hsqldb源代码阅读（一）

Java database
Java
发布日期:   2020-04-07
文章字数:   1.8k
阅读时长:   7 分
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hsqldb 源代码阅读（一）

服务器启动与初始化

以debug模式启动服务器，到如图断点

观察此时的调用堆栈：

从下至上，为

  • run:310, Server$ServerThread(org.hsqldb.server): 这是开启了一个服务器线程
  • access$000:238,Server(org.hsqldb.server): 这里应该是实例化一个Server
  • run:2029,Server(org.hsqldb,server): 这里是启动这个Server
  • openDatabase:1695,Server(org.hsqldb.server): 这里是尝试打开一个初始的database文件
  • getDatabase:184,DatabaseManager(org.hsqldb): 这里利用上面打开的database文件实例化一个database对象
  • getDatabase:243,DatabaseManager(org.hsqldb): 同上

继续运行，到如图断点：

堆栈新增：getDatabase:259,DatabaseManager(org.hsqldb) 开启初始数据库
继续运行，到如图断点：

堆栈新增：createObjectStructures:307,Database(org.sqldb) 此处应该是加载初始数据库的元数据
继续运行，到如图断点：

注意，此时堆栈新增了较多数据，我们从下至上来看：

  • newDatabaseInformation:338,DatabaseInformation(org.hsqldb.dbinfo): 创建元数据的实例
  • newInstance: 423,Constructor(java.lang.reflect): 构建constructoraccessor，也就是数据库文件的slot模型
  • newInstance:45,DelegatingConstructorAccessorImpl(sun.reflect): 同上
  • newInstance:62,NativeConstructorAccessorImpl(sun.reflect): 同上
  • newInstance0:-1,NativeConstructorlmpl(sun.reflect): 同上
  • :157,DatabaseInformationFull(org.hsqldb.dbinfo): 将元数据与数据库绑定
  • :200,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 为系统表分配内存，底层数据结构为普通的数组

继续运行，到如图断点：

此时的调用栈;

  • :231,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 和session有关
  • :382,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 开始初始化系统表

继续运行，到如图断点：

此时调用栈有较大变化，我们从下至上看：

  • init:383,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 同上
  • generateTable:423,DatabaseInformationFull(org.hsqldb.dbinfo): 同下
  • generateTable:305,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 同下
  • SYSTEM_BESTROWIDENTIFIER:652,DatabaseInformationMain(org.hsqldb.dbinfo): 建立主键关系约束
  • createPrimaryKeyConstraint:1802,Table(org.hsqldb): 同上
  • createPrimaryKey:1795,Table(org.hsqldb): 确定哪一个属性是主键

继续运行，到如图断点：

createPrimaryIndex:363,TableBase(org.hsqldb): 准备建立索引表，创建根节点（索引表的底层数据结构是B+树）
继续运行，到如上图368行断点：
就是建立树的过程，把节点逐一地添加到树上
继续运行，你会发现进入到上两个图之间的循环，就是初始化索引表，然后索引表每个节点对应的表初始化一遍。
在循环中，继续运行，到如图断点：

为创建的表添加约束
之和继续循环，23333
继续运行，到如下断点：

这里好像是有关自动提交的，我不确定
继续运行，到如下断点：

堆栈情况：

  • processScript:734,Log(org.hsqldb.persist): 从创建的脚本读入session。这里的scr类似文件流。
  • readAll:115,ScriptReaderText(org.hsqldb.scriptio): 读入数据定义语言（DDL）
  • readDDL:143,ScriptReaderText(org.hsqldb.scriptio): 加载编译过的DDL
  • executeCompiledStatement:1419,Session(org.hsqldb): 不明

继续运行，到如上上图断点，进入循环
然后会循环到之前索引表的部分，继续运行，循环结束，如下图：

在这个位置会循环一段时间，应该是逐一地从系统表按顺序获得节点，然后把这个节点插入到B+蜀上（注释中写的是AVL树，B+树其实是AVL树的一种）
继续运行，程序没有反应，可知此时初始化已经完毕，服务器处于监听状态。我们结束Server运行，并以run模式重新运行之，准备下面的对客户端的代码阅读

客户端启动与初始化

以debug模式运行DatabaseManagerSwing，至第一个断点，如下：

我们看看堆栈的变化：

  • connect:228,JDBCDriver
  • getConnection:277,JDBCDriver
  • :3434,JDBCConnecion: 以上三步都是通过JDBC连接数据库，因为hsqldb的前端是Java AWT写的，连接到服务器需要通过JDBC
  • newSession:157,DatabaseManager: 获得database的实例

继续运行，到如下断点：

开启这个数据库（与前面服务器的初始化很像）
继续运行，到如下断点：

之后一段完全是服务器初始化的再现
大段循环之后，客户端进入监听模式，如下图：

数据库创建表，插入/删除数据

在客户端执行

create table personmem(id char(8),name varchar(8),age int,undergraduate boolean,birth_year numeric(4,0),birthdate date,primary key (id));

再执行

insert into personmem values ('00000001', 'student1', 22, true, 1995, '1995-01-01');
insert into personmem values ('00000002', 'student2', 22, true, 1995, '1995-01-01');
delete from personmem where id = '00000002';
insert into personmem values ('00000003', 'student3', 22, true, 1995, '1995-01-01');

script文件变化如下：

行了，就到这里。

好了，我又回来了
现在我们研究cached table 在底层的存储机制
我们观察test.log,test.script,test.data这三个文件
首先，把之前实验的personmem删掉

drop table personmem

然后，在客户端进行以下输入：

create cached table personcache(id char(8),name varchar(8),age int,undergraduate boolean,birth_year numeric(4,0),birthdate date,primary key (id));
insert into personcache values ('00000001', 'student1', 22, true, 1995, '1995-01-01');
insert into personcache values ('00000002', 'student2', 22, true, 1995, '1995-01-01');
delete from personcache where id = '00000002';
insert into personcache values ('00000003', 'student3', 22, true, 1995, '1995-01-01');

看到，log文件变化如下：

注意，这里没有设置检查点，所以log文件所有的变化都按照时间被显示出来
设置检查点，输入checkpoint .log文件清空, .script文件记录数据，生成.data文件：
.script文件：

.data文件：

我们可以发现，这里对于永久数据的写入采取了“懒惰”策略，即关于先被插入，后被删除的student2的数据没有在.script中出现
下面我们研究一下text table在hsqldb底层的实现
首先，我们把之前的cached table drop掉

drop table personcache

设置检查点

checkpoint

然后输入如下：

create text table persontext(id char(8),name varchar(8),age int,undergraduate boolean,birth_year numeric(4,0),birthdate date,primary key (id));
SET TABLE PUBLIC.persontext SOURCE "persontextdata;fs=|";

以上两句要分开输入，否则会报错
.log文件如下：

然后输入以下语句：

insert into persontext values ('00000001', 'student1', 22, true, 1995, '1995-01-01');
insert into persontext values ('00000002', 'student2', 22, true, 1995, '1995-01-01');
delete from persontext where id = '00000002';
insert into persontext values ('00000003', 'student3', 22, true, 1995, '1995-01-01');

.log文件如下：

设置检查点后：
.log清空
.script记录元数据：

在.log文件的同级目录下多出了一个名为persontextdata的文件：

那么，缓存的替换机制是怎样的？
缓存是以row为单位的。当要提交一个插入的行时，先检查它是否在缓存内。若是，则加入缓存。然后，在缓存中把这个row标记为已经读入主存，以免重复读入。
缓存的容量如何管理？
两个变量exceedsCount与exceedsSize分别记录row条数与总量大小是否超过当前分配的内存限制。如果超了，逐一地增加分配的单元。更新之后，检查二者是否有为0的，如果有，就把这块内存清除（相当于垃圾回收）

Cached/Text Table 增删改数据时外存文件的变化？

  • Cached Table无论如何操作，都不会对外存文件有影响
  • Text Table只有在设置检查点后，才会写入外存文件，而且写入的是当前的状态，不记录插入或删除的历史。
文章作者: swy_swy_swy
文章链接: http://swy20190.github.io/2020/04/07/hsqldb-yuan-dai-ma-yue-du-yi/
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