AP Entfernung aller Embedded-SQL-

Anweisungen aus dem Programm (Kommentare)

Ersetzung durch programmiersprachen-spezifische DBS-Aufrufe

Erzeugung eines SQL-freien Programms in der Programmiersprache

DBS-seitige Vorbereitung: Analyse und Optimierung der SQL-Anweisungen und Erstellung eines Zugriffsmoduls im DB-Katalog

Embedded-SQL- Programm z.B. in C


SQL-Precompiler

Zugriffsmodul

Datenbankkatalog


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bersetzung des AP Umwandlung der

Anweisungen der hheren Programmiersprache in Maschinencode (Objektmodul) und Abspeicherung in Programmbibliothek

SQL-Anweisungen fr Compiler nicht mehr sichtbar

Von zentraler Bedeutung: - Anfrageauswertung/-

optimierung des DBMS ist im Wesentlichen fr die effiziente Abarbeitung der SQL-Anweisungen verantwortlich

Wirtssprachen- Compiler C

Programmbibliothek




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Linker Zusammenfgen der

Objektmodule zu lauffhigem Programm

Hinzufgen des SQL-Laufzeitsystems

Loader Laden des ausfhrbaren

Programms in den Speicher Anbinden des Zugriffsmoduls

aus DB-Katalog und automatische berprfung seiner Gltigkeit

Programmstart

Linker

Loader

Programmbibliothek


Ausfhrbares Progr. Lademodul Zugriffsmodul


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Auswertungstechnik

Spektrum von Verfahren mit folgenden Eckpunkten: Maximale Vorbereitung einer DB-Anweisung

- Fr eine DB-Anweisung wird ein zugeschnittenes Programm (Zugriffsmodul) zur bersetzungszeit (Z) erzeugt

- Zur Ausfhrung einer DB-Anweisung (Laufzeit, LZ) wird das Zugriffsmodul geladen und abgewickelt

- Durch Aufrufe des DBMS (genauer: des Zugriffssystems) wird das Ergebnis abgeleitet

Keine Vorbereitung einer DB-Anweisung - typisch fr Call-Schnittstellen - Allgemeines Programm (Interpreter) akzeptiert DB-Anweisungen

als Eingabe und erzeugt durch Aufrufe des Zugriffssystems das Ergebnis


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Wahl des Bindezeitpunkts

Was heit Binden? Wann werden die fr die Abwicklung einer DB-Anweisung erforderlichen Operationen vom DB-Schema abhngig?

bersetzungszeit vs. Laufzeit

AP:

DB-Katalog: SYSREL: Tabellenbeschreibungen: Pers, . . .

SYSATTR: Attributbeschreibungen: Pnr, Name, Gehalt, . . . SYSINDEX: IPers(Beruf), . . . SYSAUTH: Nutzungsrechte

SYSINT/RULES: Integrittsbedingungen, Zusicherungen, . . .

Select Pnr, Name, Gehalt From Pers Where Beruf = Programmierer


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Wahl des Bindezeitpunkts

Zeitpunkt des Bindens

bersetzungszeit (Z) AP

Laufzeit (LZ)

Invalidierung durch Schemanderungen

bersetzungskosten: unerheblich fr Antwortzeit (AZ)

Zugriffe (zur LZ): effizient

datenabhngig!

Interpretation: erheblich fr AZ

Zugriffe (zur LZ): teuer

datenunabhngig!

Ausgleich gesucht!


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Auswertungstechnik und Bindezeitpunkt

Maximale Vorbereitung aufwendige Optimierung und Erstellung eines Zugriffsmoduls maximale Auswirkungen von Schemanderungen, welche die

DB-Anweisung betreffen - Schemanderungen nach der bersetzung werden nicht

bercksichtigt (neue Zugriffspfade, genderte Statistiken etc.) - Invalidierung des Zugriffsmoduls und erneute Erstellung

Keine Vorbereitung/Interpretation Interpreter wertet Anweisung (als Zeichenfolge) zur Laufzeit aus aktueller DB-Zustand wird automatisch bercksichtigt sehr hohe Ausfhrungskosten bei Programmschleifen sowie durch

hufige Katalogzugriffe interessant vor allem fr Ad-hoc-Anfragen bzw. dynamisches SQL


18

bersicht



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Eingebettetes statisches SQL: Beispiel

exec sql include sqlca; /* SQL Communication Area */

main () { exec sql begin declare section; char X[3] ; int GSum; exec sql end declare section; exec sql connect to dbname; exec sql insert into Pers (Pnr, Name) values (4711, Ernie); exec sql insert into Pers (Pnr, Name) values (4712, Bert); printf (Anr ? ) ; scanf ( %s , X); exec sql select sum (Gehalt) into :GSum from Pers where Anr = :X; /* Es wird nur ein Ergebnissatz zurckgeliefert! */ printf (Gehaltssumme: %d\n , GSum) exec sql commit work; exec sql disconnect; }


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Anbindung einer SQL-Anweisung an die Wirtssprachen-Umgebung eingebettete SQL-Anweisungen werden durch exec sql eingeleitet

und durch spezielles Symbol (hier ;) beendet, um dem Compiler eine Unterscheidung von anderen Anweisungen zu ermglichen

Verwendung von AP-Variablen in SQL-Anweisungen verlangt Deklaration innerhalb eines declare section-Blocks sowie Angabe des Prfix : innerhalb von SQL-Anweisungen

Kommunikationsbereich SQLCA - Rckgabe von Statusanzeigern u..

bergabe der Werte einer Zeile mit Hilfe der INTO-Klausel - INTO target-commalist (Variablenliste des Wirtsprogramms) - Anpassung der Datentypen (Konversion)

Aufbau/Abbau einer Verbindung zu einem DBS: connect/disconnect

Eingebettetes statisches SQL


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Cursor-Konzept

Zweck satz-weise Abarbeitung von Ergebnismengen Trennung von Qualifikation und Bereitstellung/Verarbeitung von

Zeilen Cursor ist ein Iterator,

der einer Anfrage zugeordnet wird und mit dessen Hilfe die Zeilen der Ergebnismenge einzeln (one tuple at a

time) im Programm bereitgestellt werden Cursor-Deklaration

Syntax

Beispiel

DECLARE cursor CURSOR FOR table-exp [ORDER BY order-item-commalist]

DECLARE C1 CURSOR FOR SELECT Name, Gehalt, Anr FROM Pers WHERE Anr = K55 ORDER BY Name;


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Cursor-Operationen OPEN C1 FETCH C1 INTO Var1, Var2, Var3 CLOSE C1

Cursor-Konzept

AWP in satzorientierter Programmiersprache

mengenorientiertes DBS

1. Anfrage: OPEN C1

2. Anfrage auswerten, Ergebniszeile(n) im Cursor bereitstellen

4. Cursor schlieen (CLOSE C1)

3. Zeile sequentiell holen und verarbeiten (FETCH C1)


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Reihenfolge der Ergebniszeilen systembestimmt benutzerspezifiziert (ORDER BY)

Wann wird die Ergebnismenge ermittelt? schritthaltende Auswertung durch das DBS?

Verzicht auf eine explizite Zwischenspeicherung ist nur bei einfachen Anfragen mglich.

daher Kopie bei OPEN meist erforderlich (ORDER BY, Join, Aggregat-Funktionen, ...)

Cursor-Konzept


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Cursor: Beispiel

exec sql begin declare section; char X[50], Y[3]; exec sql end declare section; exec sql declare C1 cursor for select Name from Pers where Anr = :Y; printf(Bitte Anr eingeben: \n); scanf(%d, Y); exec sql open C1; while (sqlcode == OK) { exec sql fetch C1 into :X; printf(Angestellter %d\n, X); } exec sql close C1;


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Aktualisierung

Aktualisierung mit Bezugnahme auf eine Position Wenn die Zeilen, die ein Cursor verwaltet (active set), eindeutig den

Zeilen einer Tabelle entsprechen, knnen sie ber Bezugnahme durch den Cursor gendert werden.

Syntax

Beispiel while (sqlcode == ok) {

exec sql fetch C1 into :X; ... /* Berechne das neue Gehalt in Z /* exec sql update Pers set Gehalt = :Z where current of C1; }

positioned-update ::= UPDATE table SET update-assignment-commalist WHERE CURRENT OF cursor positioned-delete ::= DELETE FROM table WHERE CURRENT OF cursor


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1. 1 Cursor

2. Mehrere Cursor Verknpfung der

Zeilen im Programm

3. Positionsbezogene Aktualisierung

C1

C1 C2 C3

C1 VariableINTO

Update, Delete

SQL-Programmiermodell


27

4. Abhngige Cursor

C1Wert1

Wert2

C2

C2

C3

C3

C3Wert13

Wert11

Wert12

Wert21...

...

SQL-Programmiermodell


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Struktur (Otnr, Utnr, Anzahl)

T V 5T N 100T Q 1T F 1V N 10Q N 5Q S 2F N 8F S 3

Beispiel: Stcklistenauflsung

Tabelle Struktur (Otnr, Utnr, Anzahl) Aufgabe: Ausgabe aller Endprodukte sowie deren Komponenten max. Schachtelungstiefe sei bekannt (hier: 2)

Tragflche

Fahrwerk

Scharnier

Verstrebung Querruder

Niete

1

328

5

100

10

51


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exec sql begin declare section; char T0[10], T1[10], T2[10]; int Anz;

exec sql end declare section; exec sql declare C0 cursor for

select distinct Otnr from Struktur S1 where not exists (select * from Struktur S2 where S2.Utnr = S1.Otnr);

exec sql declare C1 cursor for select Utnr, Anzahl from Struktur where Otnr = :T0;

exec sql declare C2 cursor for select Utnr, Anzahl from Struktur where Otnr = :T1; ...


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... exec sql open C0; while (1) { exec sql fetch C0 into :T0; if (sqlcode == notfound) break; printf ( %s\n , T0); exec sql open C1; while (2) {exec sql fetch C1 into :T1, :Anz; if (sqlcode == notfound) break; printf ( %s: %d\n , T1, Anz); exec sql open C2; while (3) { exec sql fetch C2 INTO :T2, :Anz; if (sqlcode == notfound) break; printf ( %s: %d\n , T2, Anz); } exec sql close C2; } /* end while (2) */ exec sql close C1; } /* end while (1) */ exec sql close C0;



31


Ausgabe:

T V: 5 N: 10 N: 100 Q: 1 N: 5

S: 2 F: 1 N: 8 S: 3

Tragflche

Fahrwerk

Scharnier

Verstrebung Querruder

Niete

1

328

5

100

10

51


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Erweiterungen zum Cursor-Konzept

Syntax: cursor-def ::= DECLARE cursor [SENSITIVE | INSENSITIVE | ASENSITIVE] [SCROLL | NO SCROLL] CURSOR [WITH HOLD | WITHOUT HOLD] [WITH RETURN | WITHOUT RETURN] FOR table-exp [ORDER BY order-item-commalist] [FOR {READ ONLY | UPDATE [OF column-commalist]}]


33

Sichtbarkeit von nderungen

INSENSITIVE CURSOR T sei die Zeilenmenge, die sich fr den Cursor zum OPEN-Zeitpunkt

(Materialisierung) qualifiziert Spezifikation von INSENSITIVE bewirkt, dass eine separate Kopie von

T angelegt wird und der Cursor auf die Kopie zugreift Aktualisierungen, die T betreffen, werden in der Kopie nicht sichtbar

gemacht; solche nderungen knnten z. B. direkt oder ber andere Cursor erfolgen

ber einen insensitiven Cursor sind keine Aktualisierungsoperationen mglich (UPDATE nicht erlaubt)

Die Kombination mit SCROLL ist unproblematisch


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Sichtbarkeit von nderungen

ASENSITIVE CURSOR Standard Bei OPEN muss nicht zwingend eine Kopie von T erstellt werden: die

Komplexitt der Cursor-Definition verlangt jedoch oft seine Materialisierung als Kopie

Ob nderungen, die T betreffen und durch andere Cursor oder direkt erfolgen, in der momentanen Cursor-Instanziierung sichtbar werden, ist implementierungsabhngig

Falls UPDATE deklariert wird, muss eine eindeutige Abbildung der Cursor-Zeilen auf die Tabelle mglich sein (siehe aktualisierbare Sicht); es wird definitiv keine separate Kopie von T erstellt.


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Beispiele

Cursor-Definition EXEC SQL DECLARE C2 SCROLL CURSOR

FOR SELECT ...

SCROLL-Beispiele: EXEC SQL FETCH ABSOLUTE 100 FROM C2 INTO ... EXEC SQL FETCH ABSOLUTE -10 FROM C2 INTO ...

(zehntletzte Zeile) EXEC SQL FETCH RELATIVE 2 FROM C2 INTO ...

(bernchste Zeile) EXEC SQL FETCH RELATIVE -10 FROM C2 INTO ...


37

bersicht



38

SQL/PSM

SQL/PSM: Persistent Stored Modules

SQL-Standard definiert Routinen (SQL-invoked routines) Prozeduren und Funktionen Implementierung in SQL oder extern in einer Programmiersprache Aufruf erfolgt in SQL-Anweisungen hufig genutzte Bezeichnungen: stored procedures, user-defined

functions SQL-Standard definiert prozedurale Erweiterungen

Prozedurale Erweiterungsmglichkeiten der DBS-Funktionalitt aus Sicht der Anwendung

Einfhrung neuer Kontrollstrukturen, z.B. Schleifen, Bedingungen, etc.


39

Beispiel: SQL-Prozedur

Erzeugen einer SQL-Prozedur CREATE PROCEDURE proc1 ( )

BEGIN INSERT INTO Pers VALUES (...); INSERT INTO Abt VALUES (...); END;

Aufruf mit CALL-Anweisung . . .

EXEC SQL CALL proc1 ( ); . . .


40

Beispiel: SQL-Funktion

Erzeugen einer SQL-Funktion CREATE FUNCTION dm_in_euro (float v) RETURNS float BEGIN RETURN (v / 1.95583); END;

Aufruf innerhalb einer Anfrage SELECT Bezeichnung, dm_in_euro (Preis) FROM Produkt WHERE dm_in_euro (Preis) < 100

Nutzung auerhalb von Anfragen SET euro_preis = dm_in_euro (79.00);


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Prozedurale Spracherweiterungen

Compound statement BEGIN ... END;

Variablendeklaration DECLARE var CHAR (6);

If statement IF subject (var urgent) THEN ... ELSE ...;

Case statement CASE subject (var) WHEN SQL THEN ... WHEN ...;

Loop statement LOOP END LOOP;

While statement WHILE i


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SQL/PSM: Vorteile

Leistungsverbesserung vor allem in Client/Server-Umgebung Entwerfen von Routinen mit mehreren SQL-Anweisungen Ausfhrung mehrerer SQL-Anweisungen durch ein EXEC SQL Anzahl der Zugriffe des Anwendungsprogramms auf die DB wird

reduziert Hhere Verarbeitungsmchtigkeit des DBS

prozedurale Erweiterungen, Kontrollstrukturen vorbersetzte Ausfhrungsplne werden gespeichert und sind

wiederverwendbar Prozeduren und Funktionen als gemeinsamer Code fr

verschiedene Anwendungsprogramme nutzbar Hherer Isolationsgrad der Anwendung von der DB erlaubt reine SQL-Implementierungen komplexer Funktionen

(Sicherheitsaspekt)


43

bersicht



44

Dynamisches SQL

Festlegen/bergabe von SQL-Anweisungen erst zur Laufzeit Benutzer stellt Ad-hoc-Anfrage AP berechnet dynamisch SQL-Anweisung SQL-Anweisung ist aktueller Parameter von Funktionsaufrufen an das

DBMS


45

Dynamisches SQL: Eigenschaften

Vorbereitung einer SQL-Anweisung kann erst zur Laufzeit beginnen Bindung an das DB-Schema erfolgt zum sptest mglichen Zeitpunkt

DB-Operationen beziehen sich stets auf den aktuellen DB-Zustand grte Flexibilitt und Unabhngigkeit vom DB-Schema

Vorbereitung und Ausfhrung einer SQL-Anweisung erfolgt typischerweise durch Interpretation Leistungsproblem:

- wiederholte Ausfhrung derselben Anweisung - manche DBMS (z.B. DB2) bewahren Zugriffsplne zur Wiederverwendung

in einem Cache auf

bersetzung und Code-Generierung ist jedoch prinzipiell mglich!


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Mehrere Sprachanstze

Eingebettetes dynamisches SQL Call-Level-Interface (CLI)

kann ODBC (Open Database Connectivity) implementieren Java Database Connectivity (JDBC)

dynamische SQL-Schnittstelle zur Verwendung mit Java de facto-Standard fr den Zugriff auf relationale Daten von Java-

Programmen aus JDBC ist gut in Java integriert und ermglicht einen Zugriff auf

relationale Datenbanken in einem objektorientierten Programmierstil JDBC ermglicht das Schreiben von Java-Applets, die von einem Web-

Browser auf eine DB zugreifen knnen

Quelle: [ME00, http://java.sun.com/products/jdbc]


47

Gemeinsame Anforderungen

Zugriff auf Metadaten bergabe und Abwicklung dynamisch berechneter SQL-Anweisungen Optionale Trennung von Vorbereitung und Ausfhrung

einmalige Vorbereitung mit Platzhalter (?) fr Parameter n-malige Ausfhrung

Explizite Bindung von Platzhaltern (?) an Wirtsvariable Variable sind zur Z nicht bekannt! Variablenwert wird zur Ausfhrungszeit vom Parameter bernommen


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Eingebettetes Dynamisches SQL

ist im Stil statischem SQL hnlicher wird oft von Anwendungen gewhlt, die dynamische und statische SQL-

Anweisungen mischen Programme mit EDSQL sind kompakter und besser lesbar als solche

mit CLI oder JDBC untersttzt mehrere Wirtssprachen 4 wesentliche Anweisungen

DESCRIBE PREPARE EXECUTE EXECUTE IMMEDIATE

SQL-Anweisungen werden vom Compiler wie Zeichenketten behandelt Deklaration DECLARE STATEMENT Anweisungen enthalten Platzhalter fr Parameter (?) statt

Programmvariablen


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Trennung von Vorbereitung und Ausfhrung

exec sql begin declare section; char Anweisung [256], X[3]; exec sql end declare section; exec sql declare SQLanw statement; Anweisung = DELETE FROM Pers WHERE Anr = ?; exec sql prepare SQLanw from :Anweisung; exec sql execute SQLanw using K51; scanf ( %s , X); exec sql execute SQLanw using :X;

Prepare-and-Execute optimiert die mehrfache Verwendung einer

dynamisch erzeugten SQL-Anweisung

Vorb

erei

tung

Au

sfh

rung


50

Einmalige Ausfhrung einer SQL-Anweisung

Beispiel:

scanf ( %s , Anweisung); exec sql execute immediate :Anweisung;


51

Cursor-Verwendung

Beispiel:

exec sql declare SQLanw statement; exec sql prepare SQLanw from SELECT Name FROM Pers WHERE Anr=?; exec sql declare C1 cursor for SQLanw; exec sql open C1 using K51; . . .

SELECT-Anweisung nicht Teil von DECLARE CURSOR, sondern Teil der PREPARE-Anweisung

OPEN-Anweisung (und FETCH) anstatt EXECUTE


52

Dynamische Parameterbindung

Beispiel

Anweisung = INSERT INTO Pers VALUES (?, ?, ...); exec sql prepare SQLanw from :Anweisung; vname = Ted; nname = Codd; ... exec sql execute SQLanw using :vname, :nname, ...;


53

Zugriff auf Beschreibungsinformation

z.B. wenn Anzahl und Typ der dynamischen Parameter nicht bekannt ist Deskriptorbereich ist eine gekapselte Datenstruktur, die durch das DBMS

verwaltet wird Beispiel:

Anweisung = INSERT INTO Pers VALUES (?, ?, ...); exec sql prepare SQLanw from :Anweisung; exec sql allocate descriptor Eingabeparameter; exec sql describe input SQLanw into sql descriptor Eingabeparameter; exec sql get descriptor Eingabeparameter :n = count; for (i = 1; i < n; i ++) { exec sql get descriptor Eingabeparameter value :i :attrtyp = type, :attrlnge = length, :attrname = name; . . . exec sql set descriptor Eingabeparameter value :i data = :d, indicator = :ind; } exec sql execute SQLanw using sql descriptor Eingabeparameter;


54

bersicht



55

Call-Level-Interface

Spezielle Form von dynamischem SQL Schnittstelle ist als Sammlung von Prozeduren/Funktionen realisiert Direkte Aufrufe der Routinen einer standardisierten Bibliothek Keine Vorbersetzung (Behandlung der DB-Anweisungen) von

Anwendungen Vorbereitung der DB-Anweisung geschieht erst beim Aufruf zur LZ Anwendungen brauchen nicht im Source-Code bereitgestellt werden Wichtig zur Realisierung von kommerzieller AW-Software bzw. Tools

wird sehr hufig in der Praxis eingesetzt!


56

CLI-Standardisierung

CLI-Standardisierung in SQL3 wurde vorgezogen ISO-Standard wurde 1996 verabschiedet starke Anlehnung an ODBC bzw. X/Open CLI Standard-CLI umfasst ber 40 Routinen:

Verbindungskontrolle Ressourcen-Allokation Ausfhrung von SQL-Befehlen Zugriff auf Diagnoseinformation Transaktionsklammerung, Informationsanforderung zur

Implementierung


57

Call-Level-Interface

Vorteile von CLI Schreiben portabler Anwendungen Systemunabhngigkeit Mehrfache Verbindungen zur selben DB Verbindungen zu mehreren DBS Optimierung des Zugriffs (durch Prepare)

Kooperation von AP und DBS maximale gegenseitige Kapselung Zusammenspiel AP/CLI und DBVS ist nicht durch bersetzungsphase

vorbereitet Wahl des DBS zur Laufzeit vielfltige LZ-Abstimmungen erforderlich


58

Konzept der Handle-Variablen

Handle (internes Kennzeichen) ist letztlich eine Programmvariable, die Informationen reprsentiert, die fr ein AP durch die CLI-Implementierung verwaltet wird

gestattet Austausch von Verarbeitungsinformationen Arten:

Umgebungskennung reprsentiert den globalen Zustand der Applikation Verbindungskennung

- separate Kennung: n Verbindungen zu einem oder mehreren DBS - Freigabe/Rcksetzen von Transaktionen, Isolationsgrad

Anweisungskennung - mehrfache Definition, auch mehrfache Nutzung - Ausfhrungszustand einer SQL-Anweisung; sie fasst Informationen

zusammen, die bei statischem SQL in SQLCA, SQLDA und Cursorn stehen Deskriptorkennung enthlt Informationen, wie Daten einer SQL-Anweisung

zwischen DBS und CLI-Programm ausgetauscht werden


59

#include sqlcli.h#include . . .{SQLCHAR * server;SQLCHAR * uid;SQLCHAR * pwd;HENV henv; // environment handleHDBC hdbc; // connection handleHSTMT hstmt; // statement handleSQLINTEGER id;SQLCHAR name [51];

/* connect to database */SQLAllocEnv (&henv);SQLAllocConnect (henv, &hdbc) ;if (SQLConnect (hdbc, server, uid,

pwd, ...) != SQL_SUCCESS)return (print_err (hdbc, ...) ) ;

/* create a table */SQLAllocStmt (hdbc, &hstmt) ;{ SQLCHAR create [ ] = CREATE TABLE

NameID (ID integer,Name varchar (50) ) ;

if (SQLExecDirect (hstmt, create, ...)!= SQL_SUCCESS)return (print_err (hdbc, hstmt) ) ;

}/* commit transaction */SQLTransact (henv, hdbc, SQL_COMMIT);

/* insert row */{ SQLCHAR insert [ ] = INSERT INTO

NameID VALUES (?, ?) ;if (SQLPrepare (hstmt, insert, ...) !=

SQL_SUCCESS)return (print_err (hdbc, hstmt) ) ;

SQLBindParam (hstmt, 1, ..., id, ...) ;SQLBindParam (hstmt, 2, ..., name,

...) ;id = 500; strcpy (name, Schmidt) ;

if (SQLExecute (hstmt) != SQL_SUCCESS)return (print_err (hdbc, hstmt) ) ; }

/* commit transaction */SQLTransact (henv, hdbc, SQL_COMMIT) ;}

CLI-Beispiel:


60

JDBC

JDBC: Java Database Connectivity JDBC wurde wesentlich beeinflusst durch andere CALL-Schnittstellen, wie

ODBC und SQL/CLI. JDBC bietet Methoden, um die Verbindung zu einer DB aufzubauen, ad-

hoc SQL-Anweisungen auszufhren und deren Ergebnis zu verarbeiten. JDBC ist in verschiedensten Java-Anwendungen einsetzbar:

Java Applications Java Applets Servlets, JSPs ...


61

JDBC: Beispiel (1 of 6)

import java.sql.*; (1) class DB2Appl { static { try {Class.forName("COM.ibm.db2.jdbc.app.DB2Driver").newInstance(); (2) } catch (Exception e) { System.out.println(e);} } public static void main(String argv[]) { Connection con = null; (3) String url = "jdbc:db2:sample"; (4) try { if (argv.length == 0) { con = DriverManager.getConnection(url);} else if (argv.length == 2) { String userid = argv[0]; String passwd = argv[1]; con = DriverManager.getConnection(url, userid, passwd);} (5) else { System out println("Usage: java DB2Appl[username password]");


62


System.out.println("Retrieve some data from the database..."); Statement stmt = con.createStatement(); (6) String stmtText = "SELECT projectno, manager FROM projects"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(stmtText); (7) System.out.println("Received results:"); while (rs.next()) { (8) String pno = rs.getString(1); (9) String man = rs.getString("manager"); System.out.print(" Project = " + pno); System.out.print(" Manager = " + man); System.out.print("");} rs.close(); stmt.close();


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System.out.println("Update the database... "); stmt = con.createStatement(); stmtText = "UPDATE projects SET budget = 10 000 000 WHERE projectno = 'PJ47'"; int rowsUpdated = stmt.executeUpdate(stmtText); (10) System.out.print("Changed "+rowsUpdated); if (1 == rowsUpdated) System.out.println(" row."); else System.out.println(" rows."); stmt.close(); con.close(); (11) } catch( Exception e ) { System.out.println(e);} } }



64


(1) JDBC Packages importieren: Das JDBC Package muss die Klasse java.sql.DriverManager verfgbar

machen. (2) Passenden JDBC Driver laden:

Com.ibm.db2.jdbc.net.DB2Driver fr DB2-Applets Com.ibm.db2.jdbc.app.DB2Driver fr DB2-Anwendungen

(3) Connection-Object: Connection-Objekt ist notwendig zur Verwaltung der Verbindung zur DB.

(4) URL fr die DB festlegen: Allgemeine Form: jdbc:: Fr DB2-Applet-Treiber: jdbc:db2://server_name:port/database_name Fr DB2-Anwendungs-Treiber: jdbc:db2:database_name.


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(5) Verbindung zur DB: DriverManager.getConnection() Unterschiedliche Parameter sind mglich: getConnection(String url)

- Baut eine Verbindung zur angegebenen DB (url) auf, wobei der Standardbenutzer verwendet wird.

getConnection(String url, String userid, String password) - Baut eine Verbindung zur angegebenen DB (url) auf, wobei Benutzer und Passwort

explizit angegeben werden.

(6) Statement-Objekt: Bietet Methoden zur Ausfhrung von SQL-Anweisungen.

(7) Anfrageergebnis abfragen: Methode executeQuery(String) ermglicht die Ausfhrung von SQL-

Anweisungen, die eine Ergebnismenge liefern. Ergebnismenge muss einem ResultSet-Objekt zugewiesen werden. Das ResultSet-Objekt ermglicht den Zugriff auf Metadaten zur Anfrage sowie

den Zugriff auf das Anfrageergebnis.


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(8) Zugriff auf die Zeilen der Ergebnismenge: Das ResultSet-Objekt bietet Cursor-Funktionalitt fr den Zugriff auf die

Ergebnismenge. Die Methode ResultSet.next() liefert jeweils die nchste Zeile oder false, falls das Ende der Ergebnismenge erreicht ist.

In JDBC 2.0 wird die erweiterte Cursor-Funktionalitt (SCROLL CURSOR), wie sie der SQL-Standard definiert, untersttzt.

(9) Zugriff auf den Wert einer Spalte: ResultSet.getString(int n) liefert den Wert in Spalte n der aktuellen Zeile. ResultSet.getString(String name) liefert den Wert der ber den Spaltennamen

identifizierten Spalte. Weitere get-Methoden erlauben den Zugriff auf Spalten anderer Typen.

(10) UPDATE-Anweisungen ausfhren: Die Methode executeUpdate(String) erlaubt die Ausfhrung von

INSERT/UPDATE/DELETE. Als Ergebnis wird die Anzahl genderter Zeilen geliefert.

(11) Verbindung schlieen


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JDBC: Metadaten

ResultSet-Objekte stellen die Metadaten zu einer Anfrage bereit: Anzahl der Spalten in der Ergebnismenge Name und Typ fr jede Spalte Notwendiger Platz zur Darstellung der Werte der Spalte

Beispiel: ...

ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * from projects"); ResultSetMetaData rsm = rs.getMetaData(); // gibt Metadaten fr jede Spalte aus for (int i=1; i


68

Zusammenfassung

Cursor-Konzept zur satzweisen Verarbeitung von Datenmengen Anpassung von mengenorientierter Bereitstellung und

satz-weiser Verarbeitung von DBS-Ergebnissen Operationen: DECLARE CURSOR, OPEN, FETCH, CLOSE Erweiterungen: Scroll-Cursor, Sichtbarkeit von nderungen

Statisches (eingebettetes) SQL hohe Effizienz, gesamte Typprfung und Konvertierung erfolgen durch

Precompiler relativ einfache Programmierung Aufbau aller SQL-Befehle muss zur bersetzungszeit festliegen es knnen zur Laufzeit nicht verschiedene Datenbanken dynamisch

angesprochen werden


69

Zusammenfassung

Interpretation einer DB-Anweisung allgemeines Programm (Interpreter) akzeptiert Anweisungen der DB-

Sprache als Eingabe und erzeugt mit Hilfe von Aufrufen des Zugriffssystems Ergebnis

hoher Aufwand zur Laufzeit (v.a. bei wiederholter Ausfhrung einer Anweisung)

bersetzung, Code-Erzeugung und Ausfhrung einer DB-Anweisung fr jede DB-Anweisung wird ein zugeschnittenes Programm erzeugt

(bersetzungszeit), das zur Laufzeit abgewickelt wird und dabei mit Hilfe von Aufrufen des Zugriffssystems das Ergebnis ableitet

bersetzungsaufwand wird zur Laufzeit soweit wie mglich vermieden PSM

zielt ab auf Leistungsverbesserung, vor allem in Client/Server-Umgebung

erhht die Verarbeitungsmchtigkeit des DBS


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Zusammenfassung

Dynamisches SQL Festlegung/bergabe von SQL-Anweisungen zur Laufzeit hohe Flexibilitt, schwierige(re) Programmierung Unterschiede zu statischem, eingebettetem SQL

- explizite Anweisungen zur Datenabbildung zwischen DBS und Programmvariablen

- klare Trennung zwischen Anwendungsprogramm und SQL ( einfacheres Debugging)

CLI Schnittstelle ist als Sammlung von Prozeduren/Funktionen realisiert Keine Vorbersetzung oder Vorbereitung

- Anwendungen brauchen nicht im Source-Code bereitgestellt werden - Wichtig zur Realisierung von kommerzieller AW-Software bzw. Tools


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Zusammenfassung

JDBC bietet Schnittstelle fr den Zugriff auf (objekt-) relationale DBS

aus Java-Anwendungen vermeidet einige syntaktische Mngel (Lesbarkeit,

Fehleranflligkeit) von CLI SQLJ (ergnzende Information)

eingebettete Sprache fr statische Java-Programme zielt auf verbesserte Laufzeiteffizienz im Vergleich zu JDBC ab,

Syntax- und Semantikprfung zur bersetzungszeit grere Unabhngigkeit von verschiedenen SQL-Dialekten


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Ergnzende Literatur zu diesem Kapitel

[HC99] A. L. Hosking, J. Chen: PM3: An Orthogonally Persistent Systems Programming Language Design, Implementation, Performance. VLDB, 1999.

[MBC+94] R. Morrison, A.L. Brown, R.C.H. Connor, Q.I. Cutts, A. Dearle, G.N.C. Kirby, D.S. Munro: The Napier88 Reference Manual (Release 2.0) University of St Andrews Technical Report CS/94/8 (1994).

[ME00] J. Melton, A. Eisenberg: Understanding SQL and Java Together. Morgan Kaufmann, 2000.

Datenbanken und InformationssystemebersichtKopplungCall-Schnittstelle (Aufruftechnik)SQL-EinbettungIntegrationsanstzeRelationale APIsbersichtWirtsspracheneinbettung und bersetzungVon der bersetzung bis zur AusfhrungVon der bersetzung bis zur AusfhrungVon der bersetzung bis zur AusfhrungVon der bersetzung bis zur AusfhrungAuswertungstechnikWahl des BindezeitpunktsWahl des BindezeitpunktsAuswertungstechnik und BindezeitpunktbersichtEingebettetes statisches SQL: BeispielEingebettetes statisches SQLCursor-KonzeptCursor-KonzeptCursor-KonzeptCursor: BeispielAktualisierungSQL-ProgrammiermodellSQL-ProgrammiermodellBeispiel: StcklistenauflsungBeispiel: StcklistenauflsungBeispiel: StcklistenauflsungBeispiel: StcklistenauflsungErweiterungen zum Cursor-KonzeptSichtbarkeit von nderungenSichtbarkeit von nderungenErweiterte PositionierungsmglichkeitenBeispielebersichtSQL/PSM Beispiel: SQL-ProzedurBeispiel: SQL-FunktionProzedurale SpracherweiterungenSQL/PSM: VorteilebersichtDynamisches SQLDynamisches SQL: EigenschaftenMehrere Sprachanstze Gemeinsame AnforderungenEingebettetes Dynamisches SQL Trennung von Vorbereitung und AusfhrungEinmalige Ausfhrung einer SQL-AnweisungCursor-VerwendungDynamische ParameterbindungZugriff auf Beschreibungsinformation bersichtCall-Level-InterfaceCLI-StandardisierungCall-Level-InterfaceKonzept der Handle-VariablenSlide Number 59JDBCJDBC: Beispiel (1 of 6)JDBC: Beispiel (2 of 6)JDBC: Beispiel (3 of 6)JDBC: Beispiel (4 of 6)JDBC: Beispiel (5 of 6)JDBC: Beispiel (6 of 6)JDBC: MetadatenZusammenfassungZusammenfassungZusammenfassungZusammenfassungErgnzende Literatur zu diesem Kapitel

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