Текст книги "Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework"

Автор книги: Иво Салмре

сообщить о нарушении

Текущая страница: 50 (всего у книги 69 страниц)

Различные способы хранения долговременных данных

Существует много различных способов хранения данных мобильных приложений. Данные можно сохранять в двоичных файлах, текстовых файлах и базах данных. (Базу данных можно считать частным случаем двоичного файла.) Хранение данных может быть реализовано вне устройства или на устройстве. Долговременные данные могут синхронизироваться между устройствами и серверами. Ниже описаны преимущества и недостатки наиболее распространенных вариантов хранения данных, а также приведены рекомендации относительно того, как подходить к принятию решений относительно организации долговременного хранения данных при проектировании приложений для мобильных устройств.

Хранение данных в виде XML-файлов на устройстве 

■ Преимущества. Текстовые файлы можно отлично использовать для хранения средних объемов долговременных данных. XML-файлы обеспечивают достижение разумного баланса между пользовательскими и структурными форматами и являются шагом вперед по сравнению с обычными текстовыми файлами. XML-файлы могут легко передаваться между настольными компьютерами, серверами и устройствами и без особого труда интерпретироваться различными приложениями. Учитывая простоту и гибкость XML файлов, найти для них конкурента очень трудно.

■ Недостатки. Текстовые файлы характеризуются увеличенными размерами, но размеры XML-файлов еще больше. Если ваше мобильное приложение работает с множеством данных, эффективное хранение которых необходимо организовать, то XML-файлы для этого не годятся. Кроме того, XML-файлы представляют собой форматированный текст, их содержимое можно легко прочитать и они не обеспечивают защиту данных; по этой причине следует избегать их использования для хранения критически важной информации, если только вы не располагаете надежным механизмом шифрования файлов.Примечание. Дополнительные рекомендации по использованию XML для эффективного хранения файлов содержатся в главе 10.

Хранение данных в базах данных SQL СЕ на устройствах 

■ Преимущества. Наличие процессора базы данных на устройстве открывает очень широкие возможности. Встроенные базы данных обеспечивают приложению возможность локального хранения, управления и запроса больших объемов информации. Базы данных SQL СЕ могут защищаться паролями и поэтому обеспечивают безопасность хранения критически важной информации. Между базами данных SQL СЕ и серверными базами данных SQL можно устанавливать партнерские отношения, что обеспечивает широкие возможности их синхронизации между собой. Для приложений, которым приходится иметь дело с множеством данных, нуждающихся в локальном управлении, этот выбор, вероятно, является наилучшим.

■ Недостатки. Самый большой недостаток использования встроенных баз данных состоит в необходимости проверки того, установлен ли процессор базы данных на вашем целевом устройстве. Сама база данных SQL СЕ занимает значительный объем памяти устройства (1-3 Мбайт) и обычно должна устанавливаться на нем, так как нередко она не является частью образа устройства в ПЗУ. Из-за требований к объему памяти не все классы устройств поддерживают размещение процессора базы данных SQL СЕ. Например, в настоящее время размещение SQL СЕ поддерживается Pocket PC, но не поддерживается смартфонами. Кроме занимаемого объема памяти, играют роль и требования синхронизации. Перемещение данных, хранящихся в локальной базе данных устройства, на другой компьютер потребует от вас написания кода соответствующей логики; для перемещения данных между устройствами вам может понадобиться упаковка данных в виде ADO.NET DataSet или привлечение пользовательского формата данных.

Хранение данных в базах данных SQL вне устройства (на сервере) 

■ Преимущества. Использование для хранения данных и обращения к ним базы данных, расположенной на сервере, является эффективным способом доступа к почти неограниченным объемам данных.

■ Недостатки. Для получения данных с сервера или обновления данных на сервере необходимо установить соединение. Если ваше мобильное приложение использует внешнюю базу данных в качестве основного источника данных, планируйте написание пользовательской логики для временного локального сохранения данных в случае разрыва соединения; нет ничего хуже, чем потерять данные в результате сбоя связи при попытке выполнить их обновление на сервере. Мобильным устройствам все время приходится сталкиваться с сетевыми сбоями, и ваше мобильное приложение должно уметь справляться с такими трудностями, возникающими при работе в реальных условиях.

Другим потенциальным недостатком обращения к данным на сервере является необходимость считаться с правилами доступа, принятыми в частных сетях, и с брандмауэрами. Большинство серверных баз данных, содержащих ценную информацию, находятся в защищенных средах позади брандмауэров. Брандмауэр может не дать вашему мобильному приложению соединиться с базой данных сервера, если устройство находится за пределами частной сети. Если требуется доступ к данным на защищенном сервере, то вы должны решить вопрос о том, как сделать такой доступ возможным.

Доступ к данным, хранящимся вне устройств, посредством Web-служб 

■ Преимущества. Web-службы все чаще используются в качестве оболочек доступа к коммерческим источникам данных. Доступ к информации, хранящейся в базах данных, может обеспечиваться через Web-службы без предоставления непосредственного доступа к самим базам данных. Обычно Web-службы работают посредством сетевых протоколов HTTP или HTTPS; как правило, брандмауэры ведут себя дружественно по отношению к этим протоколам. Если сеть уже поддерживает выходной сервер, то создать Web-службу, размещенную на этом сервере, как правило, относительно просто.

Новейшие процессоры баз данных усиленно поддерживают возврат данных в виде XML, позволяя обходиться без промежуточного Web-сервера. Эти базы данных фактически предлагают собственные Web-службы. XML-данные, возвращенные непосредственно базой данных, не обязательно будут иметь формат данных ADO.NET XML DataSet, но любые возвращенные XML-данные можно синтаксически проанализировать и обработать на устройстве, если такой способ работы с ними является наилучшим.

В обоих случаях обмен данными с мобильными устройствами может осуществляться посредством потоков с использованием формата данных ADO.NET DataSet в виде XML или любого другого формата XML-данных. Выбирая между вариантами непосредственной связи с базой данных или изоляцией базы данных при помощи промежуточного Web-сервера, следует исходить из соображений безопасности, производительности, а также простоты разработки и развертывания приложения.

■ Недостатки. Как и в случае использования внешних баз данных, невозможно гарантировать, что сетевой доступ к Web-службам будет обеспечен в любой момент времени. Чтобы ваше приложение было полезным и надежным, для него всегда необходимо предусматривать стратегию на случай сбоя связи, позволяющую работать с локальными кэшированными данными, если сеть недоступна.

Еще одним недостатком является недостаточная эффективность связи. Поскольку в качестве основного коммуникационного механизма Web-службы используют XML, то предоставляемая ими информация занимает больший объем по сравнению с такими, например, специализированными форматами, как те, которые используются для синхронизации баз данных. Если имеется значительный объем данных, которые необходимо загрузить или выгрузить, то, вероятно, целесообразно рассмотреть возможность использования механизма непосредственного доступа к базе данных, основанного на наиболее эффективном из имеющихся протоколов.

SQL СЕ

С небольшими объемами данных, которые обладают простой структурой, еще можно справиться с помощью файлов XML, однако при превышении некоторого объема и сложности данных ваше приложение значительно выиграет, а его разработка намного упростится, если вы используете формальную базу данных. Хотя и не существует абсолютных правил относительно того, когда именно вместо XML-файлов следует воспользоваться базой данных, чем больше объем данных, тем целесообразнее становится переход к базе данных. Как правило, если ожидается, что количество строк данных, с которыми придется работать вашему мобильному приложению, больше ста, или информация должна храниться в нескольких таблицах, то, вероятно, имеет смысл использовать установленную на устройстве базу данных, например SQL СЕ.

По SQL СЕ существует хорошая документация в сети. Читателям, которые хотели бы получить более подробную информацию относительно SQL СЕ, можно порекомендовать провести поиск по ключевым словам "SQL Server СЕ" в библиотеке MSDN в сети (или в справочной документации по Visual Studio). Вместо того чтобы пытаться подробно пересказать уже имеющуюся в указанных источниках информацию, в этом разделе будет приведен краткий обзор SQL СЕ и описаны важные решения, которые должны быть приняты в процессе разработки кода мобильного приложения, предназначенного для работы с такими базами данных, установленными на устройстве, как SQL СЕ. Простой пример, демонстрирующий использование базы данных SQL СЕ, приводился ранее в данной главе в листингах 14.5, 14.6, 14.7 и 14.8.

Что такое SQL СЕ?

SQL СЕ, формальным названием которой является SQL Server СЕ, – это процессор базы данных для мобильных и встроенных устройств. Эта база данных располагает относительно богатыми функциональными возможностями в отношении хранения и запроса структурированных данных и их синхронизации с серверами. На одном устройстве могут быть созданы одновременно несколько баз данных SQL СЕ. Каждая из баз данных на устройстве представляется единственным двоичным файлом; эти файлы можно вручную копировать с одного устройства на другое и автоматически синхронизировать с базой данных на сервере. Содержимое базы данных SQL СЕ может быть зашифровано с помощью пароля, что обеспечит разумный уровень безопасности данных в том случае, если устройство украдено или утеряно или его содержимое тайком скопировано.

SQL СЕ представляет собой подмножество функциональных возможностей версий базы данных SQL Server, ориентированных на настольные компьютеры и серверы. SQL СЕ поддерживает хранение реляционных данных в таблицах, а также значительную часть типов данных SQL и синтаксиса запросов для добавления, извлечения и изменения данных. Следует подчеркнуть, что в настоящее время SQL СЕ не поддерживает сохраненные процедуры или именованные параметры в запросах.

Другие базы данных для мобильных устройств и модели лицензирования баз данных

Следует отметить, что устанавливаемые на устройствах базы данных, которые могут выполняться и на мобильных устройствах, выпускаются и другими поставщиками программного обеспечения. С концептуальной точки зрения они аналогичны SQL СЕ, но у каждой из них есть свои сильные и слабые стороны в отношении возможностей синхронизации данных, разнообразия функциональных средств и модели ценообразования. Важной характеристикой SQL СЕ является то, что ее можно свободно использовать и распространять вместе со своим приложением без необходимости получения на это специальной лицензии или выплат авторских отчислений. Для синхронизации с SQL– серверами требуется наличие специальной лицензии клиента SQL, точно так же, соответствующая клиентская лицензия требуется и для подключения настольного приложения непосредственно к SQL-серверу.

Исторически так сложилось, что компания Microsoft ранее выпустила еще одну базу данных для мобильных устройств, которая называлась CEDB (Windows СЕ Database). Эта база данных имеет ограниченные функциональные возможности, и ее использование в новых приложениях не рекомендуется; на будущих устройствах база данных CEDB может отсутствовать. Поскольку эта технология почти полностью устарела, никакого непосредственного механизма для доступа к этой базе данных в .NET Compact Framework не предусмотрено. Если вашему приложению требуется доступ к CEDB, вы должны вызывать встроенный код или использовать интерфейсные классы .NET, созданные сторонними производителями. Имеются две неплохие альтернативы использованию CEDB: для сравнительно небольших объемов данных можно использовать XML-файлы, тогда как для крупных объемов данных наилучшим выбором будет SQL СЕ.

Независимый и синхронизированный режимы работы базы данных SQL СЕ.

SQL СЕ может использоваться в одном из трех режимов:

1. Автономный режим. В этой модели использования база данных SQL СЕ служит в качестве автономной базы данных на устройстве. Аналогом этого на настольном компьютере является использование локальных процессоров баз данных SQL Server или Access для управления локальной базой данных. Одна из основных трудностей при использовании автономной базы данных SQL СЕ заключается в выборе правильной стратегии наполнения базы данных. Ваше приложение может либо динамически заполнять базу данных внешними данными, получаемыми устройством во время выполнения, либо использовать готовый файл базы данных, копируемый на устройство. Возможно и сочетание указанных моделей; данные могут динамически добавляться в существующий файл базы данных, который был загружен на устройство. Какая стратегия заполнения базы данных является наилучшей, зависит от природы вашего приложения. Если вы используете предварительно заполненную базу данных, то самый простой способ доставки этих данных заключается в создании эталонной копии базы данных на Pocket PC как части вашего процесса разработки и последующего копирования этой базы данных с устройства на машину, которая используется для осуществления разработки. Такая предварительно заполненная база данных может далее быть скопирована на все целевые устройства в процессе развертывания приложения.

2. Синхронизация с SQL-сервером через Web-cepвep (IIS). Этот механизм известен под названием удаленного доступа к данным (remote data access – RDA). Он представляет собой простой метод синхронизации, в соответствии с которым SQL– сервер, содержащий эталонную копию данных, никак специально не связан с базами данных SQL СЕ, которые с ним синхронизируются. Базы данных SQL СЕ получают доступ к серверным данным точно так же, как любое другое клиентское приложение базы данных, за исключением того, что доступ осуществляется через интерфейс Web-cepвepa. Поскольку серверная база данных не должна отслеживать, какие данные хранятся синхронизированными SQL СЕ-клиентами, стратегия RDA характеризуется низкими накладными расходами на сервере и хорошо масштабируется. Подобным образом с основным SQL-сервером может синхронизироваться неограниченное количество устройств с локальными базами данных SQL СЕ. Синхронизация данных реализуется с помощью специального механизма синхронизации SQL СЕ, который выполняется поверх Windows Internet Information Server (Web-сервер). Поскольку синхронизация основывается на Web-сервере, она при необходимости может осуществляться через общедоступную сеть. SQL-серверу ничего не известно о том, что клиентские базы данных должны синхронизироваться с его данными, поэтому ответственность за то, чтобы данные своевременно обновлялись на клиенте и сервере, лежит на мобильном приложении. Для получения более подробной информации относительно RDA прочитайте раздел справки "Using Remote Data Access" в материалах Microsoft "SQL Server СЕ Books Online"; эта документация поставляется как часть Visual Studio .NET (2003 или более поздняя версия). Резюмируя: RDA – суть низкие накладные расходы и отличная масштабируемость, но это дается за счет того, что данные приходится обновлять вручную. RDA – это прекрасный выбор в тех случаях, когда данные, которые должны синхронизироваться, главным образом используются только для чтения.

3. Синхронизация непосредственно с SQL-сервером. Этот механизм известен под названием репликации слиянием.

При репликации слиянием между локальной базой данных SQL СЕ устройства и SQL-сервером, с которым она синхронизируется, устанавливаются партнерские отношения. Это – мощная модель, поскольку SQL-cepверу доподлинно известно, какие данные хранятся в каждой партнерской клиентской базе данных SQL СЕ; обновление данных, как на устройстве, так и на сервере, может осуществляться гораздо более автоматизированным и систематическим образом, нежели в случае синхронизации посредством RDA. Поскольку SQL-сервер должен сохранять информацию о каждом партнерском SQL CE– клиенте, эта модель масштабируется хуже, чем модель RDA; поддержка огромного количества клиентов будет ложиться тяжким бременем на сервер. Независимо от этого, если требуется обеспечить наиболее надежную синхронизацию, данный выбор великолепно для этого подойдет. Для получения более подробной информации относительно репликации данных слиянием прочтите раздел "Using Replication" в материалах Microsoft "SQL Server СЕ Books Online".

Использование базы данных SQL СЕ несколькими приложениями

В настоящее время SQL СЕ обеспечивает одновременную поддержку только одного соединения с любой отдельной базой данных. Это правило действует как внутри приложения, так и вне его. Каждая база данных хранится в отдельном файле; эти файлы нельзя открыть одновременно, используя SQL СЕ. Это означает, что хотя на одном и том же устройстве могут быть открыты одновременно несколько баз данных, любая конкретная база данных в любой момент времени может иметь только одно соединение. Если приложение пытается открыть файл базы данных SQL СЕ, который ранее уже был открыт другим или этим же приложением, то процессор базы данных сгенерирует исключение, и второе соединение установлено не будет.

Если ваше приложение использует базу данных, которая не должна разделяться с другими приложениями, вам достаточно лишь убедиться в том, что ваш код не пытается установить одновременно более одного соединения с базой данных; соединением с базой данных следует управлять как глобальным ресурсом. Если ваше приложение работает с базой данных SQL СЕ, которая может использоваться совместно с другими мобильными приложениями, то вы должны учесть в своем проекте приложения два дополнительных момента:

1. Вы должны убедиться в том, что ваше мобильное приложение не удерживает открытым соединение с базой данных в течение большего времени, чем это крайне необходимо. Соединение следует устанавливать непосредственно перед тем, как возникнет потребность в доступе к базе данных, и по возможности освобождать сразу же после осуществления доступа к данным. Приложение должно проектироваться так, чтобы ему не требовался постоянный доступ к базе данных.

2. Вы должны предусматривать в коде защитные меры и быть готовыми к тому, что при любой попытке обращения к базе данных она уже могла быть до этого открыта. В вашем приложении должна быть предусмотрена модель, которая обеспечивает уведомление пользователя о том, что в настоящее время база данных уже используется другим локальным приложением, чтобы пользователь мог предпринять меры к закрытию другого приложения или вынудить его освободить соединение. Кроме того, в вашем мобильном приложении должна быть предусмотрена модель, позволяющая отложить доступ к базе данных на более поздний срок, когда установление соединения станет возможным; приложение не должно тормозиться из-за того, что не может подключиться к базе данных.

База данных SQL СЕ доступна не на всех типах устройств

Важно знать, что в настоящее время база данных SQL СЕ недоступна на смартфонах. Это связано с ограниченностью возможностей этих устройств в отношении, главным образом, размера базы данных, объема требуемой памяти и механизмов хранения данных. На устройствах Pocket PC имеются файловые системы на основе ОЗУ с питанием от батарей, обеспечивающие возможность быстрого доступа к файлам; смартфоны характеризуются тем, что для нужд долговременного хранения информации используется флэш-память, а объем рабочего ОЗУ небольшой, и оба эти фактора делают выполнение процессора базы на данном типе устройств менее желательным.

В случае создания вами двух отдельных версий приложения, одна из которых предназначена для Pocket PC, а вторая – для смартфонов, вам придется продумать два варианта проектных решений. Приложение для смартфонов должно удовлетворять другим требованиям в отношении пользовательского интерфейса по сравнению с приложением для Pocket PC и располагает совершенно иными возможностями в отношении хранения данных. В случае приложений для смартфонов объем данных, хранимых в долговременном хранилище, обычно будет меньше, чем в случае приложений для Pocket PC. Приемлемым вариантом может служить использование SQL СЕ на устройствах Pocket PC и XML-файлов на смартфонах.

Visual Studio .NET 2005 и SQL СЕ

В следующей версии SQL СЕ и .NET Compact Framework будет предложено два существенных усовершенствования, касающихся доступа к данным при работе с SQL СЕ.

1. Класс SqlCeResultSet даст разработчикам возможность перемещаться по данным и обновлять их непосредственно в базе данных SQL СЕ. Это упростит создание приложений, которые работают с базами данных вплотную, а не используют высокоуровневые абстракции наподобие объектов ADO.NET DataSet.

2. SQL СЕ будет поддерживать многопользовательский доступ. Это означает, что несколько приложений на одном устройстве смогут одновременно открывать одни и те же базы данных и работать с ними. Благодаря этому устранятся некоторые из описанных выше проблем, связанных с параллельным доступом к базам данных на устройстве.

Даст что-либо введение этих новых функциональных возможностей вам и вашему приложению? Ответ звучит так: "Возможно". Многие разработчики мобильных приложений выбирают в качестве целевых такие устройства, в ПЗУ которых уже содержатся необходимые среды выполнения, поскольку это упрощает развертывание приложения. (Для некоторых устройств такая возможность является единственной, но это уже тема следующей главы.) Если речь идет о таких приложениях, то должно пройти некоторое время, пока не наберется некоторое критическое количество устройств, ПЗУ которых содержат обновленные компоненты. Однако если у вас есть возможность установить обновленную среду выполнения и процессор базы данных, то это стоит сделать хотя бы ради того, чтобы иметь эти средства.