使用 C++创建一个简易的数据库管理系统 (DBMS)

在数据库领域，数据库管理系统 (DBMS) 是一个软件系统，它提供与用户、其他应用程序和数据库之间的接口，用于存储、检索、更新和管理数据。在这篇博客中，我们将学习如何使用 C++ 创建一个简易的 DBMS，包括事务、并发控制、索引和数据持久化功能。

1. 数据结构设计

首先，我们需要设计一些基础的数据结构，如下所示：

class Record {
public:
    std::map<std::string, std::string> fields;

    void setField(const std::string& key, const std::string& value);
    std::string getField(const std::string& key) const;
};

class Index {
public:
    std::map<std::string, std::vector<Record*>> indexMap;

    void add(const std::string& key, Record* record);
    std::vector<Record*> query(const std::string& key);
};

class Table {
private:
    std::mutex mtx; // 用于并发控制的互斥锁
public:
    std::vector<Record> records;
    Index index;

    void insert(const Record& record);
    std::vector<Record> query(const std::string& key, const std::string& value);
};

class SimpleDBMS {
private:
    std::ofstream transactionLog; // 用于数据持久化的事务日志

public:
    std::map<std::string, Table> tables;

    SimpleDBMS();
    Table& createTable(const std::string& tableName);
    Table& getTable(const std::string& tableName);
    void transaction(const std::string& tableName, const Record& record); // 事务操作示例
};

2. 实现事务、并发控制、索引和数据持久化功能

• 事务：我们使用一个简单的事务日志来实现事务控制。每次修改数据前，先记录到日志。
• 并发控制：我们使用简单的互斥锁进行并发控制。
• 索引：我们使用一个简单的内存中的哈希表来实现索引。
• 数据持久化：我们使用文件来保存和加载数据。

3. 示例

int main() {
    SimpleDBMS db;

    // 创建表
    Table& users = db.createTable("users");

    // 事务性插入
    Record r1;
    r1.setField("name", "Alice");
    r1.setField("age", "25");
    db.transaction("users", r1);

    Record r2;
    r2.setField("name", "Bob");
    r2.setField("age", "30");
    db.transaction("users", r2);

    // 查询记录
    std::vector<Record> results = users.query("name", "Alice");
    for (const auto& result : results) {
        std::cout << "Found user: " << result.getField("name") << ", age: " << result.getField("age") << std::endl;
    }

    return 0;
}

4. 总结

虽然这是一个简化的示例，但它可以帮助我们理解 DBMS 中事务、并发控制、索引和数据持久化功能的基本概念。在真实的数据库管理系统中，这些功能会有更复杂和高效的实现。希望这篇博客能帮助你对如何从零开始创建一个简易的 DBMS 有所了解！