45、数据库应用开发：从单机到 Web 的实现与优化

数据库应用开发：从单机到 Web 的实现与优化

1. 项目实现概述

在项目开发中，实现环节至关重要，它涉及到选择合适的编程语言和 API，进行面向对象设计并编写代码。对于本项目，我们需要快速开发出一个多功能的程序，并且要考虑到程序未来的扩展性。

1.1 语言和 API 选择

选择编程语言时需综合考虑多方面因素。由于要快速得到最终产品，且程序应具备扩展性，我们选择了 Perl。不过，Python、C++ 或 PHP 也是不错的选择。Perl 在 Linux 和数据库领域广受欢迎，它易于 shell 程序员快速掌握，结构也符合 C 程序员的习惯，同时还是一种支持继承（包括多重继承）和数据保护的面向对象语言。在最近的一项针对 Linux 用户的脚本语言调查中，Perl 在非 Web 编程的脚本语言中排名第一。

1.2 面向对象编程基础

面向对象编程是一种设计和实现代码的方式，它将方法（函数）和数据捆绑在一起，形成类，类是创建对象的框架，对象是类的实例。以下是面向对象编程中的一些常见术语及在 Perl 中的实现示例：
|术语|解释|Perl 示例|
| ---- | ---- | ---- |
|对象（Object）|也称为类的实例，数据和方法封装在一起| $table; # 具有表的数据属性和方法 |
|构造函数（Constructor）|初始化对象| $table=customer-> new(); # $table 现在具有与 customer 相关的数据属性 |
|属性（Attributes）|对象的数据（属性），不应直接访问| $table->{STATE_CD} # 对象的最终用户不需要看到这个 |
|方法（Method）|对象可以执行的任务，通常称为对象的行为| $query=$table->delete("customer_xyz"); # 编写删除客户 xyz 的查询 |
|封装（Encapsulation）|隐藏对象属性的存储方式和位置| - |
|继承（Inheritance）|使用另一个类的方法| $table-> action_menu(); # 使用菜单类的 action_menu 方法 |

1.3 客户类（Customer Class）

客户类是一个用 Perl 编写的类，它展示了一些实用的面向对象技术。该类以 Customer 表为模型，可执行给表属性赋值、插入数据、删除行和浏览表等操作。以下是客户类的代码：

#!/usr/bin/perl
package customer;
use menu;
# inherit methods from menu
@ISA = ("menu");

sub new {
    my $proto=shift;
    my $class=ref($proto) || $proto;
    my $self={};
    $self->{FIRST_NAME}=undef;
    $self->{MIDDLE_INITIAL}=undef;
    $self->{LAST_NAME}=undef;
    $self->{ADDRESS_LINE_1}=undef;
    $self->{ADDRESS_LINE_2}=undef;
    $self->{CITY}=undef;
    $self->{STATE}=undef;
    $self->{ZIP}=undef;
    $self->{CUSTOMER_ID}=undef;
    $self->{PHONE_NUMBER}=undef;
    bless($self,$class);
    return $self;
}

sub zip {
    my $self = shift;
    if (@_) { $self->{ZIP} = shift }
    return $self->{ZIP};
}

# 其他方法如 phone_number、customer_id 等类似，此处省略

sub primary_key {
    my $self = shift;
    if (@_) { $self->{CUSTOMER_ID} = shift }
    return $self->{CUSTOMER_ID};
}

sub insert {
    my $self = shift;
    # Connect to database
    my $dbname='order_entry_db';
    my $user='dba';
    my $password='dba2pass';
    my $dbd='mysql';
    my $dbh=DBI->connect($dbname, $user, $password, $dbd);
    if (!$dbh) {
        print "ERROR connecting to database; $DBI::errstr\n";
    }else {
        print "connecting to database\n";
    }
    # create local values to use
    my $cust_id=$self->customer_id;
    my $first_name=$self->first_name;
    my $middle_initial=$self->middle_initial;
    my $last_name=$self->last_name;
    my $address_line_1=$self->address_line_1;
    my $address_line_2=$self->address_line_2;
    my $city=$self->city;
    my $state=$self->state;
    my $zip=$self->zip;
    my $phone_number=$self->phone_number;
    # create query
    my $query="insert into customer values ( $cust_id','$first_name',
            $middle_initial','$last_name',
            $address_line_1','$address_line_2',
            $city','$state','$zip',
            $phone_number','N')";
    # execute query
    print "preparing and executing sql.\n";
    my $sth=$dbh->prepare("$query");
    my $error=$sth->execute;
    $sth->finish;
    $dbh->disconnect();
    return $error;
}

# browse 和 delete 方法类似，此处省略
1;

客户类虽然能处理表的各种操作，但存在一些可优化的地方，例如数据库连接信息硬编码多次，可将其作为构造函数的参数或类数据，以提高类的通用性。

1.4 菜单类（Menu Class）

菜单类是表类的超类，具有通用性，任何具有哈希数据类型的对象都可访问该类。部分菜单是动态构建的，如字段菜单；部分是静态构建的，如表格菜单。以下是菜单类的代码：

#!/usr/bin/perl
package menu;
use DBI;
@ISA=("DBI");

sub new {
    my $proto=shift;
    my $class=ref($proto) || $proto;
    my $self={};
    bless($self,$class);
}

sub table_menu {
    print ("Welcome..
        Please select a table from the following list or quit [q]:
        1) Product
        2) Customer
        3) Order Header
        4) Order Detail
    Make your selection: ");
    my $selection=<STDIN>;
    if ($selection == 1) {
        return 1;
    }elsif( $selection == 2) {
        return 2;
    }elsif ( $selection == 3) {
        return 3;
    }elsif( $selection == 3) {
        return 4;
    } elsif ($selection =~ m/[qQ]/) {
        die "Exiting application at users request.\n";
    } else { action();}
}

# 其他方法如 action_menu、field 等类似，此处省略

这个流程图展示了菜单类中 table_menu 方法的执行流程：

graph TD;
    A[开始] --> B[显示菜单选项];
    B --> C[获取用户输入];
    C --> D{输入是否为 q/Q};
    D -- 是 --> E[退出应用];
    D -- 否 --> F{输入是否为 1};
    F -- 是 --> G[返回 1];
    F -- 否 --> H{输入是否为 2};
    H -- 是 --> I[返回 2];
    H -- 否 --> J{输入是否为 3};
    J -- 是 --> K[返回 3];
    J -- 否 --> L{输入是否为 4};
    L -- 是 --> M[返回 4];
    L -- 否 --> N[执行 action() 方法];

1.5 主程序

主程序使用上述类来实现菜单驱动的用户界面。代码如下：

#!/usr/bin/perl
use customer;
use product;
use order_detail;
use order_header;
use strict;
# Strict requires this definition
my $table=undef;

my $table_choice=menu->table_menu();
if($table_choice==1) {
    $table=product->new();
}elsif($table_choice==2) {
    $table=customer->new();
}else { die "ERROR Line 25\n"; }

my $action=$table->action_menu();
if($action==1) {
    my $continue=$table->field();
    if($continue) {
        print "inserting customer into table ..\n";
        my $query=$table->insert();
        my $sth=$dbh->prepare("$query");
        my $error=$sth->execute;
    }
}
elsif($action==2) {
    my $pkey=$table->delete_menu;
    if($pkey) {
        $table->primary_key($pkey);
        my $query=$table->delete();
        print "deleting row where primary key is $pkey. \n";
        my $sth=$dbh->prepare("$query\n");
        my $error=$sth->execute;
    }
}
elsif($action==3) {
    my $continue=$table->browse_menu;
    if ($continue) {
        my $query=$table->browse();
        my $sth=$dbh->prepare("$query\n");
        my $error=$sth->execute;
        my @fields=undef;
        while(@fields=$sth->fetchrow_array) {
            print "@fields\n";
        }
    }
}
$dbh->disconnect();

主程序通过调用菜单类和客户类等，实现了用户选择表、执行操作（插入、删除、浏览）的功能。但目前代码存在一些不足，如使用数字返回码不够灵活，菜单类可以返回表名，结合只需表名就能构造自身的表类，可使程序更具通用性。

2. 从单机应用到 Web 应用的转变

2.1 新的业务需求

之前开发的单机应用的商业客户提出了一些新的需求。由于经济环境的变化，客户希望开始通过互联网接受订单。具体要求如下：
1. 登录页面 ：客户需要登录网站，因此需要一个登录页面。
2. 购买历史查询 ：在订单数据库中查询客户的购买历史，所以客户使用的登录 ID 必须存在于订单录入数据库中，或者通过某种外键关系进行关联。
3. 订单页面 ：需要一个用于下单的网页，并且要让客户清楚如何使用。
4. 折扣计算与显示 ：自动计算折扣（如果有），并在订单表单上显示节省的金额。

2.2 技术选型

经过深思熟虑，我们决定使用 PHP 来实现网页和与订单录入数据库的接口。这种方法有以下优点：
- 服务器端执行 ：PHP 可以在服务器端执行数据库访问，而不像 Java 需要在客户端运行安全的小程序。
- MySQL 支持 ：我们仍然使用 MySQL 作为数据库，PHP4 已经包含了对 MySQL 的支持，而使用 PHP3 时，需要使用 -with - mysql = DIR 选项进行安装。

2.3 数据模型集成与示例代码

结合给定的数据模型，我们可以通过以下示例 PHP 代码来实现集成，通过扩展这些示例可以创建更复杂的应用。以下是一个简单的登录验证示例：

<?php
// 数据库连接信息
$servername = "localhost";
$username = "dba";
$password = "dba2pass";
$dbname = "order_entry_db";

// 创建连接
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// 检查连接
if ($conn->connect_error) {
    die("连接失败: " . $conn->connect_error);
}

// 获取用户输入
$loginID = $_POST['loginID'];
$password = $_POST['password'];

// 查询用户信息
$sql = "SELECT * FROM customers WHERE loginID = '$loginID' AND password = '$password'";
$result = $conn->query($sql);

if ($result->num_rows > 0) {
    // 用户验证成功
    session_start();
    $_SESSION['loginID'] = $loginID;
    header("Location: order_page.php");
} else {
    // 用户验证失败
    echo "用户名或密码错误";
}

$conn->close();
?>

这个代码示例展示了一个基本的登录验证流程，流程图如下：

graph TD;
    A[开始] --> B[连接数据库];
    B --> C[获取用户输入的登录 ID 和密码];
    C --> D[查询数据库验证用户];
    D --> E{用户是否存在};
    E -- 是 --> F[创建会话并跳转至订单页面];
    E -- 否 --> G[显示错误信息];
    F --> H[结束];
    G --> H;

2.4 订单页面与折扣计算

以下是一个简单的订单页面示例，包含折扣计算功能：

<?php
session_start();
if (!isset($_SESSION['loginID'])) {
    header("Location: login.php");
}

// 数据库连接信息
$servername = "localhost";
$username = "dba";
$password = "dba2pass";
$dbname = "order_entry_db";

// 创建连接
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);

// 检查连接
if ($conn->connect_error) {
    die("连接失败: " . $conn->connect_error);
}

// 查询用户购买历史
$loginID = $_SESSION['loginID'];
$sql = "SELECT SUM(total_amount) as total_purchase FROM orders WHERE customer_id = (SELECT customer_id FROM customers WHERE loginID = '$loginID')";
$result = $conn->query($sql);
$row = $result->fetch_assoc();
$total_purchase = $row['total_purchase'];

// 计算折扣
$discount = 0;
if ($total_purchase > 150) {
    $discount = 0.1; // 10% 折扣
}

// 显示订单页面
echo "<h1>订单页面</h1>";
echo "<p>您的总消费金额: $total_purchase</p>";
echo "<p>本次订单折扣: $discount%</p>";

// 模拟商品列表
$products = [
    ["id" => 1, "name" => "Product 1", "price" => 50],
    ["id" => 2, "name" => "Product 2", "price" => 100],
    ["id" => 3, "name" => "Product 3", "price" => 200]
];

echo "<form action='submit_order.php' method='post'>";
foreach ($products as $product) {
    echo "<p>{$product['name']}: $ {$product['price']} <input type='number' name='quantity[{$product['id']}]' value='0'></p>";
}
echo "<input type='submit' value='提交订单'>";
echo "</form>";

$conn->close();
?>

这个代码示例展示了订单页面的基本结构和折扣计算逻辑，其操作步骤可以总结为：
1. 检查用户是否已登录，若未登录则跳转至登录页面。
2. 连接数据库，查询用户的购买历史。
3. 根据购买历史计算折扣。
4. 显示订单页面，包括商品列表和折扣信息。
5. 提供表单供用户输入商品数量并提交订单。

2.5 总结与展望

通过上述内容，我们展示了从单机数据库应用到 Web 应用的转变过程。在单机应用中，我们使用 Perl 进行面向对象编程，实现了菜单驱动的用户界面，处理了表的插入、删除和浏览等操作。而在 Web 应用中，我们根据新的业务需求，选择了 PHP 和 MySQL 技术栈，实现了用户登录、购买历史查询、订单页面和折扣计算等功能。

虽然目前的实现满足了基本需求，但仍有许多可以优化和扩展的地方。例如，在单机应用中，我们可以进一步优化客户类和菜单类，提高代码的通用性和可维护性；在 Web 应用中，我们可以加强安全性，防止 SQL 注入等攻击，同时可以优化用户界面，提高用户体验。通过不断地改进和完善，我们可以开发出更加健壮、高效和灵活的数据库应用程序。

总的来说，无论是单机应用还是 Web 应用，都需要我们在开发过程中充分考虑到未来的扩展性和变化，以确保应用程序能够适应不断变化的业务需求。这种基于生命周期的开发思想是成功开发数据库应用的关键，也是选择 Linux 和 UNIX 等操作系统的重要原因，因为这些操作系统本身就是为了便于重新设计和开发而设计的。