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本篇內容主要講解“如何理解 SQLite 軟件架構”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓丸趣 TV 小編來帶大家學習“如何理解 SQLite 軟件架構”吧!
SQLite 是一個非常受歡迎的數據庫，在數據庫排行榜中已經進入前十的行列。這主要是因為該數據庫非常小巧，而且可以支持 Linux、Windows、iOS 和 Andriod 的主流的操作系統。
SQLite 非常簡單，是一個進程內的動態庫數據庫。其最大的特點是可以支持不同的語言來使用，比如 C、C++、Java 等等。同時，SQLite 還是一個開源的數據庫，也就是開發者可以根據自己的需求來修改數據的功能特性。
SQLite 雖然非常小巧，但功能卻非常豐富，正所謂“麻雀雖小，五臟俱全”。SQLite 不僅具備基本的 SQL 特性，還具備索引、觸發器、視圖和事務等特性。
SQLite 的主要 API
SQLite 提供兩種訪問接口，一種是通過 sqlite 命令行工具，另外一種是通過動態庫，也就是 API 函數。在學習 SQLite 架構之前，我們有必要對其 API 進行一個簡要的介紹。其實 SQLite 的 API 很簡單，主要包括三個，分別是 sqlite3_open、sqlite3_exec 和 sqlite3_close 三個函數。其中 sqlite3_exec 則是用于執行 SQL 語句的函數。
也就是說 sqlite3_exec 是 SQLite 功能的關鍵入口，我們后面分析代碼也應該以此函數作為突破點。其它函數相對簡單，也沒那么重要。
SQLite 整體架構
首先我們從整體架構上介紹一下 SQLIte。其架構如圖所示，包括接口層、SQL 命令處理器和存儲后端等。
最為核心的不是就是 SQLite 內核了。其中包括接口層、SQL 命令處理器和虛擬機三部分。SQL 命令處理器負責對用戶的 SQL 進行預處理，最終生成適用于虛擬機執行的代碼。
其下是后端部分，后端部分相當于存儲引擎。下面我們簡要的介紹一下每個模塊的功能。
(1) 接口
SQLIte 庫的使用通過函數調用實現。為了避免與其它庫出現沖突，SQLite 的函數都以 sqlite3 作為前綴。接口部分的實現在文件 main.c,legacy.c 和 vdbeapi.c 中。其中 main.c 中包含其主要的接口，包括 sqlite3_open、sqlite3_config 和 sqlite3_close 等等。SQLite 中最終的函數不在 main.c 中，而是在 legacy.c 中，該文件中只包含這一個接口的實現。
(2) 詞法分析器
詞法分析器對 SQL 語句字符串進行解析，最終生成單詞 (token) 序列。并且將生成的單詞序列傳給解析器進行下一步的動作。該功能的具體實現在文件 tokenize.c 中，核心入口函數為 sqlite3RunParser。
(3) 解析器
SQLite 的解析器基于 Lemon 實現，它實現將 SQL 語句字符串解析成語法樹。Lemon 是一個與 YACC/BISON 類似的詞法分析庫。該庫的源代碼在 tool 目錄中。
(4) 代碼生成器
代碼生成器用于生成與 SQL 語句對應，可以在虛擬機執行的代碼。代碼生成器實現比較復雜，包含的文件有：build.c, delete.c, attach.c, expr.c, insert.c, pragma.c, select.c, auth.c 等等。通過文件名可以看出，這里很多文件其實分別對應著一個 SQL 語句，比如 delete，insert 和 select 等。
(5) 虛擬機
SQL 的具體執行在一個稱為虛擬機的組件中進行的，這個在前面架構圖中已經有所展示。虛擬機執行的代碼有前面代碼生成器產生。虛擬機的實現在文件 vdbe.h 和 vdbe.c 中。
(6) B- 樹
SQLite 的數據通過 B 樹進行組織管理。每個表或者索引都有一個對應的 B 樹。所有的 B 樹存儲在一個數據庫文件中。B 樹的具體實現在 btree.c 和 btree.h 文件中。
(7) 頁緩存
SQLite 的文件被劃分為等份大小，B 樹也是以該大小為粒度來對數據進行管理。頁緩存是該粒度對應的內存內容，通過該內存實現對數據塊的讀寫等訪問。頁緩存相關的實現在 pager.c 和 pcache.c 等文件中。
(8) 操作系統接口
SQLite 是一個跨平臺的數據庫，其存儲數據需要兼容 Windows 和 Linux 的文件系統 API。為了方便，SQLite 實現了一個抽象層。這樣對于 SQLite 業務邏輯來說，只需要調用該抽象層的接口即可，而不用關心操作系統。
(9) 基礎庫
包含一個被各個模塊都可能使用到的基礎庫，比如內存分配，字符串處理等。
SQLite 文件格式
前文我們簡要的介紹了一下 SQLite 的軟件架構以及每個組件的基本功能。接下來我們介紹一下數據庫文件的相關功能。
在 SQLite 中一個文件承載著一個數據庫實例，這個文件稱為主庫文件(main database file)。除了主庫文件外，還可能有一些其它文件，比如用于事務的日志文件等。本文主要集中介紹主庫文件，其它文件后續介紹。
(1) 頁
數據庫文件由多個頁構成，每個頁的大小在 512 到 65536 字節之間，且大小必須是 2 的冪。頁通過編號進行標記，起始值為 1，最大編號為 2 的 31 次冪 -2。頁的默認大小是 4KB，本文以默認大小為例進行介紹。
在數據庫中的每個頁都有一個特定的用途，這些用途包括：
鎖字節頁(Lock-byte page)
剩余 頁
B 樹 頁
指針映射頁
有效負載溢出頁
數據庫文件的第一個頁是比較特殊的，它包含整個數據庫文件的描述信息，這里稱為數據庫頭信息。
(2) 數據庫頭
數據庫頭包含 100 個字節的內容，其中每一個成員的偏移，大小和功能如下圖所示。
我們可以創建一個數據庫實例，然后對照文件內容與數據庫頭的格式進行理解。比如數據庫頭的第一個成員為一個魔數，用于標識該文件為 SQLite 數據庫文件及版本。在下圖中可以找到該信息，可以看出兩者完全匹配(SQLite format 3)。
除了上述數據庫頭的格式外，每個不同的頁都有不同的布局。
到此，相信大家對“如何理解 SQLite 軟件架構”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是丸趣 TV 網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！
