第6章 数据存储与访问
Java开发中的数据存储与访问技术
Java开发中的数据存储与访问技术在Java开发中，数据存储和访问技术是非常重要的。
无论是大型企业级应用还是小型网站，都需要对数据进行存储和访问。
本文将介绍Java开发中常见的数据存储和访问技术，包括关系型数据库、非关系型数据库、缓存技术和NoSQL技术。
一、关系型数据库关系型数据库是一种传统的数据存储方式，在Java开发中非常常见。
它由一系列表格组成，每个表格包含多个列和多行。
关系型数据库使用结构化查询语言（SQL）进行数据操作。
SQL是一种标准语言，不同的关系型数据库都支持SQL。
在Java开发中，MySQL是最常见的关系型数据库之一。
MySQL是一款开源的关系型数据库管理系统，提供高性能、高可靠性和高可扩展性。
Java开发人员可以使用JDBC（Java数据库连接）API来连接MySQL数据库，并通过Java程序进行数据操作。
JDBC是Java中操作数据库的标准接口，Java开发人员无需学习MySQL的API，只需要学习JDBC接口即可。
二、非关系型数据库非关系型数据库是一种新兴的数据存储方式，在Java开发中也越来越常见。
非关系型数据库不使用SQL进行数据操作，而是使用键值对、文档、列族等方式保存数据。
非关系型数据库具有高可扩展性、高性能和高可用性。
在Java开发中，MongoDB是最常见的非关系型数据库之一。
MongoDB是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统，使用文档存储方式保存数据。
Java开发人员可以使用MongoDB的Java 驱动程序进行连接和操作MongoDB数据库。
三、缓存技术缓存技术是在Java开发中用于提高性能的常见技术之一。
缓存将经常使用的数据保存在内存中，以便快速访问。
缓存通常存储在单独的服务器上，以减轻数据库服务器的负担。
在Java开发中，最常见的缓存技术是Redis。
Redis是一款基于内存的数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息代理。
Java开发人员可以使用Jedis库来连接和操作Redis。
第6章 计算机存储程序和数据的方式
主存的主要性能指标
° 性能指标：
• 按字节连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）
• 存储容量：所包含的存储单元的总数（单位：MB或GB）
• 存取时间TA：从CPU送出内存单元的地址码开始，到主存读出 数据并送到CPU（或者是把CPU数据写入主存）所需要的时间 （单位：ns，1 ns = 10-9 s），分读取时间和写入时间
一般SRAM为字片式芯片，只在字线上译码，同时读出字线上所有位！
… …
位片式存储体阵列组织
0,00
……
00,,33
0 A1
X
地
X0
4×4
址 0译
矩
阵 3,0
…
3,3
A0
码 X3
器
Y0 Y 地址译码器 Y3
A3 0
A2 0
位片式在字方向和位方向扩充，需要有片选信号
DRAM芯片都是位片式
基本特征
将部分译 码功能移 到存储矩 阵内部
按工作状态与存储原理的不同分为
静态RAM 动态RAM
计算机系统平台
24
5.2.2 随机存取存储器RAM
1．静态RAM
1）SRAM基本单元电路 由六个MOS管组成的触发器构成
计算机系统平台
25
行地址选择线X
D数 据 位 线
T1,T3:MOS反相器
T5
T2,T4:MOS反相器
Vcc
T3 T4
从用户的角度来看，决定存储器的三个基本 参数
—— 容量、速度和价格
三个参数之间的关系：
存储器速度越快，每位价格就越高
存储器容量越大，速度就越慢，价格就越低 组成存储系统的关键：把速度、容量和价格不同的 多个物理存储器组织成一个存储系统，这个存储系统 要求速度最快、存储容量最大、单位容量的价格最便 宜。
数据库中数据存储与访问的物理结构研究
数据库中数据存储与访问的物理结构研究数据存储与访问是现代数据库管理系统的核心功能。
它涉及到如何在数据库中存储数据，以及如何通过查询等操作来访问这些数据。
数据存储与访问的物理结构研究是数据库领域的重要方向之一，它关注数据库内部的存储结构和数据访问算法的设计与优化。
本文将对数据库中数据存储与访问的物理结构进行研究。
一、介绍数据库中的数据存储与访问涉及到如何将数据存储在磁盘上，以及如何通过索引和查询等操作来高效地访问这些数据。
在了解数据库中的数据存储和访问物理结构之前，我们首先需要了解数据库的逻辑结构。
数据库的逻辑结构一般分为三层：外部模式、概念模式和内部模式。
外部模式是用户和程序员所看到的数据库的逻辑视图，概念模式是数据库的全局逻辑视图，内部模式是数据库的物理实现。
二、数据存储的物理结构数据库中的数据存储通常是以块（block）为单位进行的。
一个块是操作系统分配给数据库管理系统的最小存储单元。
每个块包含一定数量的记录或数据项，以及与之相关的控制信息，比如记录的数量、位置等。
数据库中的数据存储可以采用不同的物理结构，包括堆文件、顺序文件和索引文件。
1. 堆文件堆文件是最简单的数据存储结构之一。
在堆文件中，记录被顺序地插入到文件的末尾，没有明确的顺序。
相比于其他数据存储结构，堆文件具有较低的插入和删除成本，但是在查询操作方面效率较低。
因为查询需要对整个文件进行扫描，从而导致了较高的访问成本。
2. 顺序文件顺序文件是一种按照某个字段的值进行排序的数据存储结构。
通过维护一个有序的文件，可以实现高效的数据访问。
顺序文件的优点是在插入和删除操作方面相对高效，但是在数据更新操作方面较低效。
因为每次插入或删除操作都需要重新组织文件。
此外，顺序文件还需要一个额外的索引文件来支持数据的查找操作。
3. 索引文件索引文件是一种辅助数据存储结构，用于加速数据的查询操作。
索引文件包含记录的键和对应的物理地址，通过对键进行搜索，可以快速地找到对应的记录。
大数据中的数据存储和访问技术
大数据中的数据存储和访问技术在当今信息时代，大数据已经成为了各个领域的重要支撑，无论是企业、政府、还是个人，都需要通过大数据来获取有关信息和资源更有效的方案。
在大数据应用中，数据存储和访问技术是关键的基础技术，尤其在海量数据情况下，能够采用什么技术来进行存储和管理，往往是一个关键的问题。
1.背景与现状以互联网和移动互联网应用日益普及为背景，传统企业大量移植到互联网中来，以及大数据应用技术的逐渐成熟，导致企业数据的量级以惊人的速度增长。
数据持续的增长也带来了数据存储和访问的重大难题。
例如业务系统的实时性要求、数据随意调整和复用等都对数据的存储和访问设施提出了极高的要求。
在此背景下，传统的关系型数据库发生了较大的挑战。
大数据存储方案的发展也为大数据应用提供了新的思路和解决办法。
2.数据存储技术目前数据存储的主流技术包括关系型数据库、NoSQL以及大数据存储。
传统的关系型数据库在基本功能和数据完整性的基础上，也收到了更多的使用限制。
无论是MySQL、Oracle还是SQL Server，它们都表现出不同的限制，而这些限制常常阻碍了企业的业务的发展，从而使企业不能很好地满足海量数据存储和访问的需求。
NoSQL（Not only SQL）则在数据存储和访问方面开创了多种的非关系型数据库技术。
它们在自由性、存储结构、操作规则等方面有着自由的扩展性，可以满足大规模、分布式、非结构化、高效性、持久性的数据处理需求。
大数据存储则是针对大数据应用开发的，主要解决了数据存储的容易性、可扩展性、高性能和易用性问题，并坚强支撑了各种涉及大数据应用的系统，如Apache Hadoop等。
3.数据访问技术在数据存储的基础上，数据访问技术是在数据存储和查询方面进行了开发和优化的技术。
传统的关系型数据库在存储和查询方面都有这优缺点。
当数据量小的时候，它们性能可以满足要求；但当数据量增加时，查询性能就会大幅下降。
同时，由于关系型数据库的查询语言复杂，针对关系型数据库的查询也更加耗费时间。
大数据导论第六章 大数据存储技术
“
主要的数据库产品
数据库根据存储的数据类型不同主要分为关系型数据库（SQL）与非关系型数据库（NoSQL），其中非关系型数据库中包含4种类 型：列式数据库、键值数据库、图像图形数据库、面向文档数据库。
”
6.1 数据存储概述
（1）关系型数据库
关系数据库，是建立在关系数据库模型基础上的数据库，借助于集合代数等概念 和方法来处理数据库中的数据，同时也是一个被组织成一组拥有正式描述性的表格， 该形式的表格作用的实质是装载着数据项的特殊收集体，这些表格中的数据能以许多 不同的方式被存取或重新召集而不需要重新组织数据库表格。主流的关系数据库有 Oracle、Db2、SQL Server、Sybase、MySQL等。其优势是容易扩充，且在最初的数据库 创造之后，一个新的数据种类能被添加而不需要修改所有的现有应用软件。
PART 02 分布式文件系统
相对于传统的本地文件系统而言，分布式文件系统（Distribute File System，DFS）是通过网络实现文件在多台主机上进行分布 式存储的文件系统。
6.2.1 分布式文件系统设计思路
（1）主服务器也称为元数据服务器、名字服 务器，通常会配置备用主服务器以便故障时 接管服务，也节点等。 （3）多个客户端，客户端可以是各种应用服 务器，也可以是终端用户。
6.1 数据存储概述
（3）键值数据库
键值数据库即Key-Value存储，简称KV存储。它是NoSQL存储的一种方式。它的数据 按照键值对的形式进行组织、索引和存储。KV存储非常适合不涉及过多数据关系业务 关系的业务数据，同时能有效减少读写磁盘的次数，比SQL数据库存储拥有更好的读写 性能。典型的产品有亚马逊的DynamoDB、Redis。优势是快速查询，劣势是存储的数据 缺少结构化。
MySQL中的数据存储与访问权限
MySQL中的数据存储与访问权限MySQL是一款广泛应用于网站和应用程序开发中的关系型数据库管理系统。
作为一种强大的数据存储和管理工具，MySQL在数据的存储和访问权限方面有着重要的作用。
本文将探讨MySQL中的数据存储与访问权限的相关问题，并深入介绍其实现原理和常用技术。
一、数据存储权限的概念和作用在MySQL中，数据存储权限是指控制用户对数据库中数据的读取、写入、修改和删除等操作的权限。
通过合理设置数据存储权限，可以保证数据库中的数据在存储和访问过程中的安全和合规性。
数据存储权限的作用如下：1. 数据安全性：合理设置数据存储权限可以确保数据库中的数据只被授权用户访问和操作，避免了非法数据的篡改、删除和泄露。
2. 数据隔离性：通过不同用户的数据存储权限，可以实现数据的分隔和隔离，避免不同用户之间数据的混乱和冲突。
3. 数据权限管理：通过数据存储权限，可以方便地对不同用户的数据访问进行管理和控制，提高数据库的管理效率和数据的可用性。
二、MySQL中的数据存储权限类型在MySQL中，数据存储权限主要包括以下几种类型：1. SELECT权限：允许用户查询数据库中的数据。
该权限可以分为全局级别和表级别两种。
在全局级别下，用户可以查询数据库中的任何表；在表级别下，用户只能查询指定的表。
2. INSERT权限：允许用户向数据库中插入新的数据。
该权限同样可以分为全局级别和表级别两种。
3. UPDATE权限：允许用户修改数据库中已存在的数据。
该权限同样可以分为全局级别和表级别两种。
4. DELETE权限：允许用户删除数据库中的数据。
该权限同样可以分为全局级别和表级别两种。
5. DROP权限：允许用户删除数据库中的表或者整个数据库。
6. ALTER权限：允许用户修改数据库表的结构。
在实际应用中，可以根据不同用户的角色和需求，设置不同的数据存储权限。
比如，网站管理员可以具有对数据库中数据的读写权限，而普通用户只能拥有查询权限。
数据库管理中的数据存储与访问方法分析
数据库管理中的数据存储与访问方法分析在数据库管理中，数据存储与访问方法是一个关键的方面。
它涉及到数据如何存储在数据库中、如何访问和查询数据以及如何保证数据的安全和完整性。
本文将对数据库管理中的数据存储与访问方法进行详细分析与讨论。
一、数据存储方法1. 关系型数据库存储方法关系型数据库是最常用的数据库类型之一，它将数据组织成表的形式，并使用结构化查询语言(SQL)来进行数据的增、删、改、查操作。
关系型数据库将数据存储在表中的行和列中，每行代表一个数据记录，每列代表一个数据字段。
通过定义表之间的关联和约束，可以建立复杂的数据模型，实现数据的高效存储和查询。
2. 非关系型数据库存储方法非关系型数据库也被称为NoSQL数据库，它在数据存储方面与关系型数据库有所不同。
非关系型数据库不使用表格结构，而是使用其他数据结构，如文档、键值对、列族等。
非关系型数据库适用于需要存储和查询大量非结构化数据的场景，例如日志、图像和视频等数据。
3. 分布式数据库存储方法随着大数据时代的到来，分布式数据库的重要性越来越凸显。
分布式数据库将数据存储在多个物理节点上，通过数据分片和数据复制等技术来提高数据的存储性能和容错能力。
常见的分布式数据库管理系统包括Hadoop、Cassandra和MongoDB等。
二、数据访问方法1. 数据查询语言数据查询语言是数据库管理系统提供的一种查询数据的标准化语言。
最常用的查询语言为结构化查询语言(SQL)，通过SQL语句可以轻松地查询特定条件下的数据。
SQL语句包括SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE等关键字，可以实现对数据的查询、插入、更新和删除等操作。
2. 存储过程和触发器存储过程和触发器是数据库管理系统提供的高级编程特性，它们允许在数据库中存储和执行预定义的程序代码。
存储过程是一组经过编译和优化的SQL语句，存储在数据库服务器中，并可以在需要时被调用和执行。
触发器是与表相关联的操作，当表中数据发生变化时，触发器会自动执行相应的代码。
数据管理与储存的数据存储与访问权限控制
数据管理与储存的数据存储与访问权限控制数据管理与储存在当今信息时代扮演着至关重要的角色，不仅涉及到数据的存储与处理，更重要的是数据的安全性和隐私保护。
数据存储与访问权限控制是保证数据安全和隐私的必要手段之一。
本文将探讨数据存储与访问权限控制的重要性以及常见的权限控制方法。
一、数据存储与访问权限控制的重要性数据存储与访问权限控制在数据管理与储存中起着重要的作用。
首先，它可确保数据的机密性。
通过设置适当的权限控制，只有获得授权的人员才能访问特定的数据，从而有效保护敏感信息。
其次，权限控制可保证数据的完整性。
只有经过授权的用户才能修改或删除数据，防止数据被非法篡改。
第三，权限控制可以提高数据的可靠性。
只有受信任的用户才能操作数据，避免误操作导致数据损坏。
最后，权限控制也有助于合规性和法律责任问题。
通过权限控制记录用户的操作行为和访问记录，为遵守法律法规和管理要求提供有力依据。
二、数据存储与访问权限控制的方法1. 用户身份验证用户身份验证是数据存储与访问权限控制的第一道防线。
常见的身份验证方式包括密码、指纹识别、人脸识别等。
只有通过验证的用户才能继续访问数据。
2. 访问控制列表（ACL）访问控制列表是一种在数据存储系统中常用的权限控制方式。
通过在文件或目录的元数据中定义访问权限，系统根据ACL来判断用户是否有权限进行读、写或执行操作。
ACL可以细化到每个用户，但管理复杂度较高。
3. 角色基础访问控制（RBAC）角色基础访问控制是一种更为灵活的权限管理方式。
它将用户分配到不同的角色，每个角色被授予特定的权限。
用户的权限通过所属角色来确定，管理员只需管理角色的权限，避免了对每个用户的权限进行单独设置的繁琐过程。
4. 强制访问控制（MAC）强制访问控制是一种较高级别的权限控制方式，它使用标签或等级来定义对象的访问权限。
常见的强制访问控制模型包括Bell-LaPadula模型和Biba模型。
这种权限控制方式需要提前对对象进行标记和分类，适用于对数据安全性要求极高的环境。
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电子教案第6章数据存储与访问教学目标：课程重点：学习目标：1.掌握SharePreferences的使用方法2.掌握各种文件存储的使用及步骤3.掌握SQLite方式的存储实现4.掌握CotentProvider方式的存储实现课程难点：1.SharePreferences的使用方法2.各种文件存储的使用及步骤3.SQLite方式的存储实现4.CotentProvider方式的存储实现教学方法：理论讲解、案例实训教学过程：6.1简单存储在Android中提供了一种简单的数据存储方式SharedPreferences，这是一种轻量级的数据保存方式，用来存储一些简单的配置信息，以键值对的方式存储在一个XML配置文件中。
使用SharedPreferences方式来存取数据，通常用到位于android.content包中的SharedPreferences接口和SharedPreferences的内部接口SharedPreferences.Editor。
使用Context. getSharedPreferences (String name, int mode)方法得到SharedPreferences接口对象。
该方法的第一个参数是配置文件名称,即保存数据的文件，第二个参数是访问操作模式。
获取SharedPreferences对象的方法如下所示：SharedPreferences sharedpreferences=getSharedPreferences(Preferences_Name, MODE);SharedPreferences常用方法如下：edit（）返回SharedPreferences的内部接口SharedPreferences.Editorcontains(String Key) 判断是否包含该键值getAll() 返回所有配置信息MapgetBoolean(String key, boolean defValue) 获得一个boolean值getFloat(String key, float defValue) 获得一个float值getInt{String key, int defValue) 获得一个int值getSting{String key, int defValue) 获得一个String值SharedPreferences.Editor常用方法如下：Clear( ) 清除所有值commit( ) 保存数据remove(String key) 删除该键对应的值getAll() 返回所有配置信息MapputBoolean(String key, boolean defValue) 保存一个boolean值putFloat(String key, float defValue) 保存一个float值putInt{String key, int defValue) 保存一个int值putSting{String key, int defValue) 保存一个String值【课堂实训6-1】手机上数据存储在本节实训中，通过一个保存和重新显示用户信息的姓名、年龄、体重的程序案例SX6_1，来了解一下SharedPreferences的使用。
详见代码SX6_1。
6.2 文件存储6.2.1 内部存储Android系统允许程序创建自身访问的私有文件，并且把文件保存在设备的内部存储器中的/data/data/<package name>/file目录下。
Android中提供了文件读写的方法。
通过openFileInput()方法获得文件输入流(FileInputStream ),读取文件内容，通过openFileOutput()方法获得文件输出流(FileOutputStream），把数据写入文件。
openFileOutput()方法的使用格式如下：public FileOutputStream openFileOutput(String name,int Mode) 其中，name参数指明文件的名称。
Mode 参数指明操作的模式，android系统中支持4中模式：私有(MODE_PRIVATE)、追加(MODE_APPEND)、全局读(MODE_WORLD_READABLE)、全局写(MODE_WORLD_WRITEABLE)。
openFileInput()方法的使用格式如下：public FileInputStream openfileInput(String name)其中，name参数指明操作的文件名称。
详见代码LX6_1。
6.2.2 外部存储Android的外部存储主要指的是将数据文件存储到设备的SD卡上。
SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种数码设备上通常使用的记忆卡，其容量比设备内置闪存要大很多。
对于在模拟器中使用SD卡的步骤如下：1．Android模拟器支持SD卡的使用，但模拟器没有默认的SD卡，需要开发人员在模拟器中手工添加SD卡的映像文件可以使用<Android SDK>/tools目录下的 mksdcard工具创建SD映像文件。
在cmd窗口下，创建一个SD卡镜像文件的命令如下：mksdcard -1 SDCARD 1024M E:\android\sdcard.img参数-1 SDCARD指明SD卡的标签是SDCARD,参数1024M指明SD卡的容量。
参数E:\android\sdcard.img指明在指定的目录下生成一个sdcard.img文件，该文件就是Android模拟器的SD卡镜像文件。
2．创建SD卡镜像文件，只是创建了一个文件，还不能在模拟器中直接用，如果要运行带有指定SD卡的模拟器，还需要在在Eclipse中，在Run->Run Configurations...菜单里面的Target 标签页里面，输入启动参数：-sdcard E:\android\sdcard.img，才能在模拟器中可以看到指定的SD卡。
3．如何在编程的时候实现对SD卡的数据读写呢?首先，需要申请访问SDCard的权限,可以在AndroidManifest.xml中加入访问SDCard的权限如下:<!-- 在SDCard中创建与删除文件权限 --><uses-permission android:name="android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS"/><!-- 往SDCard写入数据权限 --><uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/> 其次，在进行读写之前，应该先判断该手机环境是否具备 SD 卡，Environment类用于得到手机环境，其getExternalStorageState( )方法用于获取手机外部存储设备(SD卡)的状态,如果为false，表示没有SD卡使用环境。
其使用方法如下所示：Environment.getExternalStorageState().equals(Environment.MEDIA_MOUNTED);// 判断手机是否存在SD卡，并是可读写的最后，SD卡中数据的存取通过FileOutputStream/FileInputStream进行, SD卡不存在读写限制。
详见代码LX6_2。
6.2.3 资源文件在android程序开发中，除了可以访问存储在内部存储设备和外部存储设备上的文件外，还可以访问到在程序开发阶段就准备好的，供程序在运行时访问的资源文件。
例如，分别放在/res/raw和/res/xml目录下的原始格式文件和XML文件。
/res/xml目录下一般保存格式化的数据文件。
在程序编译和打包时，/res/raw目录下的所有文件都会保留原有格式不变，/res/xml目录下的格式化数据文件被编译成二进制格式放到最终的安装包里。
详见代码LX6_3案例。
6.3 数据库存储介绍Android数据存储应用的另外一个方面：SQLite数据库存储，专门用来处理数据量较大的情况。
6.3.1 SQLite数据库SQLite数据库是Android所带的一个标准的数据库。
它支持SQL语句，它是个轻量级的嵌入式数据库，占用很少的内存，跨平台，可移植性好，容易使用，高效而且可靠。
SQLite嵌入到使用它的应用程序中，没有服务器进程，与应用程序共用相同的进程空间，而不是单独的一个进程。
针对内存等资源有限的设备(如手机、PDA, MP3)提供的一种高效的数据库引擎，实现结构化数据存储。
Android 在运行时（run-time）集成了SQLite，所以每个 Android 应用程序都可以使用SQLite 数据库。
基于其自身的先天优势，SQLite在嵌入式领域得到了广泛应用。
SQLite 由以下几个组件组成：SQL 编译器、内核、后端以及附件。
SQLite 通过利用虚拟机和虚拟数据库引擎（VDBE），使调试、修改和扩展 SQLite 的内核变得更加方便。
6.3.2 构建数据库在android系统中，每个应用程序的SQLite数据库被保存在各自的/data/data/<package name>/databases目录下，默认情况下，都是私有的。
仅允许创建数据库的应用程序访问，如需共享数据库可以使用后面将要讲到的ContentProvider。
要创建或打开一个SQLite数据库，可以直接调用SQLiteDatabase的方法openOrCreateDatabase (String path,SQLiteDatabase.CursorFactory factory)来返回一个SQLite数据库对象，实现创建SQLite数据库。
参数path是据库创建路径，包含数据库名称。
参数factory是一个CursorFactory对象，用于查询时构造Cursor的子类对象并返回，若传入null使用默认的factory构造。
同样可以通过Context对象调用SQLiteDatabase openOrCreateDatabase (String name,int mode,SQLiteDatabase.CursorFactory factory)直接在数据库目录(/data/data/<package name>/databases）中创建或打开一个名为name的数据库。
在实际应用中，为了更好地对SQLite数据库的创建、打开以及更改进行管理，在Android中，还可以通过一个继承自SQLiteOpenHelper的数据库辅助类来创建和打开一个数据库。