在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 是一個軟件系統(tǒng)，它提供與用戶、其他應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間的接口，用于存儲、檢索、更新和管理數(shù)據(jù)。在這篇博客中，我們將學(xué)習(xí)如何使用 C++ 創(chuàng)建一個簡易的 DBMS，包括事務(wù)、并發(fā)控制、索引和數(shù)據(jù)持久化功能。

1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先，我們需要設(shè)計一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如下所示：

class Record {
public:
? ? std::map<std::string, std::string> fields;

? ? void setField(const std::string& key, const std::string& value);
? ? std::string getField(const std::string& key) const;
};

class Index {
public:
? ? std::map<std::string, std::vector<Record*>> indexMap;

? ? void add(const std::string& key, Record* record);
? ? std::vector<Record*> query(const std::string& key);
};

class Table {
private:
? ? std::mutex mtx; // 用于并發(fā)控制的互斥鎖
public:
? ? std::vector<Record> records;
? ? Index index;

? ? void insert(const Record& record);
? ? std::vector<Record> query(const std::string& key, const std::string& value);
};

class SimpleDBMS {
private:
? ? std::ofstream transactionLog; // 用于數(shù)據(jù)持久化的事務(wù)日志

public:
? ? std::map<std::string, Table> tables;

? ? SimpleDBMS();
? ? Table& createTable(const std::string& tableName);
? ? Table& getTable(const std::string& tableName);
? ? void transaction(const std::string& tableName, const Record& record); // 事務(wù)操作示例
};

2. 實現(xiàn)事務(wù)、并發(fā)控制、索引和數(shù)據(jù)持久化功能

• 事務(wù)：我們使用一個簡單的事務(wù)日志來實現(xiàn)事務(wù)控制。每次修改數(shù)據(jù)前，先記錄到日志。
• 并發(fā)控制：我們使用簡單的互斥鎖進(jìn)行并發(fā)控制。
• 索引：我們使用一個簡單的內(nèi)存中的哈希表來實現(xiàn)索引。
• 數(shù)據(jù)持久化：我們使用文件來保存和加載數(shù)據(jù)。

3. 示例

int main() {
? ? SimpleDBMS db;

? ? // 創(chuàng)建表
? ? Table& users = db.createTable("users");

? ? // 事務(wù)性插入
? ? Record r1;
? ? r1.setField("name", "Alice");
? ? r1.setField("age", "25");
? ? db.transaction("users", r1);

? ? Record r2;
? ? r2.setField("name", "Bob");
? ? r2.setField("age", "30");
? ? db.transaction("users", r2);

? ? // 查詢記錄
? ? std::vector<Record> results = users.query("name", "Alice");
? ? for (const auto& result : results) {
? ? ? ? std::cout << "Found user: " << result.getField("name") << ", age: " << result.getField("age") << std::endl;
? ? }

? ? return 0;
}

4. 總結(jié)

雖然這是一個簡化的示例，但它可以幫助我們理解 DBMS 中事務(wù)、并發(fā)控制、索引和數(shù)據(jù)持久化功能的基本概念。在真實的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，這些功能會有更復(fù)雜和高效的實現(xiàn)。希望這篇博客能幫助你對如何從零開始創(chuàng)建一個簡易的 DBMS 有所了解！