計算機軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計研究

曹藝譯

關(guān)鍵詞：計算機軟件；數(shù)據(jù)庫設(shè)計；軟件數(shù)據(jù)庫

1數(shù)據(jù)庫設(shè)計對于軟件工程項目的重要性

數(shù)據(jù)庫是計算機軟件的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計關(guān)系到軟件功能的開發(fā)和使用。但在實際的工作中，計算機軟件工程師對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的認(rèn)知程度參差不齊。有的軟件工程師憑借以往對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計過程中只注重對數(shù)據(jù)的功能模塊進行設(shè)計，而忽略了用戶的具體需求和軟件的宏觀架構(gòu)，雖然將數(shù)據(jù)庫的功能模塊設(shè)計得很完美，但缺乏與軟件整體的適應(yīng)性。這種不成熟的設(shè)計觀念對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作和軟件的開發(fā)工作都造成了一定的阻礙，也在無形之中為后期數(shù)據(jù)庫的升級和維護增加了難度。這些隱患有時不會在前期的設(shè)計與使用階段暴露出來，但隨著時間的推移，往往會在后期的使用和軟件功能的擴展時期，為軟件工程師的數(shù)據(jù)工作帶來困擾。由此可見，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不僅要有一定的技術(shù)水平，還要有長遠(yuǎn)的發(fā)展眼光，如此才能將數(shù)據(jù)庫設(shè)計得完整合理，應(yīng)從宏觀角度考慮數(shù)據(jù)庫對軟件未來的深度影響。

總的來說，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計者要具備一定的數(shù)據(jù)庫專業(yè)設(shè)計能力、頂層架構(gòu)的系統(tǒng)性思維能力、對軟件未來發(fā)展的預(yù)判能力、對用戶需求深度分析能力，才能將數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作做到盡善盡美。一個合理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案要具備完整性、高效性、長效性的特點，理想的數(shù)據(jù)庫不僅可以為軟件功能的開發(fā)起到事半功倍的效果，提升軟件的使用計算效率，還能降低軟件未來的維護與調(diào)整成本，為軟件的升級和功能的改進提供充足的空間。因此，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計在計算機軟件開發(fā)中顯得尤為重要[1]。

2軟件開發(fā)行業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的常見問題

2.1設(shè)計不能滿足需求

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是軟件開發(fā)過程中的首要環(huán)節(jié)，滿足軟件功能的數(shù)據(jù)需求是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本原則。若數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不完整、不合理、不能完全地滿足功能需求，則在軟件的應(yīng)用過程中很可能會直接導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰和癱瘓。

2.2數(shù)據(jù)庫性能比較低

很多軟件雖然能實現(xiàn)客戶所需要的功能，但在應(yīng)用運行的過程中，速度極其緩慢，效率極其低下。在不考慮硬件設(shè)施影響因素的條件下，很有可能是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不合理、算法不科學(xué)導(dǎo)致的。當(dāng)今社會對軟件的功能需求越來越多樣化，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，在這種背景下，如何保證數(shù)據(jù)庫性能的高效，是工程師在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時應(yīng)該著重考慮的問題[2]。

2.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計不完整

完整性是數(shù)據(jù)庫必須要具備的條件之一。不完整的數(shù)據(jù)庫會導(dǎo)致數(shù)據(jù)在“增刪改查”的過程中出現(xiàn)主鍵關(guān)聯(lián)斷裂、數(shù)據(jù)信息溢出，甚至數(shù)據(jù)錯亂或丟失等問題，造成不可挽回的嚴(yán)重后果。

2.4數(shù)據(jù)庫的擴展性較差

在滿足軟件功能基本需求的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫的可擴展性也是非常重要的。有的軟件工程師在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時過于注重功能的實現(xiàn)，過度簡化數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，雖然能一時滿足軟件功能的需求，但在后續(xù)的更新和修改過程中，因缺乏二次擴展的可能性反而限制了軟件的升級[3]。

2.5數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計效率低

有的軟件統(tǒng)計功能較差，計算效率較低，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是設(shè)計者在設(shè)計數(shù)據(jù)表時，沒有考慮到為數(shù)據(jù)表設(shè)計有針對性的查詢統(tǒng)計字段。數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計的需求是多樣化的，設(shè)計者要充分考慮這種多樣化的可能性，并以此為依據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.6數(shù)據(jù)日志信息不全

前期軟件開發(fā)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作與后期軟件應(yīng)用中對數(shù)據(jù)的分析工作很可能不是同一批人負(fù)責(zé)。這就需要設(shè)計者在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時考慮到必要的數(shù)據(jù)日志信息，對數(shù)據(jù)庫的操作和時間變化等關(guān)鍵信息進行記錄，為后期數(shù)據(jù)的分析與維護工作降低難度。

3數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本原則

3.1建立數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)關(guān)系

數(shù)據(jù)庫是由眾多的數(shù)據(jù)表組成的，表與表之間的關(guān)聯(lián)性在很大程度上決定了數(shù)據(jù)庫架構(gòu)的合理性。尤其是當(dāng)今的大數(shù)據(jù)時代，海量的數(shù)據(jù)需要由海量的數(shù)據(jù)表來進行儲存，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間以及表與表之間存在錯綜復(fù)雜的關(guān)系。軟件工程師在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，要結(jié)合軟件的實際需求，強化表與表之間的必要聯(lián)系，提高數(shù)據(jù)庫架構(gòu)的合理性和可應(yīng)用性，這在后期數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中至關(guān)重要。對于數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)庫，可以靈活應(yīng)用映射表，將各數(shù)據(jù)表進行關(guān)聯(lián)劃分，使數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系簡潔明了[4]。

3.2合理選擇設(shè)計方式

不同的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方式適用于不同軟件的開發(fā)，設(shè)計方式?jīng)]有優(yōu)劣之分，對于設(shè)計方式的選擇要把握適合的原則，根據(jù)軟件的具體需求，選擇科學(xué)、合理、直觀、省力的方式。

常見的設(shè)計方式有兩種，一種是視圖集成模式。它是將數(shù)據(jù)庫的設(shè)計劃分為工作單元，針對不同的單元分別進行設(shè)計，最后將設(shè)計好的工作單元以視圖的模式集成在一起，作為后期工作分析的重要依據(jù)，將整個視圖集成分析后，得出整體的分析結(jié)論，最后參考分析結(jié)論完成對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。另一種是集中設(shè)計模式，其側(cè)重于對全局的把握。首先對客戶的需求進行整體分析，然后根據(jù)分析結(jié)果為數(shù)據(jù)庫進行全局建模，最后根據(jù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫模型完成數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作。兩種模式各有優(yōu)劣，視圖集成模式的優(yōu)點在于可以分?jǐn)傇O(shè)計工作量，模塊化、精細(xì)化的設(shè)計更具可操作性。其劣勢在于對宏觀的把握不足，在后期視圖整合的過程中難度較大。集中設(shè)計模式的優(yōu)點在于對軟件的整體把控度較高。但其缺點在于對于大型的軟件工程項目而言，這種方式實施起來的難度較大。軟件工程師要根據(jù)具體開發(fā)的軟件項目，選擇適合的數(shù)據(jù)庫設(shè)計模式[5]。

3.3深度分析用戶需求

計算機軟件的開發(fā)是供人使用的，隨著當(dāng)今社會的不斷發(fā)展進步，人們的需求也隨之提高，軟件也開始朝多樣化的趨勢發(fā)展。而軟件的多樣性，從另一個角度反映出功能需求的多樣性，因此．?dāng)?shù)據(jù)庫的設(shè)計乃至計算機軟件的開發(fā)都要以客戶的需求為宗旨，所以對用戶需求的分析就顯得格外重要。用戶的需求不同，應(yīng)用的領(lǐng)域不同，對數(shù)據(jù)庫的要求也不盡相同。通常來講，應(yīng)用在不同領(lǐng)域的軟件，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計差異也較大，如企業(yè)員工的辦公系統(tǒng)、圖書館書籍的登記系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)的專業(yè)系統(tǒng)、學(xué)生戶籍的管理系統(tǒng)等。需求不同決定了數(shù)據(jù)庫的層次不同，決定了設(shè)計者要選擇的設(shè)計方式和理念也不同，如何準(zhǔn)確把握客戶的需求，是設(shè)計者數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重點之一[6]。

3.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與軟件功能的契合度

數(shù)據(jù)庫架構(gòu)的設(shè)計與搭建，是為了對軟件各模塊的后續(xù)程序開發(fā)提供服務(wù)。因此，對于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計不能只局限于數(shù)據(jù)庫這一部分，而是要站在全局的角度綜合考慮，為后續(xù)的功能模塊開發(fā)提供便利。在開始數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作之前，首先要站在需求的角度，對軟件的整體架構(gòu)進行宏觀把握；其次，要對軟件每一個功能模塊的邏輯性有初步的了解；最后，根據(jù)軟件整體運行流程的分析結(jié)果，決定數(shù)據(jù)庫的設(shè)計走向，既要保障每個功能模塊平穩(wěn)運行，也要提供對軟件整體的數(shù)據(jù)支撐[7]。

3.5留取空余字段空間

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作往往都不是一氣呵成的，其中存在一定的變數(shù)，主要有兩個方面的原因。一方面是用戶需求的變化。無論是在軟件的開發(fā)過程中，還是在之后的應(yīng)用過程中，用戶的需求往往會隨著軟件開發(fā)和應(yīng)用的進程而發(fā)生變化，這就要求數(shù)據(jù)庫的設(shè)計者根據(jù)變化調(diào)整數(shù)據(jù)庫架構(gòu)或升級軟件功能模塊。另一方面，面對大量的用戶需求和多樣化的操作使用，在前期的數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中難免會因考慮不周導(dǎo)致后期出現(xiàn)紕漏，這就要軟件工程師對數(shù)據(jù)庫進行維護。因此，軟件工程師在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計階段，要留足空余字段的空間，以便今后對數(shù)據(jù)庫進行維護和對數(shù)據(jù)庫架構(gòu)進行升級，與此同時，空余字段空間的留取也有利于對數(shù)據(jù)庫信息操作行為進行記錄。

3.6數(shù)據(jù)庫設(shè)計的檢驗

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計完成之后，要對其進行反復(fù)檢驗。一方面要對數(shù)據(jù)庫的物理架構(gòu)進行檢驗。物理架構(gòu)的檢驗主要針對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的完整性，查看數(shù)據(jù)表的字段設(shè)計能否符合軟件功能的需求、是否存在信息設(shè)計遺漏的情況和物理架構(gòu)不合理的情況。另一方面是功能性檢驗。主要檢測軟件功能模塊在運行過程中，對數(shù)據(jù)庫的處理情況是否高效準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)表的主鍵設(shè)置和表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系能否滿足功能模塊的合理需求。

4數(shù)據(jù)庫設(shè)計的未來發(fā)展

4.1更新設(shè)計理念

我國軟件開發(fā)行業(yè)對于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計并沒有引起足夠的重視。有的軟件工程師在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，僅局限于完成設(shè)計，缺乏系統(tǒng)性的思維和宏觀視角的審視。數(shù)據(jù)是功能的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計是軟件項目開發(fā)的基礎(chǔ)。一個優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫設(shè)計者必然要具備頂層架構(gòu)的思維能力，這就需要設(shè)計者首先轉(zhuǎn)變認(rèn)知觀念，深化對數(shù)據(jù)庫設(shè)計重要性的認(rèn)識，有意識地培養(yǎng)上位思考能力，從全局的角度把控數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。

4.2提升設(shè)計水平

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作不可能盡善盡美，每一個數(shù)據(jù)庫設(shè)計者都走在持續(xù)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫以接近完美的路上。優(yōu)化設(shè)計是一個提升數(shù)據(jù)庫設(shè)計能力的過程，這就要從兩個方面人手。一方面，要善于總結(jié)歸納以往成功經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的優(yōu)劣有一個成熟、準(zhǔn)確的判斷，優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫就像一件精美的藝術(shù)品，其底層邏輯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都讓人著迷。另一方面，要對數(shù)據(jù)庫未來的變化與發(fā)展有基本的預(yù)判。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計契合軟件需求的基礎(chǔ)上，要打破當(dāng)前數(shù)據(jù)的局限性，預(yù)判其在未來的升級空間。

4.3培養(yǎng)設(shè)計人才

就當(dāng)前的行業(yè)現(xiàn)狀來看，對于數(shù)據(jù)庫設(shè)計而言，很多優(yōu)秀的軟件工程師并非軟件工程專業(yè)出身，而是由數(shù)學(xué)專業(yè)跨行業(yè)而來。這種現(xiàn)象不禁讓我們回頭反思數(shù)據(jù)庫設(shè)計者應(yīng)具備的素質(zhì)到底是什么。針對軟件專業(yè)技能的培訓(xùn)、各種數(shù)據(jù)庫操作語言的學(xué)習(xí)等，專業(yè)技能固然重要，但比這更重要的是邏輯思維能力和對數(shù)據(jù)底層智慧的理解程度。因此，在對軟件工程人才的培養(yǎng)過程中，要有針對性地設(shè)置數(shù)據(jù)底層邏輯的學(xué)習(xí)科目，為我國數(shù)據(jù)庫高端人才的培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

5結(jié)束語

在網(wǎng)絡(luò)時代高速發(fā)展的背景下，軟件數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與開發(fā)難度隨之增加，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計者的要求也逐漸提高。為滿足大數(shù)據(jù)時代下的數(shù)據(jù)庫設(shè)計需求，本文通過研究數(shù)據(jù)庫設(shè)計對于軟件項目開發(fā)的重要性，歸納總結(jié)數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中常見的問題，并對此提出數(shù)據(jù)庫設(shè)計時需要把握的原則和可以應(yīng)用的方法，緊跟時代潮流，緊隨行業(yè)發(fā)展，為我國軟件項目開發(fā)行業(yè)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計者提供參考。