简明 InvoDB 使用教程
通过阅读该教程，你会对 InvoDB 的使用和结构有所了解。
前置知识
什么是 JSON 格式
是一种轻量级资料交换格式，其内容由属性和值所组成，被设计用于在不同编程语言之间传输数据。
本质上就是键值对的集合，只不过值可以是数字、布尔值、字符串、对象和数组，甚至是 null 值。
json 可以同样被看作 JavaScript 对象的一个子集。
一个典型的 JSON 对象
{
"id": 7,
"title": "这是一篇文章",
"content": "这是文章内容",
"author": "YuhangQ",
"category": "数据库",
"original-url": null,
"tags": ["数据库", "C++", "数据结构"],
"parameters": {
"hidden": true,
"like": 25565,
},
"comment": [
{"username": "YuhangQ", "content": "文章写的真不错！"},
{"username": "TechCiel", "content": "能提供下打赏渠道吗？"},
]
}
什么是 JavaScript
一个运行在浏览器上的语言，为网页前端提供复杂的动态特性。
什么是 nodeJS
JavaScript 的使用人数众多，并且谷歌的 Chrome 浏览器内置的 V8 解释器性能非常好，人们将 V8 引擎提取出来，并且给 JavaScript 增加了与系统直接交互的标准库，使得 JavaScript 可以不依托浏览器直接解释执行，直接操作文件、进程、网络等资源，类似于 Python 。
什么是 InvoDB
InvoDB 是一个可以在 1M 内存内运行，能够存储 JSON 文档并且以极高的效率检索出来的数据库。
由 100% C++ 以及纯标准库编写，可以跨平台编译。
什么是 InvoDB-Node-API
json 可以被看作 JavaScript 对象的一个子集。
那么毫无疑问 JavaScript 来作为操作本数据库的语言就是最合适的。
InvoDB-Node-API 就是提供给 nodeJS 使用的一个中间件，以 nodeJS 原生的语法访问数据库，完全屏蔽了底层细节。
目前已上传 npm 公共库 invodb - npm (npmjs.com)
InvoDB 使用教程
前置要求
操作系统要求为 Linux/macOS 。
Windows 自动编译目前有一些问题，可以手动编译，也可以使用控制台版的 InvoDB 进行体验
电脑需要有 gcc 编译器需要支持 C++17，以及 nodeJS 环境，即 node 、npm、g++ 命令应可用。
开始使用
创建一个新文件夹，并且 cd 进入，然后安装 InvoDB 库
npm install invodb
安装完毕，建立一个文件 test.js 就可以开始体验了
// test.js
const invodb = require('invodb')
invodb.database('test.invodb')
let col = invodb.collection('blog')
if(!col.exist()) col.create();
col.insert({
"id": 7,
"title": "这是一篇文章",
"content": "这是文章内容",
"author": "YuhangQ",
"category": "数据库",
"original-url": null,
"tags": ["数据库", "C++", "数据结构"],
"parameters": {
"hidden": true,
"like": 25565,
},
"comment": [
{"username": "YuhangQ", "content": "文章写的真不错！"},
{"username": "TechCiel", "content": "能提供下打赏渠道吗？"},
]
})
let result = col.query({})
console.log(result)
开始运行，示例代码
node test.js
// output
[
{
__INVO_ID__: '1o9xpqncxldyhvci9crft2b2dj6kroea',
author: 'YuhangQ',
category: '数据库',
comment: [ [Object], [Object] ],
content: '这是文章内容',
id: 7,
'original-url': null,
parameters: { hidden: true, like: 25565 },
tags: [ '数据库', 'C++', '数据结构' ],
title: '这是一篇文章'
}
]
插入 JSON 文档
调用 insert 方法，传入一个合法的 json ，若语法错误，则提示插入失败，不是一个合法 json，数据库分配一个唯一的 __INVO_ID__。
删除 JSON 文档
调用 delete 方法，传入一个 json ，根据传入 json 的 __INVO_ID__ 值删除掉该文档的原始信息以及索引
更新 JSON 文档
调用 update 或者 insert 方法，传入一个合法的 json ，根据传入 json 的 __INVO_ID__ 值更新该文档的原始信息以及索引
检索技巧
初级检索技巧
初级检索就是，查找某些特定的值，依旧采用上面的例子，检索博客信息。
也就是尝试更改 col.query() 函数里面传入的查询语法
// 查询特定 __INVO_ID__ 的文档
{ "__INVO_ID__": "1o9xpqncxldyhvci9crft2b2dj6kroea" }
// 查询作者为 YuhangQ 的所有文档
{ "author": "YuhangQ" }
// 查询所有隐藏文章
{ "parameters": { "hidden": true } }
{ "parameters.hidden": true }
// 查询所有 TAGS 包含 C++ 的文章
{ "tags": ["C++"] }
// 查询所有 TAGS 包含 C++ 以及 数据结构 的文章
{ "tags": ["C++", "数据结构"] }
// 查询所有 YuhangQ 留过言的文章
{ "comment": [ { "username": "YuhangQ" } ] }
// 查询所有 YuhangQ 和 TechCiel 留过言的文章
{ "comment": [ { "username": "YuhangQ" }, { "username": "TechCiel" } ] }
// 查询所有留言内容是 你好 的文章
{ "comment": [ { "content": "你好" } ] }
条件查询技巧
条件无非是与或非的排列组合，接下来依次介绍在 InvoDB 语法的实现。
// 与: 同时满足条件
// 查询作者是 YuhangQ 并且分类是 数据库 的文章
{
"author": "YuhangQ",
"category": "数据库"
}
// 或: 满足其一
// 查询作者是 YuhangQ 或者 作者是 TechCiel 的所有文章
{
"$or": [
{ "author": "YuhangQ" },
{ "author": "TechCiel" }
]
}
{
"author": {
"$or": ["YuhangQ", "TechCiel"]
}
}
// 非：不满足
// 查询作者不是 YuhangQ 的文章
{
"author": { "$ne": "YuhangQ" }
}
范围检索技巧
很多时候要返回符合给定值域的文档，进行一个范围查询。
请记住如下五个比较符号，配合前面的与或查询，可以实现任意值域的表示。
| 符号 | 意义 | 说明 |
|---|---|---|
| $gt | greater than | 大于 |
| $gte | greater than equals | 大于等于 |
| $lt | less than | 小于 |
| $lte | less than equals | 小于等于 |
| $ne | not equals | 不等于 |
// 查询 13 < id <= 17 并且不等于 15
{
"id": {
"$gt": 13,
"$lte": 17,
"$ne": 15
}
}
// 查询 id < 13 或者 i >= 17
{
"$or": [
{ "id": { "$lt": 13 } },
{ "id": { "$gte": 17 } },
]
}
// 也支持字符串比较检索
{
"title": {
"$gte": "数据库设计(1)",
"$lte": "数据库设计(5)",
}
}
排序、个数限制、分页等
对于 B+ 树中取出的直接数据进行加工，暂不支持，用户可以手动实现。
SQL 多表连接等各种丰富功能如何实现
由程序员取出数据，用代码描述相关逻辑并拆分成几本查询步骤。
InvoDB 优缺点分析
优点
C++编写，软件体积小，无依赖，不需要运行时环境。- 作为开源项目代码简洁易懂，质量较好。
- 内存占用小到可以忽略。
- 查询效率非常高。
- 使用方法非常简洁，不需要学习就可以快速上手。
- 基本兼容
MongoDB语法，方便现有项目迁入迁出。 - 数据是单个文件，方便备份和转移。
- 支持
nodeJS等语言以原生方式使用。
缺点
- 文件系统十分初级，是一个简单
1kb分页结构，很多时候无法装满一个页，造成大量空间浪费。 - 为了极致的易用性，无法自定义索引成员，全部索引，很多时候浪费
CPU资源和硬盘空间。 B+树的代码功能有限，不支持模版指定任意类型键值对、自定义比较方法、重复键值对。导致树套树再拉链等方法大量浪费存储空间，降低了插入删除效率。
InvoDB 技术总结
InvoDB 使用了 B+ 索引树，采用了文件分页。
实现了一个简单的索引结构，一个简单的文件结构。
实现了一个 MongoDB 语法子集的一个语法解析器。
总之，InvoDB 更适合作为一个数据库的学习项目来使用，难以用于大型项目，会导致大量的资源浪费。
但是如果在个人项目中使用，可以快速开发出一个小项目并且没有任何数据库方面的部署成本，还是非常合适的。
基于 InvoDB 的示例项目
下面的这个开源项目是我在高中完成的，使用 MongoDB 作为数据库后端。
YuhangQ/ReciteWords: 一个背单词的小网站 (github.com)
我花了大概一个小时的时间让它迁移到了 InvoDB 上。
下面是演示网址。