SQLite(轻量级最佳数据库) 原理分析和开发应用

概述

SQLite介绍

自几十年前出现的商业应用程序以来，数据库就成为软件应用程序的主要组成部分。正与数据库管理系统非常关键一样，它们也变得非常庞大，并占用了相当多的系统资源，增加了管理的复杂性。随着软件应用程序逐渐模块模块化，一种新型数据库会比大型复杂的传统数据库管理系统更适应。嵌入式数据库直接在应用程序进程中运行，提供了零配置（zero-configuration）运行模式，并且资源占用非常少。
SQLite是一个开源的嵌入式关系数据库，它在2000年由D. Richard Hipp发布，它的减少应用程序管理数据的开销，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。
SQLite嵌入到使用它的应用程序中，它们共用相同的进程空间，而不是单独的一个进程。从外部看，它并不像一个RDBMS，但在进程内部，它却是完整的，自包含的数据库引擎。

嵌入式数据库的一大好处就是在你的程序内部不需要网络配置，也不需要管理。因为客户端和服务器在同一进程空间运行。SQLite 的数据库权限只依赖于文件系统，没有用户帐户的概念。SQLite 有数据库级锁定，没有网络服务器。它需要的内存，其它开销很小，适合用于嵌入式设备。你需要做的仅仅是把它正确的编译到你的程序。

架构(architecture)

SQLite采用了模块的设计，它由三个子系统，包括8个独立的模块构成。

sqlite1

接口(Interface)
接口由SQLite C API组成，也就是说不管是程序、脚本语言还是库文件，最终都是通过它与SQLite交互的(我们通常用得较多的ODBC/JDBC最后也会转化为相应C API的调用)。
编译器(Compiler)
在编译器中，分词器（Tokenizer）和分析器(Parser)对SQL进行语法检查，然后把它转化为底层能更方便处理的分层的数据结构---语法树，然后把语法树传给代码生成器(code generator)进行处理。而代码生成器根据它生成一种针对SQLite的汇编代码，最后由虚拟机(Virtual Machine)执行。
虚拟机(Virtual Machine)
架构中最核心的部分是虚拟机，或者叫做虚拟数据库引擎(Virtual Database Engine,VDBE)。它和Java虚拟机相似，解释执行字节代码。VDBE的字节代码由128个操作码(opcodes)构成，它们主要集中在数据库操作。它的每一条指令都用来完成特定的数据库操作(比如打开一个表的游标)或者为这些操作栈空间的准备(比如压入参数)。总之，所有的这些指令都是为了满足SQL命令的要求(关于VM，后面会做详细介绍)。
后端(Back-End)
后端由B-树(B-tree)，页缓存(page cache，pager)和操作系统接口(即系统调用)构成。B-tree和page cache共同对数据进行管理。B-tree的主要功能就是索引，它维护着各个页面之间的复杂的关系，便于快速找到所需数据。而pager的主要作用就是通过OS接口在B-tree和Disk之间传递页面。

SQLite的特点(SQLite’s Features and Philosophy)
零配置(Zero Configuration)
可移植(Portability)：
它是运行在Windows,Linux,BSD,Mac OS X和一些商用Unix系统，比如Sun的Solaris,IBM的AIX，同样，它也可以工作在许多嵌入式操作系统下，比如QNX,VxWorks,Palm OS, Symbin和Windows CE。
Compactness：
SQLite是被设计成轻量级，自包含的。one header file, one library, and you’re relational, no external database server required
简单(Simplicity)
灵活(Flexibility)
可靠(Reliability)：
SQLite的核心大约有3万行标准C代码，这些代码都是模块化的，很容易阅读。

事务(Transaction)

事务的周期(Transaction Lifecycles)
程序与事务之间有两件事值得注意：
A、哪些对象在事务下运行——这直接与API有关。
B、事务的生命周期，即什么时候开始，什么时候结束以及它在什么时候开始影响别的连接（这点对于并发性很重要）——这涉及到SQLite的具体实现。
一个连接（connection）可以包含多个(statement)，而且每个连接有一个与数据库关联的B-tree和一个pager。Pager在连接中起着很重要的作用，因为它管理事务、锁、内存缓存以及负责崩溃恢复(crash recovery)。当你进行数据库写操作时，记住最重要的一件事：在任何时候，只在一个事务下执行一个连接。这些回答了第一个问题。
一般来说，一个事务的生命和statement差不多，你也可以手动结束它。默认情况下，事务自动提交，当然你也可以通过BEGIN..COMMIT手动提交。接下来就是锁的问题。

sqlite02

关于这个图有以下几点值得注意：
A、一个事务可以在UNLOCKED，RESERVED或EXCLUSIVE三种状态下开始。默认情况下在UNLOCKED时开始。
B、白色框中的UNLOCKED, PENDING, SHARED和 RESERVED可以在一个数据库的同一时存在。
C、从灰色的PENDING开始，事情就变得严格起来，意味着事务想得到排斥锁(EXCLUSIVE)（注意与白色框中的区别）。
虽然锁有这么多状态，但是从体质上来说，只有两种情况：读事务和写事务。

读者可以从http://www.sqlite.org/下载SQLite 最新的版本
Cmd 进入命令行

     创建数据库文件:
   >SQLite3 d:\test.db 回车
   就生成了一个test.db在d盘。
   这样同时也SQLite3挂上了这个test.db

用.help可以看看有什么命令
>.help 回车即可

看看有创建了多少表
>.tables

看表结构
>.schema 表名

看看目前挂的数据库
>.database

   如果要把查询输出到文件
   >.output 文件名
   > 查询语句；

把查询结果用屏幕输出
>.output stdout

   把表结构输出，同时索引也会输出
    > .dump 表名
   退出
   >.exit 或者.quit

从http://sqlite.phxsoftware.com/下载Ado.net驱动。
   下载了安装，在安装目录中存在System.Data.SQLite.dll
    我们只需要拷贝这个文件到引用目录，并添加引用即可对SQLite数据库操作了
   所有的Ado.net对象都是以SQLite开头的，比如SQLiteConnection
   连接串只需要如下方式
   Data Source=d:\test.db 或者DataSource=test.db--应用在和应用程序或者.net能够自动找到的目录
   剩下的就很简单了~~

SQL语法
   由于以前用SQLServer或者ISeries，所以DDL的语法很汗颜
   创建一个单个Primary Key的table
   CREATE TABLE [Admin] (
[UserName] [nvarchar] (20)   PRIMARY KEY NOT NULL ,
[Password] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[Rank] [smallint] NOT NULL ,
[MailServer] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[MailUser] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[MailPassword] [nvarchar] (50)   NOT NULL ,
[Mail] [nvarchar] (50)   NOT NULL
   ) ;
创建一个多个Primary Key的table
   CREATE TABLE [CodeDetail] (
[CdType] [nvarchar] (10) NOT NULL ,
[CdCode] [nvarchar] (20) NOT NULL ,
[CdString1] [ntext]   NOT NULL ,
[CdString2] [ntext]   NOT NULL ,
[CdString3] [ntext]   NOT NULL,
PRIMARY KEY (CdType,CdCode)
   ) ;
创建索引
   CREATE INDEX [IX_Account] ON [Account]([IsCheck], [UserName]);
   还可以视图等等。

SQLite 分页查询

写法1:

SELECT * FROM TABLE1 LIMIT 20 OFFSET 20 ;

写法2:

SELECT * FROM TABLE1 LIMIT 20 , 20;

SQLite 文件的压缩
在多次删除数据、插入数据、更新数据后，数据库体积增大，但实际有效数据量很小，则需要对数据库进行压缩、整理，把已经删除的数据从物理文件中移除。调用一下SQL命令即可：

VACUUM

VACUUM的实现

sqlite3