基于java的数据库

基于java的数据库

MyDB

       MYDB 是一个 Java 实现的简单的数据库，部分原理参照自 MySQL、PostgreSQL 和 SQLite。实现了以下功能：

• 数据的可靠性和数据恢复
• 两段锁协议（2PL）实现可串行化调度
• MVCC
• 两种事务隔离级别（读提交和可重复读）
• 死锁处理
• 简单的表和字段管理
• 简陋的 SQL 解析
• 基于 socket 的 server 和client

       MYDB 分为后端和前端，前后端通过 socket 进行交互。前端（客户端）的职责很单一，读取用户输入，并发送到后端执行，输出返回结果，并等待下一次输入。MYDB 后端则需要解析 SQL，如果是合法的 SQL，就尝试执行并返回结果。不包括解析器，MYDB 的后端划分为五个模块，每个模块都又一定的职责，通过接口向其依赖的模块提供方法。

       TM 通过维护 XID 文件来维护事务的状态，并提供接口供其他模块来查询某个事务的状态。
       DM 直接管理数据库 DB 文件和日志文件。DM 的主要职责有：1) 分页管理 DB 文件，并进行缓存；2) 管理日志文件，保证在发生错误时可以根据日志进行恢复；3) 抽象 DB 文件为 DataItem 供上层模块使用，并提供缓存。
       VM 基于两段锁协议实现了调度序列的可串行化，并实现了 MVCC 以消除读写阻塞。同时实现了两种隔离级别。
       IM 实现了基于 B+ 树的索引，BTW，目前 where 只支持已索引字段。
       TBM 实现了对字段和表的管理。同时，解析 SQL 语句，并根据语句操作表。

Transaction Manager（TM）

• 定义规则

       每个事物都有对应的xid，它唯一地标识了事物的状态。事务的xid从1开始，不断递增并且不可重复。规定XID=0是一个超级事务，当一些操作想在没有申请事务的情况下进行，可以将操作的XID设置为0，超级事务的状态永远是committed。其他事务的状态包括：
              0 - active，正在进行，尚未结束
              1 - committed，已提交
              2 - aborted，已撤销（回滚）
       TM维护了一个.XID格式的文件，用于保存事务的状态。XID文件为咩哥事务分配了一个字节的空间来保存其状态，另外文件还有长度8个字节的文件头，来表示文件管理的事务个数。所以，事务n在文件中的状态就储存在（n-1)+8个字节处，n-1是因为xid=0事务状态不需要记录。

public interface TransactionManager {long begin();                       // 开启一个新事务void commit(long xid);              // 提交一个事务void abort(long xid);               // 取消一个事务boolean isActive(long xid);         // 查询一个事务的状态是否是正在进行的状态boolean isCommitted(long xid);      // 查询一个事务的状态是否是已提交boolean isAborted(long xid);        // 查询一个事务的状态是否是已取消void close();                       // 关闭TM
}

另外还有两个静态方法：create() 和 open()，分别表示创建一个 xid 文件并创建 TM 和从一个已有的 xid 文件来创建 TM。从零创建 XID 文件时需要写一个空的 XID 文件头，即设置 xidCounter 为 0，否则后续在校验时会不合法。

// XID文件头长度
static final int LEN_XID_HEADER_LENGTH = 8;
// 每个事务的占用长度
private static final int XID_FIELD_SIZE =