设置只使用一个数据库连接java 实现一个数据库

    大概一年前的这个时候，为了深入了解数据库的内部原理和实现，我决定编写一个数据库系统的原型程序，这个行动断断续续坚持了一年，写了接近3W行C代码，现在除了事务和并发(只做到了存储引擎层面的并发)，其他的功能基本都实现了。数据库是底层软件，实现起来有一定难度，为了编写这个程序(暂且就叫做XSQL吧)，我阅读了很多关于开源数据库内部原理的书籍资料，总结了主流数据库的结构，然后依据其原理写出了XSQL。接下来我打算把实现这个程序中遇到的问题，解决的办法和涉及的技术写成一个专题，这样可以让更多同学更加深入的理解数据库系统的内部原理，还可以让他人发现我实现过程中的不足之处，指出优化方法。

XSQL中的数据类型(绿色暂未实现)：

CHAR	定长字符串
VARCHAR	变长字符串
FLOAT	单精度浮点型
DOUBLE	双精度浮点型
INT	整型
SMALLINT	短整型
BIGINT	长整型
DATETIME	时间戳
TEXT	文本
FILE	文件

 

XSQL支持的函数:

字符串函数	LENGTH(exp)	返回字符串exp的长度
	SUBSTR(exp1,exp2)	返回串exp2在exp1中出现的下标，如果不存在则返回-1
时间函数	GETDATE()	返回当前的系统时间字符串
	TODATE(exp)	将时间戳exp转化为时间字符串
	TOTIMESTAMP(exp)	将时间字符串exp转化为时间戳
数学函数	POWER(exp1,exp2)	返回exp1的exp2次幂
	SIN(exp)	返回exp的正弦值
	COS(exp)	返回exp的余弦值
	SQRT(exp)	返回exp的平方根
	ABS(exp)	返回exp的绝对值
聚合函数	MAX(exp)	返回最大的exp
	MIN(exp)	返回最小的exp
	SUM(exp)	返回所有行的exp的和
	COUNT(exp)	返回行数
	AVG(exp)	返回所有行的exp平均值

 

在XSQL中执行如下命令建立学生选课关系表：

CREATE TABLE student
 (
  s# INT AUTO_INCREMENT NOT NULL ,
  name CHAR(20) ,
  age SMALLINT CHECK(age  BETWEEN 15 AND 20) ,
  sex CHAR(2) CHECK(sex IN('男','女')) ,
  address VARCHAR(50) ,
  reg_time DATETIME ,
  PRIMARY KEY(s#)
 )INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'wang',20,'男','哈尔滨',totimestamp(getdate()))INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'li',19,'男','哈尔滨',totimestamp(getdate()))INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'chen',17,'男','哈尔滨',totimestamp(getdate()))INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'wu',18,'男','哈尔滨',totimestamp(getdate()))INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'luo',20,'女','哈尔滨',totimestamp(getdate()))INSERT INTO student(s#,name,age,sex ,address ,reg_time)
 VALUES (NULL,'zhou',20,'女','哈尔滨',totimestamp(getdate()))CREATE TABLE course
 (
  c# INT AUTO_INCREMENT NOT NULL,
  cname CHAR(15),
  teacher CHAR(15),
  PRIMARY KEY(c#)
 )INSERT INTO course(c#,cname,teacher) VALUES(NULL,'数据库','li') 
 INSERT INTO course(c#,cname,teacher) values(NULL,'数学','ma') 
 INSERT INTO course(c#,cname,teacher) values(NULL,'化学','zhou') 
 INSERT INTO course(c#,cname,teacher) values(NULL,'物理','shi') 
 INSERT INTO course(c#,cname,teacher) values(NULL,'操作系统','wen')CREATE TABLE sc
 (
  s# INT  NOT NULL,
  c# INT  NOT NULL,
  grade SMALLINT CHECK(grade BETWEEN 0 AND 100),
  PRIMARY KEY(s#,c#),
  FOREIGN KEY(s#) REFERENCES student(s#),
  FOREIGN KEY(c#) REFERENCES course(c#)
 )INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(1,1,55)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(1,2,78)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(1,3,85)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(1,4,91)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(1,5,69)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(2,1,85)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(3,1,90)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(3,2,86)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(3,3,95)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(4,1,71)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(4,4,63)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(5,1,70)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(5,2,65)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(5,3,80)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(5,5,65)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(6,1,78)
 INSERT INTO sc(s#,c#,grade) values(6,3,90)

查询演示:

--列出student表的所有行

SELECT s#,name ,age ,sex ,address ,todate(reg_time)
FROM student

 

--列出course表的所有行

SELECT*
FROM course

 

--检索学习课程号为2的学生学号与姓名

SELECT s#,name
FROM student
WHERE EXISTS (
         SELECT *
         FROM sc
         WHERE c#=2 AND s#=student.s#
         )

 

--检索学习数学的学生学号,姓名和入学时间

SELECT name,student.s# ,todate(reg_time) as '入学时间'
FROM student,sc,course
WHERE cname='数学' AND student.s#=sc.s# AND sc.c#=course.c#

 

--检索学习全部课程的学生姓名

SELECT name
FROM student
WHERE NOT EXISTS(
              SELECT *
              FROM course
              WHERE NOT EXISTS(
                            SELECT *
                            FROM sc
                            WHERE s#=student.s# ANDc#=course.c#
                            )
              )

 

--检索名字小于等于平均长度的学生信息

SELECT *
FROM student
WHERE LENGTH(name) <= (SELECT AVG(LENGTH(name)) FROM student)

 

--检索大于等于平均年龄且最高分数和最低分数之差不超过10分或者小于平均年龄且之差不超过15的学生信息

SELECT *
FROM student
WHERE 
(
10 > (SELECT MAX(grade) - MIN(grade)
      FROM SC
      WHERE s# =student.s#) AND age >= (SELECT AVG(age) FROM student)
) OR (
15 > (SELECT MAX(grade) - MIN(grade)
      FROM SC
      WHERE s# =student.s#) AND age < (SELECT AVG(age) FROM student)
)