ESP-iSYS平臺(tái)開(kāi)發(fā)JAVA實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)

——JRtdbc 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與JAVA的橋梁

——ESP-iSYS系列技術(shù)小品文(2)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為現(xiàn)代信息系統(tǒng)的核心，是企業(yè)級(jí)應(yīng)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中樞，通過(guò)該系統(tǒng)，上層應(yīng)用系統(tǒng)（如 ERP 系統(tǒng)），可以獲得良好的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)信息的支撐。隨著SUPCON實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在現(xiàn)代企業(yè)信息化建設(shè)當(dāng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，不但對(duì)WINDOWS平臺(tái)上主流編程語(yǔ)言提供了良好的支持，而且在ESP-iSYS4.0版本中為Java語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)提供了JRtdbc接口庫(kù)，該接口在Jdk1.5平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，其良好的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了每秒訪問(wèn)磁盤數(shù)據(jù)50000點(diǎn)以上的高性能，zui大化的滿足了工業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用性能需求，在符合Java純面向?qū)ο蟮木幊田L(fēng)格的同時(shí)，又打破了Java語(yǔ)言低效的束縛，以JRtdbc為橋梁，應(yīng)用Java語(yǔ)言可以方便快速的開(kāi)出各種的實(shí)時(shí)應(yīng)用。通過(guò)閱讀本文，讀者不僅能用JRtdbc進(jìn)行java實(shí)時(shí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，而且能夠充分體會(huì)到JRtdbc提供的簡(jiǎn)單快速開(kāi)發(fā)的*性。

一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    整個(gè)JRtdbc的對(duì)象層次結(jié)構(gòu)：

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 -1

    如上UML圖，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的對(duì)象體系被明確的映射到了JRtdbc中，隱藏了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的一些艱澀的概念，其中IConnectionPool為連接池，類似于jdbc的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，也是用JRtdbc進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)*個(gè)要獲得的對(duì)象，可以通過(guò)其獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接IConnection，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接聚合了系統(tǒng)的四個(gè)核心工廠

,   通過(guò)工廠方法，可以得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的四大功能模塊，位號(hào)與位號(hào)組；用戶與用戶組；對(duì)象類型與權(quán)限體系；整個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象樹(shù)的訪問(wèn)與操作；設(shè)計(jì)一致而且清晰，讓開(kāi)發(fā)人員更容易理解與使用，下面逐一進(jìn)行介紹并講解使用方法。

二 使用方法

        實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接的建立

    JRtdbc提供了連接池工廠PoolFactory，包含二個(gè)工廠方法：

    其中工廠方法Œ用于構(gòu)建默認(rèn)參數(shù)配置的連接池實(shí)例，工廠方法允許用戶自定義連接池配置，參數(shù)poolLength定義為連接池連接上限，如果池中未達(dá)到上限，有新連接請(qǐng)求，直接新建連接放入池中返回，如已達(dá)上限，則償試重登錄其他用戶空閑連接，無(wú)空閑連接存在則進(jìn)入阻塞狀態(tài)直到有連接釋放，從而保證了系統(tǒng)不會(huì)無(wú)限制地增加并發(fā)連接并且可以充分利用空閑連接。參數(shù)timeout定義為連接池中的連接空閑達(dá)到一個(gè)給定的毫秒數(shù)后就自動(dòng)釋放連接，從而進(jìn)一步節(jié)省實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源。IConnectionPool 連接池接口，通過(guò)getConnection(String conStr)方法獲取一個(gè)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接IConnection。JRtdbc連接池經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，用戶只須獲得連接，像普通對(duì)象一樣調(diào)用，無(wú)須考慮底層連接狀態(tài)，*由連接池托管，擺脫了像Jdbc那種獲得連接后還要時(shí)時(shí)不忘c(diǎn)lose()的那種煩惱，降低了使用復(fù)雜度。如何獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)連接？

    連接字符串格式：

    host:192.168.0.171:5051;user=xxxxxx;password=xxxxxx;

    其中各字段具體含義如下：

如果建立連接成功，則返回一個(gè)有效的IConnection對(duì)象實(shí)例，如果在連接建立過(guò)程中存在異常情況，則拋出IOException類型的異常。

        位號(hào)與位號(hào)組

    位號(hào)是存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，通過(guò)JRtdbc曝露給用戶的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的ITag對(duì)象，調(diào)用其方法即可對(duì)位號(hào)/位號(hào)組進(jìn)行操作，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，在提供數(shù)值的同時(shí)，也提供了對(duì)數(shù)值質(zhì)量的判斷，所以，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是有質(zhì)量碼的，通過(guò)質(zhì)量碼，可以確定讀回的值是否可信、可用。在通常的應(yīng)用中，驗(yàn)證質(zhì)量碼是缺省的，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤質(zhì)量碼的時(shí)候，位號(hào)讀取方法會(huì)拋出BadValueException異常，除了質(zhì)量碼跟數(shù)值，位號(hào)值還包括了采集數(shù)據(jù)值的時(shí)間戳，因此把數(shù)值，質(zhì)量碼，時(shí)間戳封裝進(jìn)了一個(gè)TagValue,作為一個(gè)位號(hào)值。位號(hào)組則是以一組位號(hào)為單位的TagGroup實(shí)例，聯(lián)合讀取各位號(hào)的實(shí)時(shí)值或歷史值，以二維表的形式返回，以位號(hào)組中各位號(hào)名為列，支持以列名或者列索引獲取組內(nèi)某位號(hào)的每行數(shù)據(jù)。通過(guò)位號(hào)工廠即可獲取位號(hào)與位號(hào)組對(duì)象，ITagFactory提供如下工廠方法：

    (一)        讀位號(hào)實(shí)時(shí)值

    通過(guò)位號(hào)工廠ITagFactory的getTag(tagNameStr)方法來(lái)獲得實(shí)際的位號(hào)實(shí)例。該方法將根據(jù)位號(hào)的具體屬性，返回虛位號(hào)或?qū)嵨惶?hào)的實(shí)體，而JRtdbc使用者并不需要關(guān)系其細(xì)節(jié)。具體的方法如下：

    通過(guò)ITag實(shí)例，可以完成讀取實(shí)時(shí)值的操作。雖然每個(gè)位號(hào)均有其原生的數(shù)據(jù)類型，但ESP-iSYS在讀取時(shí)做了安全的類型轉(zhuǎn)換，也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)int類型的位號(hào)，仍然可以采用readFloat或readString方法，來(lái)獲得浮點(diǎn)值或字符串值。ITag接口提供了針對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的方法，如下：

    這些方法均會(huì)返回實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中位號(hào)的值，通過(guò)TagValue位號(hào)值封裝類的getTimeStamp方法，可以獲取到該位號(hào)值對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳。典型的使用代碼如下：

    如果兩種數(shù)據(jù)類型間不能正確轉(zhuǎn)換時(shí)，readXXXX方法將會(huì)拋出TypeCastFailedException異常。

    (二)        寫位號(hào)實(shí)時(shí)值

    寫實(shí)時(shí)值的方法和讀取實(shí)時(shí)值是對(duì)應(yīng)的，寫位號(hào)同樣可以采用不同的類型寫入，其列表如下：

    而JRtdbc會(huì)自動(dòng)為該寫操作分配時(shí)間戳和打上正確的質(zhì)量碼。

    (三)        讀位號(hào)歷史數(shù)據(jù)

    通過(guò)ITag實(shí)例，可以完成讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存與磁盤歷史數(shù)據(jù) ITag接口提供了如下方法：

    采樣，即為以一定的時(shí)間間隔去讀位號(hào)值，如果某時(shí)刻無(wú)值存在，以NULL填充，因此采樣讀歷史數(shù)據(jù)，讀出來(lái)的是一個(gè)以相等時(shí)間間隔的值序列。不采樣純粹讀出時(shí)間條件范圍內(nèi)的所有位號(hào)值，典型的讀位號(hào)歷史值的代碼如下：

    (四)              讀取位號(hào)組值

    讀 位號(hào)組的接口方法與單個(gè)位號(hào)是一樣的，統(tǒng)一接口，易于使用，首先以一組位號(hào)名為參數(shù)，通過(guò)位號(hào)工廠得到位號(hào)組對(duì)象，調(diào)用讀取方法，與單個(gè)位號(hào)不同的只是位號(hào)組返回的是以位號(hào)名為列的二維表TagDataTable形式的結(jié)構(gòu)，與Jdbc的Record類似，可以遍歷表中的所有行，通過(guò)位號(hào)名或者列索引獲得組內(nèi)某個(gè)位號(hào)的值，因此Java開(kāi)發(fā)人員可以像處理Jdbc的Record一樣處理位號(hào)組返回的數(shù)據(jù)，典型的使用代碼如下：

    通過(guò)JRtdbc操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)位號(hào)與位號(hào)組是如此的方便與直觀，用戶*感覺(jué)不到正在操作的是深?yuàn)W的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

        用戶與用戶組

    登錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶，以一個(gè)用戶對(duì)象IUser存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)部，當(dāng)然還有其隸屬的用戶組IUserGroup，用戶也可以在權(quán)限范圍內(nèi)增加刪除用戶，為用戶分配權(quán)限，分配用戶組，所有操作類似于平常操作系統(tǒng)的用戶用戶組結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)UML圖可以看出，IUser與IUserGroup派生于IUserBase,IUserBase抽取出了公共的對(duì)權(quán)限訪問(wèn)列表操作的方法。通過(guò)IConnection獲得IUserFacotry用戶工廠，該工廠提供了如下工廠方法：

    (一)        添加刪除枚舉用戶/用戶組

    添加用戶/用戶組一般操作相當(dāng)簡(jiǎn)單，取得連接后，得到用戶工廠，建立用戶或用戶組屬性對(duì)象，調(diào)用工廠方法addUser與addUserGroup即可,刪除用戶/用戶組只須以名稱為參數(shù)調(diào)用delUser/delUserGroup方法，典型代碼如下：

    (二)      驗(yàn)證用戶權(quán)限

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)有完整的安全機(jī)制，每個(gè)對(duì)象類型都有一系列的權(quán)限項(xiàng)存在，只有在權(quán)限允許的情況下，用戶才能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象進(jìn)行操作，IUser接口提供了簡(jiǎn)單的接口來(lái)驗(yàn)證用戶是否具有操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的權(quán)限,比如用戶是否有權(quán)刪除一個(gè)位號(hào)，刪除位號(hào)這個(gè)權(quán)限項(xiàng)被定義在位號(hào)對(duì)象類型內(nèi)，典型代碼如下：

    (三)      用戶/用戶組權(quán)限訪問(wèn)列表

    用戶/用戶組擁有一個(gè)允許訪問(wèn)列表和一個(gè)拒絕訪問(wèn)列表，這二個(gè)列表描述的是在對(duì)象類型當(dāng)中定義的權(quán)限項(xiàng)是否具有，JRtdbc使用者可以通過(guò)IUser與IUserGroup提供的接口獲得訪問(wèn)列表ArrayList<ACEHeader>，ACEHeader類封裝了對(duì)象路徑與之對(duì)應(yīng)的權(quán)限名稱，并支持增加或刪除列表項(xiàng)，下面以IUser為例，給出典型代碼：

        對(duì)象類型與權(quán)限體系

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的對(duì)象都有其對(duì)應(yīng)的對(duì)象類型，例如，位號(hào)就是一個(gè)對(duì)象樹(shù)上的特殊類型。對(duì)象類型都派生于IElementType，該接口提供了如添加自定義屬性描述、添加權(quán)限項(xiàng)等功能。類型工廠ITypeFactory提供了下列工廠方法：

    獲取連接，得到類型工廠后，即可添加刪除對(duì)象類型，

    (一)              添加刪除對(duì)象類型

    在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中添加對(duì)象類型非常的簡(jiǎn)單，比如在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中添加一種報(bào)表這樣的一種類型，可先獲得類型工廠，然后建立新類型的屬性對(duì)象TypeAttribute其中只有類型名必須，調(diào)用addType添加，刪除類型只須調(diào)用delType，并以對(duì)象類型名稱為參數(shù)，典型代碼如下：

(二)              添加自定義屬性描述

在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，可以為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象添加自定義屬性，存儲(chǔ)在對(duì)象屬性ElementAttribute的Hashtable中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為驗(yàn)證自定義添加的屬性正確性，用戶必須提供自定義屬性的描述信息，為簡(jiǎn)化操作，JRtdbc把描述信息抽象成TypeBase，具體描述類派生于此基類，提供了自定義屬性的相關(guān)約束條，如zui大值，zui小值，值類型等，目前支持三種自定義類型的添加，Int32Type整型，DoubleType浮點(diǎn)型和StringType字符串型。比如現(xiàn)有report1這么一個(gè)報(bào)表對(duì)象，用戶要為其添加一個(gè)名為path的路徑屬性，值為C:\report,則首先應(yīng)該獲取報(bào)表對(duì)象類型對(duì)象，在類型對(duì)象當(dāng)中添加這個(gè)自定義屬性的描述信息，如自定義屬性名應(yīng)該為path,類型為String，zui大長(zhǎng)度為100等信息，這樣才能正確的為具體報(bào)表對(duì)象添加進(jìn)這個(gè)自定義屬性，典型代碼如下：

    (三)              添加權(quán)限項(xiàng)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中每種對(duì)象類型都有其權(quán)限項(xiàng)列表，比如報(bào)表這個(gè)對(duì)象類型，它有*控制、讀報(bào)表，寫報(bào)表、添加報(bào)表、刪除報(bào)表等權(quán)限項(xiàng)，用戶可以通過(guò)接口對(duì)權(quán)限項(xiàng)進(jìn)行添加或刪除，首先新建一個(gè)權(quán)限屬性對(duì)象，設(shè)置權(quán)限項(xiàng)名稱等信息，獲得對(duì)象類型對(duì)象，調(diào)用addRight添加即可，刪除操作直接以權(quán)限名為參數(shù)，調(diào)用delRight即可，典型代碼如下：

        對(duì)象樹(shù)的訪問(wèn)與操作

    為簡(jiǎn)化在ESP-iSYS上進(jìn)行Java開(kāi)發(fā)，ESP-iSYS內(nèi)部以企業(yè)資源樹(shù)的形式來(lái)組織對(duì)象，位號(hào)、報(bào)表、區(qū)域、流程圖等都是樹(shù)上的對(duì)象，其中區(qū)域里面可以有對(duì)象也可以包含子區(qū)域，就像企業(yè)里面的組織結(jié)構(gòu)，比如一個(gè)部門里有許多對(duì)象，也有許多車間，車間里又有位號(hào)之類的對(duì)象可能還有二級(jí)車間，這里部門和車間或二級(jí)車間在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)里就表示為區(qū)域?qū)ο?。?duì)象樹(shù)上的所有對(duì)象都派生于IElement，使得開(kāi)發(fā)人員可以統(tǒng)一對(duì)待所有對(duì)象，對(duì)象屬性有預(yù)定義屬性和自定義屬性，預(yù)定義屬性以成員變量的形式存于對(duì)象實(shí)例中，自定義屬性存放于Hashtable中，須先以TypeBase在對(duì)象類型中添加自定義屬性描述后，才能為對(duì)象正確添加自定義屬性，目前支持浮點(diǎn)型、整型、字符串型三種類型，如圖：

    可以通過(guò)IConnection方法getRegionRoot()獲取對(duì)象樹(shù)的根區(qū)域節(jié)點(diǎn)IRegion，從而*遍歷與訪問(wèn)各類對(duì)象。

    (一)              添加對(duì)象

    連接建立后，可通過(guò)IConnection的getRegionRoot方法獲得對(duì)象樹(shù)根結(jié)點(diǎn)，遍歷到欲添加對(duì)象的區(qū)域節(jié)點(diǎn)，然后以對(duì)象屬性ElementAttribute為參數(shù)，對(duì)象屬性封裝類已提供了大部份默認(rèn)值，用戶可只對(duì)必要字段進(jìn)行賦值即可構(gòu)建屬性對(duì)象，避免了對(duì)大串屬性一一賦值的煩瑣，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，再調(diào)用addElement(ElementAttribute attr)方法添加對(duì)象,相同方法添加位號(hào)或其它對(duì)象，典型代碼如下：

    (二)              添加自定義屬性

    遍歷對(duì)象樹(shù)獲取對(duì)象實(shí)例，調(diào)用geementAttribute方法獲取對(duì)象屬性，調(diào)用addCustAttrbute(name,value)添加自定義屬性,如在對(duì)象類型屬性內(nèi)未添加自定義屬性描述，或者與描述信息不符，則拋出InValidAtrributeException,典型代碼如下：

        異常處理模塊

    JRtdbc有一套完整的異常體系，所有JRtdbc自有的異常全部派生于RtdbcException，含義明確，對(duì)拋出原因一目了然，并且大部份定義為未檢異常，因?yàn)檫@些異常拋出后，用戶無(wú)力恢復(fù)，未檢異常不用讓用戶必須Try,Catch，這樣減少代碼量，降低開(kāi)發(fā)復(fù)雜度。具體如下：

三 實(shí)例展示

       下面是一個(gè)使用JRtdbc開(kāi)發(fā)的一個(gè)讀取位號(hào)實(shí)時(shí)值與歷史值的完整示例，緊湊簡(jiǎn)短的幾句Java代碼即可讀取到工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域當(dāng)中的實(shí)時(shí)信息。

四 總結(jié)

    以上詳細(xì)介紹了ESP-iSYS平臺(tái)Java接口的架構(gòu)與使用步驟，“一個(gè)連接，四個(gè)工廠”通過(guò)短短的數(shù)行Java代碼即能揭開(kāi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的神秘面紗，讓開(kāi)發(fā)人員暢游整個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，Java愛(ài)好者們可以盡情享受用Java快速開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用所帶來(lái)的樂(lè)趣。浙江中控軟件技術(shù)有限公司在今后會(huì)不斷的對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)，并對(duì)提供良好的，共同努力在J2EE平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出更多更的實(shí)時(shí)應(yīng)用。