Модуль AcedCrypto

Модуль объединяет функции для шифрования и верификации данных, а также для генерации псевдослучайных чисел.

Функции G_RC4… предназначены для шифрования данных методом RC4. Это широко распространенный поточный шифр. Возможно, по стойкости он уступает блочным шифрам, типа Rijndael или CAST, но, зато, значительно превосходит их по производительности. Не так давно в этом шифре было обнаружено несколько уязвимостей, которые касаются алгоритма заполнения внутреннего массива ключей (key scheduling algorithm). Чтобы избежать связанной с этим гипотетической опасности взлома зашифрованных данных, компания RCA, разработчик данного шифра, рекомендует пропускать первые 256 байт выходной псевдослучайной последовательности. Функции из модуля AcedCrypto написаны с учетом этого замечания. При правильном использовании метод RC4 является вполне надежным. Надо только помнить основную особенность поточных шифров – один и тот же ключ не должен применяться для шифрования различных данных. Например, ключ может вычисляться с помощью побитовой операции xor двух чисел, одно из которых является постоянным и рассчитывается как цифровая сигнатура пароля, вводимого пользователем с клавиатуры, а второе число является изменяемым и создается генератором псевдослучайных чисел перед каждым сеансом шифрования данных. Изменяемое число может сохраняться в первых байтах зашифрованного потока данных.

Следующий набор функций из AcedCrypto G_RC6… предназначен для шифрования данных методом RC6. Это блочный шифр, разработанный компанией RCA. Нормальная длина ключа при шифровании методом RC6 составляет 256 бит (32 байта). В AcedCrypto имеются функции для инициализации процесса шифрования, задания начального вектора, шифрования и дешифрования 128-битного блока данных в режиме ECB (электронная кодовая книга), шифрования и дешифрования произвольного массива байт в режимах CFB (обратная загрузка шифротекста) и OFB (обратная загрузка выходных данных) с размером блока 128 бит. В режимах CFB и OFB размер шифруемых и дешифруемых фрагментов данных должен совпадать или размер этих фрагментов должен быть кратен 16 байт. При использовании в качестве ключа шифра пароля, вводимого пользователем с клавиатуры, нужно передавать в функцию G_RC6Init в качестве ключа не саму строку, содержащую введенный пароль, а цифровую сигнатуру SHA-256, рассчитанную для строки, введенной пользователем.

Далее в модуле AcedCrypto находятся функции для расчета значения односторонней хеш-функции SHA-256 массива байт. Цифровая сигнатура SHA-256 представляет собой массив из 32 байт, который вычисляется по данным исходного массива байт таким образом, чтобы, во-первых, невозможно было подобрать другой массив байт, для которого значение сигнатуры совпало бы с данной сигнатурой, и, во-вторых, чтобы по значению цифровой сигнатуры невозможно было восстановить какие-либо значения из исходного массива байт. Алгоритм расчета SHA-256 реализован в соответствии с документом FIPS180-2. Имеются функции для расчета цифровой сигнатуры массива байт и строки символов. Кроме того, можно рассчитать сигнатуру для массива байт, представленного в виде нескольких фрагментов. Это удобно, например, при работе с данными, организованными в виде потока типа TStream.

Функции G_Random… реализуют собой генератор псевдослучайных чисел Mersenne Twister, период которого можно считать равным бесконечности. Функция G_RandomNext возвращает число типа LongWord, равномерно распределенное в интервале от 0 до $FFFFFFFF; функция G_RandomUniform генерирует псевдослучайную величину, равномерно распределенную в интервале [0.0, 1.0]; G_RandomGauss используется для моделирования непрерывной случайной величины с нормальным законом распределения. Функция G_RandomFill позволяет заполнить область памяти псевдослучайной последовательностью байт. Функция G_RandomEncryptVector шифрует внутренний вектор, используемый при генерации псевдослучайных чисел, методом RC6. Это соответствует переводу генератора на новую числовую последовательность. Следует отметить, что сама по себе выходная числовая последовательность данного генератора не является криптографически стойкой. Чтобы превратить ее в криптографически стойкую, можно воспользоваться, например, функцией G_SHA256Transform.

Модуль AcedLists

Содержит классы для работы со списками. Кроме перечисленных ниже классов, в AcedLists определены функции G_SortAscending и G_SortDescending для потокобезопасной сортировки, соответственно, по возрастанию и убыванию массива указателей. Элементы сортируемого массива сравниваются с помощью функции, адрес которой передается в качестве параметра в функции G_SortAscending и G_SortDescending. Вместо этих двух функций можно было бы оставить одну, а порядок сортировки изменять путем задания различных функций сравнения элементов массива. Однако, при изменении структуры данных пришлось бы вносить согласованные изменения во все функции сравнения. Этот путь легко может привести к ошибкам. Гораздо удобнее и надежнее иметь одну функцию сравнения элементов массива и, в зависимости от желаемого порядка сортировки, вызывать либо G_SortAscending, либо G_SortDescending.

Битовая строка TBitList

Предоставляет методы и свойства для работы со строкой бит, которую можно представить как упакованный массив элементов типа Boolean. Изначально, при создании экземпляра класса TBitList, все биты строки устанавливаются в 0, т.е. в значение False. Метод Load используется для загрузки битовой строки из бинарного потока типа TBinaryReader, произвольной области памяти или другого экземпляра класса TBitList. Кроме того, данные могут быть загружены из ключа реестра Windows. Для сохранения данных в бинарном потоке типа TBinaryWriter или в реестре Windows предназначен метод Save. К отдельным элементам битовой строки можно обратиться с помощью свойства Items. Общее число элементов возвращается и устанавливается свойством Count. Методы IndexOf, LastIndexOf используются для поиска, соответственно, вперед и назад первого установленного или сброшенного бита, начиная с указанного индекса. Функция CountOf подсчитывает общее количество установленных или сброшенных бит в массиве. Метод SetAll устанавливает все биты в значение 0 или 1. Если два экземпляра класса TBitList содержат одинаковое число элементов, к ним можно применить различные логические операции. Например, метод AndSet выполняет операцию логического умножения элементов двух списков. В результате, установленными окажутся только биты, которые были установлены в обоих списках, а все остальные биты будут установлены в 0. Аналогичные методы предусмотрены для выполнения операций: OR, XOR, NOT, AND NOT. Функция Equals используется для проверки равенства содержимого двух экземпляров класса TBitList. Функция Clone возвращает копию экземпляра TBitList.

Классы TIntegerList, TWordList

Эти классы предназначены для работы со списком значений типа Integer или Word, соответственно. Классы полностью аналогичны друг другу, поэтому рассмотрим только первый из них – класс TIntegerList. Список значений может быть сортированным или несортированным. Это зависит от свойства MaintainSorted. Если оно равно True, при выполнении операций добавления и удаления элементы списка гарантированно располагаются в порядке возрастания значений. Если свойство MaintainSorted равно False, новые элементы добавляются в конец списка, независимо от их значений. В этом случае допустимо использовать метод Insert для вставки элемента в произвольное место списка. Кроме того, можно использовать методы UnorderedRemove и UnorderedRemoveAt для быстрого удаления элементов списка. При вызове данного метода удаляемый элемент замещается последним элементом списка, после чего свойство Count уменьшается на 1. Таким образом, удаление элемента списка происходит без смещения следующих за ним элементов. Когда MaintainSorted равно True, при вызове методов Insert и UnorderedRemove/UnorderedRemoveAt возникает исключение, т.к. произвольная вставка и unordered-удаление могут нарушить порядок сортировки элементов.

Для поиска значений в списке применяется метод IndexOf, который возвращает индекс найденного элемента или -1, если искомый элемент отсутствует. Когда элементы списка отсортированы, используется быстрый алгоритм бинарного поиска, в противном случае – линейный поиск с помощью функции G_Scan_Integer из модуля AcedBinary. Иногда бывает удобнее не поддерживать список все время в отсортированном виде, так как это замедляет процесс вставки и удаления элементов. Можно просто перед началом поиска вызвать метод EnsureSorted. Тогда, если список не был отсортирован, он сортируется, а затем выполняется быстрый бинарный поиск. Естественно, это имеет смысл делать, только если поиск выполняется многократно, т.к. сама сортировка занимает больше времени, чем линейный поиск.

Аналогично классу TBitList, в TIntegerList есть методы для загрузки списка из бинарного потока типа TBinaryReader, из произвольной области памяти, из реестра Windows или из другого экземпляра класса TIntegerList. Список может быть сохранен в бинарном потоке TBinaryWriter или в реестре Windows. Кроме того, список может быть загружен из строки, содержащей данные в кодировке Base64, и может быть сохранен в виде строки в кодировке Base64. Новые элементы обычно добавляются в список методами Add или AddIfNotExists, когда необходимо избежать дублирования значений в списке. Чтобы удалить элемент из списка по индексу, вызывается метод RemoveAt, а чтобы удалить элемент с определенным значением – метод Remove. При удалении значений методами Remove и RemoveAt порядок остающихся в списке элементов не меняется. Список полностью очищается при вызове метода Clear. Функция Equals позволяет поэлементно сравнить два списка, а функция Clone возвращает копию данного экземпляра класса TIntegerList.

Когда свойство MaintainSorted равно False, экземпляр TIntegerList можно использовать в качестве стека. Значения помещаются в стек (в конец списка) методом Add, а извлекаются из стека (с конца списка) методом Pop в соответствии с правилом: "первым вошел – последним вышел". Получить последнее значение, помещенное в стек, без его удаления можно методом Peek. При вызове методов Peek и Pop количество элементов в списке не проверяется. Ответственность за то, что список не является пустым, возлагается на пользователя класса.

Обратиться к отдельным элементам списка можно через свойство ItemList, которое возвращает указатель на массив элементов типа Integer. Число используемых элементов в этом массиве определяется свойством Count. Количество элементов, под которое распределена память во внутреннем массиве, считывается и устанавливается свойством Capacity. Начальное значение этого свойства передается как параметр в конструктор класса TIntegerList.

При описании модуля AcedBinary были рассмотрены функции, позволяющие работать с массивами чисел типа Integer как с множествами, в частности, применять к ним различные логические операции. Эти операции можно производить и с экземплярами класса TIntegerList. Например, пусть имеется два отсортированных списка значений типа Integer List1 и List2, из которых необходимо получить третий список List3, содержащий значения, присутствующие в первом списке, но отсутствующие во втором. Это соответствует операции вычитания множеств. Можно создать новый экземпляр класса TIntegerList для хранения списка-результата List3, передав в его конструктор число элементов первого списка, т.к. это число соответствует максимальной длине выходного массива для случая, когда два исходных множества не имеют пересечения. Операция вычитания множеств и заполнения списка List3 выполняется одной строкой кода:

List3.Count := G_AndNotSet_Integer(List1.ItemList, List1.Count, List2.ItemList, List2.Count, List3.ItemList).

Классы ассоциированных списков

Экземпляры классов: TIntegerAssociatedList, TIntegerHashTable, TStringAssociatedList, TStringHashTable представляют собой набор ключей типа Integer или String, с каждым из которых связано значение типа TObject. Они предназначены для быстрого поиска значений в списке по ключу. Классы типа AssociatedList хранят ключи в виде сортированного списка. Классы типа HashTable реализуют ассоциативный массив (словарь) с использованием хеширования ключей. Вероятно, сортированный список лучше подходит для небольших наборов данных в пределах одной-двух сотен элементов, когда накладные расходы на хеширование не оправданны. Хеш-таблицы можно применять для больших наборов данных, т.к. при использовании хеш-функции, дающей хорошее распределение, скоростные характеристики хеш-таблицы близки к O(1) (константны).

Во всех классах реализованы операции для добавления и удаления элементов, извлечения значения по ключу. Свойство OwnValues управляет принадлежностью значений спискам. Например, если это свойство равно True, то при очистке списка методом Clear, для каждого значения типа TObject будет вызван метод Free. По умолчанию это свойство равно False. При вызове конструктора классов TStringAssociatedList, TStringHashedList можно указать, нужно ли различать регистр символов в значениях ключей типа String. Чтобы заранее распределить память под известное число элементов, добавляемых в ассоциированный список, можно передать соответствующее значение в конструктор класса или воспользоваться методом EnsureCapacity.

Связанный список TLinkedList

Список TLinkedList представляет собой упорядоченный набор элементов, каждый из которых содержит ссылку на предыдущий и последующий элементы. Связанный список удобен для последовательного перебора элементов вперед или назад, а также для добавления и удаления элементов в произвольном месте списка. Этот класс может использоваться, например, для организации очередей, работающих по принципу: "первым пришел – первым вышел", с возможностью добавления элементов в конец очереди и выборки их с начала очереди. Особенностью списка на основе класса TLinkedList является отсутствие возможности индексированного доступа к элементам. При необходимости обращения к элементам списка по индексу лучше воспользоваться другими классами, такими как TArrayList.

Свойство HeadNode экземпляра класса TLinkedList возвращает указатель на первый элемент, т.е. узел, списка. В противоположность этому свойству, TailNode возвращает указатель на последний элемент списка. С помощью этих свойств, а также полей NextNode и PrevNode узла списка TLinkedListNode, представляющих, соответственно, указатель на следующий и предыдущий элементы списка, можно перебрать все элементы списка. Значение типа TObject узла списка сохраняется в поле Value записи TLinkedListNode. Если свойство OwnValues данного экземпляра TLinkedList равно True, при очистке списка методом Clear или удалении отдельных элементов методами RemoveHead, RemoveTail или Remove для значения Value каждого удаляемого узла списка вызывается метод Free. По умолчанию свойство OwnValues равно False, и метод Free для значений не вызывается. Добавить значение в начало или в конец связанного списка можно, соответственно, функциями AddHead и AddTail, которые возвращают ссылку на добавленный узел. Чтобы вставить значение в произвольное место списка, необходимо воспользоваться функциями InsertBefore или InsertAfter, предназначенными для добавления элемента перед или после определенного узла списка. Функция IsEmpty возвращает True, если список пустой. Функции PopHeadValue и PopTailValue позволяют извлечь значение, соответственно, из первого и последнего узлов, а сами узлы удалить из связанного списка.

Список указателей TArrayList

TArrayList является аналогом класса ArrayList из .NET Framework. Он предназначен для хранения набора указателей. В конструктор класса передается предполагаемое число элементов, которое будет добавлено в список. Элементы можно загрузить методом Load из другого экземпляра класса TArrayList или из указанной области памяти. Отдельные элементы добавляются методом Add в конец списка или методом Insert в произвольное место списка. Для удаления элемента по индексу используется метод RemoveAt. Если элемент содержит ссылку на объект, производный от TObject, вызов метода RemoveAndFreeItemAt не только удалит элемент из списка, но и освободит занимаемую им память вызовом TObject.Free. Методы UnorderedRemoveAt и UnorderedRemoveAndFreeItemAt, аналогичны двум предыдущим. Они позволяют быстро удалить элемент из списка, заменив его последним элементом списка и уменьшив на 1 значение свойства Count. Эти методы могут применяться, когда порядок элементов не имеет значения. Для полной очистки списка предназначен метод Clear; для очистки списка с вызовом метода Free для каждого элемента используется метод ClearAndFreeItems. Аналогично классам TIntegerList, TWordList, в классе TArrayList имеются методы для работы со списком как со стеком. Метод Pop возвращает последний элемент списка и одновременно удаляет его, уменьшая на 1 значение свойства Count. Метод Peek возвращает последний элемент списка, не удаляя его. Поместить элемент в стек можно с помощью метода Add.

Обращение к отдельным элементам списка осуществляется через свойство ItemList, которое возвращает ссылку на массив указателей типа Pointer. Длина списка возвращается свойством Count. Общее число элементов, под которое распределена память во внутреннем массиве, определяется свойством Capacity. Свойство Count может произвольным образом изменяться. Никаких проверок при этом не выполняется. Capacity обычно превышает Count, что позволяет добавлять новые элементы в список без немедленного выделения нового блока памяти. Чтобы предельно уменьшить объем памяти, занимаемый списком, можно вызвать метод TrimToSize, который распределяет под внутренний массив область памяти, достаточную для хранения Count элементов, но не более того. После вызова этого метода свойство Capacity становится равно свойству Count. Метод Clone возвращает копию экземпляра класса TArrayList. Метод Equals поэлементно сравнивает текущий список с заданным списком и возвращает True, если все элементы, т.е. указатели, обоих списков равны, или False, если между списками есть какие-либо различия.

Чтобы найти элемент в списке TArrayList можно воспользоваться функцией IndexOf, которая сканирует внутренний массив в поисках нужного указателя. Если надо найти не просто указатель, а элемент с определенным значением признака, придется перебрать в цикле все элементы массива ItemList. Для более эффективного поиска, а также просто для упорядочивания элементов списка, можно отсортировать список методом Sort. Данный метод принимает в качестве параметра адрес функции, сравнивающей два элемента списка. Элементы сортируются по возрастанию. Когда список отсортирован, для нахождения элемента методом бинарного поиска можно воспользоваться функцией Search, которая принимает два параметра: указатель на искомое значение признака и функцию для сопоставления элемента списка с этим значением. Имеется также модификация этого метода, которая принимает два указателя на искомые значения, например, для поиска улицы в определенном городе, если эти признаки находятся в разных полях записи, описывающей адрес.

В классе TArrayList предусмотрена возможность группирования элементов. При этом элементы с одинаковым значением признака объединяются в одну группу. Группирование выполняется методом EnumerateGroups, который принимает в качестве параметра адрес функции, сравнивающей два элемента списка. При выполнении этой операции список сортируется в порядке возрастания значения признака. Функция EnumerateGroups возвращает коллекцию групп – экземпляр класса TGroupEnumerator. Число групп в этой коллекции определяется свойством GroupCount. Указатель на массив, содержащий группы, возвращается свойством GroupList класса TGroupEnumerator. Каждая группа представляется списком TArrayReadOnlyList – аналог класса TArrayList, который не позволяет добавлять и удалять элементы. Свойство ItemList этого класса возвращает указатель на массив, содержащий элементы группы. Количество элементов можно определить с помощью свойства Count. В классе TArrayReadOnlyList предусмотрены методы для линейного поиска указателя (IndexOf), для сортировки элементов группы (Sort), для бинарного поиска (Search), для выделения подгрупп (EnumerateGroups). Следует обратить внимание на то, что в экземпляре класса TArrayReadOnlyList нет собственного внутреннего массива для хранения элементов списка. Вместо этого он пользуется внутренним массивом экземпляра класса TArrayList, для которого был вызван метод EnumerateGroups. Поэтому в процессе работы с группами нельзя вносить изменения в основной экземпляр TArrayList.

Модуль AcedStorage

Содержит типы и классы, предназначенные для организации объектного хранилища данных на локальном компьютере или на файловом сервере с возможностью многопользовательского доступа. Хранение данных на файловом сервере широко использовалось до появления серверов баз данных. В настоящее время для хранения информации почти всегда используется какой-либо сервер БД, контролирующий соблюдение ограничений и целостность данных. Несмотря на очевидные достоинства такого подхода, в некоторых случаях имеет смысл пожертвовать этими возможностями в обмен на компактный формат хранения данных, высокую производительность при выборке и изменении данных, отсутствие необходимости установки серверной части приложения, объектно-ориентированное представление данных. Возложение ответственности за целостность данных на клиентское приложение приводит к некоторому усложнению кода. Тем не менее, наличие готового механизма разрешения коллизий на файловом сервере в значительной мере облегчает эту задачу.

При небольшом объеме хранящихся данных довольно эффективным решением может быть загрузка в память приложения целых таблиц с данным и полная перезапись файлов с данными при их модификации. Недостаток такого способа хранения информации, в отличие от реляционных баз данных, заключается в том, что при изменении даже одного элемента коллекции файл данных приходится переписывать целиком. Чтобы уменьшить значимость этой проблемы можно разбивать большие наборы данных на группы элементов, объединенных по какому-либо признаку, и хранить каждую группу в отдельном файле данных. В памяти следует создать ассоциативный массив, связывающий значение признака с соответствующей коллекцией, представляющей часть общего набора данных. При внесении изменений в одну из таких коллекций нет необходимости перезаписывать другие коллекции того же набора данных.

В реляционных базах данных язык SQL можно рассматривать в качестве посредника между потребителем данных (клиентом) и СУБД (сервером). При подготовке и выполнении сложных запросов возникают две проблемы. Во-первых, клиент должен сгенерировать текст запроса в виде предложения на языке SQL. Если структура базы данных включает сложные связи между таблицами, конструирование SQL-запросов представляет собой нетривиальную задачу. Во-вторых, на стороне сервера должен быть произведен разбор полученного SQL-предложения, а затем, с учетом метаданных, оптимизация запроса и выполнение кода для фактической манипуляции данными. Эффективное выполнение SQL-запросов представляет собой научную проблему. С другой стороны, можно изначально отказаться от посредника в виде языка SQL при взаимодействии потребителя с хранилищем данных. Безусловно, такой подход может быть применен только ограниченно, в рамках одного приложения или группы проектов. Однако, при правильной организации структуры данных прямое обращение клиентов к данным хранилища может не только повысить производительность, но и, в конечном счете, уменьшить сложность кода, сократить затраты на разработку и сопровождение приложения, чему способствует, в частности, наличие механизма контроля версий данных.

При использовании модуля AcedStorage все данные представляются в виде объектов: таблицы – в виде экземпляров класса TSerializableCollection, записи в таблицах – экземплярами класса TSerializableObject, точнее производных от него классов. Для сортировки и поиска записей применяются индексы – объекты типа TDataIndex. К библиотеке AcedUtils прилагается демонстрационный проект – приложение, использующее для хранения данных и одновременного доступа к данным нескольких пользователей классы из модуля AcedStorage. Пример кратко описывается далее в этой статье. Рассмотрим все эти классы подробнее.

Класс TSerializableObject

Абстрактный базовый класс TSerializableObject используется для создания на его основе класса, описывающего записи таблицы данных. Конструктор этого класса является виртуальным. Он может перекрываться в классах-потомках. Каждый экземпляр TSerializableObject содержит идентификатор типа Integer (свойство ID), значение которого уникально в пределах данной коллекции. При загрузке данных объекта из бинарного потока вызывается метод Load, принимающий два параметра: ссылку на экземпляр класса TBinaryReader, из которого нужно прочитать данные, и число, соответствующее сохраненной версии данных. Понятие версии данных введено для того, чтобы была возможность изменять хранимый формат данных в процессе доработки приложения без необходимости создания специального конвертера данных под новый формат. Каждый объект должен уметь загружать в методе Load любую из своих версий до самой последней, включительно. Число, соответствующее последней, т.е. сохраняемой, версии объекта передается в качестве параметра в конструктор коллекции TSerializableCollection. В методе Load при попытке загрузить данные для версии, которая не поддерживается объектом, следует вызвать процедуру RaiseVersionNotSupported из модуля AcedConsts, в которую передаются параметры: Self и числовое значение версии, которая не может быть загружена. Для сохранения данных объекта в бинарном потоке вызывается метод Save класса TSerializableObject, в который передается ссылка на экземпляр класса TBinaryWriter. В методе Save объект должен записать свои данные в бинарный поток. В каждом классе, унаследованном от TSerializableObject, кроме методов Load и Save должны перекрываться методы Equals для проверки равенства двух экземпляров класса и Clone для создания точной копии данного экземпляра класса.

Объекты типа TSerializableObject обычно не создаются сами по себе конcтруктором Create и свойство ID в них не назначается произвольным образом. Все это делается методами коллекции TSerializableCollection, которая полностью управляет временем жизни объектов, загрузкой и сохранением их в бинарном потоке, назначением уникальных идентификаторов, согласованием изменений и прочими аспектами работы с объектами данных.

Класс TSerializableCollection

Является центральным элементом концепции объектного хранилища данных. Коллекция содержит набор объектов типа, производного от TSerializableObject, который определяется параметром ItemClassType при вызове конструктора класса TSerializableCollection. Таким образом, все элементы коллекции имеют один и тот же  тип. Полиморфизм здесь не используется, т.к. возможность присутствия в коллекции объектов различного типа приводит к неоправданному усложнению механизмов работы с данными. Внутренний массив элементов, к которому можно обратиться через свойство ItemList, упорядочен по возрастанию значений первичного ключа, т.е. ID. Количество элементов в коллекции возвращается свойством Count. Для ускорения поиска элементы коллекции могут хешироваться по первичному ключу. Чтобы включить хеширование, надо установить в True значение свойства MaintainHash коллекции. По умолчанию для экономии памяти хеширование отключено. Найти элемент коллекции по значению первичного ключа или просто убедиться в том, что элемент с таким ключом присутствует в коллекции, можно с помощью метода SearchObject. Если нужен не сам объект, а его индекс во внутреннем массиве элементов, следует воспользоваться методом IndexOf. Если в коллекции мало элементов и нужно определить индекс одного из них во внутреннем массиве, можно вызвать метод ScanPointer для линейного поиска указателя. Если элементов много, функция IndexOf быстрее найдет нужный элемент методом бинарного поиска.

Коллекция может быть загружена из бинарного потока типа TBinaryReader методом Load и сохранена в бинарном потоке типа TBinaryWriter методом Save. Метод Equals поэлементно сравнивает данную коллекцию с другой коллекцией и возвращает True, если все соответствующие элементы обеих коллекций равны. Функция Clone возвращает копию коллекции, содержащую копии всех элементов и каждого из индексов. Если предполагается добавить в коллекцию большое число элементов, можно вызвать метод EnsureCapacity для резервирования места во внутренних массивах коллекции. Для полной очистки коллекции используется метод Clear. При вызове этого метода свойство Changed устанавливается в False, т.к. эта операция не предполагает фактического удаления данных на диске. Например, метод Clear вызывается перед загрузкой с диска обновленных данных коллекции. Чтобы по-настоящему удалить из коллекции все элементы, нужно вызвать метод Delete или DeleteDirect для каждого элемента коллекции. Однако, при монопольном доступе к данным и отсутствии необходимости вызова события OnItemDeleted для каждого удаляемого элемента коллекции, можно очистить ее методом Clear, а затем вручную установить свойство Changed в значение True. Это самый быстрый способ удаления всех данных.

Новые элементы коллекции создаются вызовом функции NewItem класса TSerializableCollection. При этом элемент сразу не добавляется в коллекцию. Сначала он должен быть заполнен данными. Затем, для подтверждения изменений вызывается метод EndEdit, который помещает информацию о добавлении новой записи в кэш изменений. Если новая запись не нужна, например, если пользователь нажал кнопку "Отмена" в окне добавления записи, нужно вызвать метод CancelEdit для освобождения памяти, занятой новым элементом. При необходимости корректировки данных нельзя вносить изменения непосредственно в элементы списка ItemList коллекции. Вместо этого, должен быть вызван метод BeginEdit, в который передан идентификатор изменяемого элемента коллекции. Метод BeginEdit возвращает ссылку на копию элемента, в которую можно вносить изменения. Затем эта копия передается в методы EndEdit для подтверждения изменений или CancelEdit для отмены изменений. Удалить элемент коллекции можно вызовом метода Delete с передачей в него идентификатора удаляемого элемента.

Все описанные выше манипуляции с объектами не затрагивают основной список элементов ItemList, т.е. фактический набор данных коллекции. Изменения кэшируются во внутренних массивах: InsertedItemList и DeletedItemList с числом элементов, соответственно, InsertedCount и DeletedCount. В первом из этих массивов находятся элементы, добавленные в коллекцию, а также исправленные, т.е. новые, версии измененных объектов. Во втором массиве находятся удаленные объекты и исходные, т.е. старые, версии измененных объектов. Эти массивы отсортированы в порядке убывания идентификаторов элементов. Проверить наличие кэшированных изменений вообще или изменений для элемента с конкретным идентификатором можно вызовом функции HasChanges. Чтобы применить кэшированные изменения к основному набору элементов используется метод ApplyChanges. Обычно перед вызовом этого метода проверяется наличие обновленных данных на файловом сервере. Если версия файла данных на сервере изменилась, коллекция перечитывается с диска и изменения применяются к новым данным. Управление версиями файлов будет рассмотрено далее в этом разделе. В классе TSerializableCollection предусмотрены специальные события: OnItemInserted, OnItemChanged, OnItemDeleted, которые инициируются, соответственно, при добавлении, изменении и удалении элемента основного набора данных коллекции. Метод ApplyChanges может вернуть одно из следующих значений: appChangesOk (изменения применены успешно), appChangesOriginalObjectChanged (произошла ошибка, связанная с тем, что изменяемый элемент коллекции был одновременно изменен другим пользователем), appChangesUniqueIndexViolation (ошибка, возникающая при попытке вставить значение, нарушающее уникальность одного из индексов коллекции, который не допускает дублирования значений). Чтобы очистить кэш изменений без фактической модификации данных используется метод RejectChanges.

Поясним работу с первичными ключами элементов коллекции. При создании нового элемента методом NewItem свойству ID этого элемента присваивается временное отрицательное значение, которое последовательно уменьшается для каждого следующего создаваемого элемента. При вызове ApplyChanges для добавляемого элемента временное значение ID заменяется настоящим идентификатором, который создается функцией GenerateID коллекции. При изменении идентификатора объекта в коллекции инициируется событие OnItemIDChanged, чтобы можно было обновить внешние ключи в элементах других коллекций, ссылающихся на добавленный элемент. В экземпляре класса TSerializableCollection предполагается, что элементы сохраняют значение свойства ID в виде числа типа Integer. Если заранее известно, что число элементов коллекции не превысит 65535, можно хранить уникальные идентификаторы как 2-байтные значения типа Word. Тогда вместо класса TSerializableCollection надо использовать производный от него класс TWordPrimaryKeyCollection, в котором перекрывается метод GenerateID, чтобы значения первичного ключа не превышали 65535. Если в коллекции может быть не более 255 элементов, имеет смысл хранить ID как один байт. Тогда в качестве коллекции нужно использовать класс TBytePrimaryKeyCollection. Возможна также ситуация, когда вообще нет смысла сохранять уникальный идентификатор вместе с данными объекта. Значение ID может динамически назначаться в момент загрузки коллекции из бинарного потока. Для реализации такой возможности предусмотрен класс TFakePrimaryKeyCollection. При отказе от хранения идентификатора возникает проблема удаления элементов в режиме многопользовательского доступа, т.к. после удаления элемента и повторной загрузки коллекции динамические идентификаторы следующих за ним элементов изменятся. Таким образом, при работе с TFakePrimaryKeyCollection в режиме многопользовательского доступа удаление отдельных элементов коллекции должно быть запрещено.

В классе TSerializableCollection есть еще пара методов для работы с данными в обход кэша изменений. Метод EndEditDirect подтверждает изменение или добавление нового элемента аналогично методу EndEdit, а затем сразу применяет это изменение к основному набору данных, что эквивалентно вызову метода ApplyChanges с идентификатором только что измененного или добавленного объекта. Метод DeleteDirect удаляет элемент с указанным идентификатором из основного набора данных. Методы EndEditDirect и DeleteDirect подходят для работы с данными в режиме монопольного доступа, когда другие пользователи не имеют возможности изменить файл данных одновременно с текущими изменениями.

Каждая коллекция, не являющаяся частью какого-либо объекта, хранится на диске в виде отдельного файла. Для загрузки коллекции из файла предназначен метод LoadFile класса TSerializableCollection, для ее сохранения в файле – метод SaveFileDirect. Второй метод не предназначен для работы с данными в режиме многопользовательского доступа, т.к. он перезаписывает любые изменения, сделанные другими пользователями. При одновременной работе нескольких пользователей для сохранения изменений необходимо открыть файл данных методом OpenFile, затем применить кэшированные изменения к данным методом ApplyChanges. Если изменения применены успешно, можно сохранить коллекцию на диске вызовом метода SaveIfChanged. Если во время применения изменений к данным произошла ошибка, необходимо восстановить исходное состояние набора данных в памяти. Для этого используется метод UndoIfChanged коллекции при открытом файле данных. В конце операции файл данных должен быть закрыт методом CloseFile.

Данные коллекции могут сохраняться на диске в упакованном виде. Для этого в методы OpenFile и SaveFileDirect передается параметр CompressionMode, который, если он отличен от dcmNoCompression, задает режим сжатия записываемого файла данных (одна из констант, перечисленных в описании модуля AcedCompression). Не следует, однако, применять сжатие к файлам, которые содержат часто изменяемые данные, так как это может значительно понизить общую производительность системы, особенно в режиме многопользовательского доступа к данным. В упакованном виде лучше хранить справочники, коды и прочие данные, которые меняются редко. В методы LoadFile, OpenFile и SaveFileDirect передается также параметр EncryptionKey. Он позволяет указать ключ для шифрования файла данных методом RC6. При использовании шифрования, данные, кроме всего прочего, защищаются цифровой сигнатурой SHA-256. Так же как и сжатие, шифрование не стоит использовать для часто изменяемых данных без крайней на то необходимости.

Несколько пользователей могут одновременно читать данные из одного файла методом LoadFile. Однако, если кто-либо открыл файл методом OpenFile, другие пользователи не могут открыть этот файл для чтения или для записи, пока он не будет закрыт методом CloseFile. При отказе в открытии файла на экране появляется сообщение для пользователя с предложением подождать или повторить попытку открытия файла. Кроме того, пользователь может отменить текущую операцию, в результате чего методы LoadFile, OpenFile и SaveFileDirect вернут значение False. При успешном открытии файла эти методы возвращают True.

В первых четырех байтах файла данных хранится его версия – число, которое изменяется при каждом сохранении данных на диске. Если основной набор данных коллекции не менялся с момента ее загрузки в память или с момента предыдущего сохранения на диске (свойство Changed коллекции равно False), и при вызове метода LoadFile оказывается, что версия файла данных не изменилась за это время, то фактического считывания данных не происходит, так как в этом нет необходимости. То же самое происходит при открытии файла методом OpenFile. Это позволяет уменьшить нагрузку на файловый сервер, сократить объем информации, передаваемой по сети, и в целом повысить производительность приложения.

Индексы для коллекции

В коллекции TSerializableCollection элементы упорядочены по возрастанию значения уникального идентификатора элемента. Такой порядок не всегда удобен. Например, конечному пользователю обычно нужен список, отсортированный по именам или по датам и т.п. С этой целью при создании коллекции в конструктор класса TSerializableCollection передается массив, содержащий так называемые индексы – объекты, задающие альтернативный порядок сортировки элементов коллекции. Индексы должны быть созданы заранее, до вызова конструктора коллекции. Все индексы представляются экземплярами классов, производных от TDataIndex. Конкретный класс выбирается в зависимости от типа признака, по которому сортируются данные. Если этот признак – строка (например, наименование объекта), создается индекс типа TStringIndex; если признак – дата, используется класс TDateTimeIndex и т.д. Есть еще специальный класс TCompoundIndex, предназначенный для сортировки элементов коллекции сразу по нескольким признакам.

Индексы предназначены не только для задания порядка элементов коллекции. Основной причиной использования индексов является необходимость быстрого поиска элементов по значению индексируемого признака. Индексы позволяют не только быстро находить отдельные элементы, но также выделять группы элементов, для которых значение признака лежит в определенном интервале. Кроме того, индексы могут быть уникальными, т.е. не допускающими дублирования значения признака. При добавлении и изменении элементов коллекция опрашивает все свои уникальные индексы на предмет того, не вызовет ли каждое конкретное изменение нарушения уникальности какого-либо индекса. Если такая ситуация имеет место, предполагаемые изменения отклоняются.

Изначально все индексы находятся в неактивном состоянии, т.е. не занимают память и не обновляются при каждом изменении коллекции. При попытке воспользоваться индексом, например, для поиска элемента, индекс автоматически активизируется. Его состоянием можно управлять с помощью свойства Active, объявленного в классе TDataIndex. Следует обратить внимание на то, что в часто изменяемых коллекциях лучше постоянно держать все уникальные индексы в активном состоянии. В противном случае, при любом изменении данных выполняется медленный последовательный перебор элементов коллекции индексом для выяснения того, что значение индексируемого признака измененного элемента уникально в пределах набора данных.

Каждый активный индекс содержит полный набор элементов коллекции, отсортированный по значению соответствующего признака. Свойство Descending индекса по умолчанию равно False. Это означает, что элементы сортируются по возрастанию значения признака. Если свойство Descending равно True, элементы сортируются по убыванию значения признака. Для класса TStringIndex, если свойство CaseSensitive равно False, при сортировке и поиске элементов с помощью индекса регистр символов не принимается во внимание. Если это свойство равно True, регистр символов учитывается. К элементам сортированного списка можно обратиться через свойство ItemList индекса, которое возвращает массив указателей на элементы коллекции – экземпляры класса TSerializableObject. Число элементов в этом массиве определяется свойством Count основной коллекции, к которой можно обратиться через свойство Owner индекса. Свойство Unique определяет, является ли данный индекс уникальным. Значение этого свойства передается в конструктор класса индекса и в дальнейшем не может быть изменено. Кроме того, при создании индекса в его конструктор обычно передается адрес функции, которая возвращает значение индексируемого признака для элемента коллекции. В случае класса TCompoundIndex вместо этого передается адрес функции, которая сравнивает между собой два элемента коллекции.

В каждом индексе есть методы для поиска элементов. Метод ScanPointer выполняет линейный поиск указателя во внутреннем массиве индекса. Этим методом стоит пользоваться только если никакие другие не подходят. Метод Contains возвращает True, если в коллекции присутствует элемент с указанным значением признака. Функция IndexOf находит во внутреннем массиве первый элемент с определенным значением признака и возвращает его индекс в качестве результата, а функция SearchObject в аналогичной ситуации возвращает сам элемент. Во всех индексах, кроме TCompoundIndex, есть функции SelectRange для нахождения диапазона во внутреннем массиве, в котором значение признака больше или равно значению Key1 и меньше значения Key2. При сортировке элементов по убыванию эти функции выделяют диапазон, в котором значение признака меньше или равно значению Key1 и больше значения Key2. Имеется также вариант этой функции, которая возвращает индекс первого элемента массива, для которого индексируемый признак больше или равен (меньше или равен в случае, когда Descending равно True) указанному значению. В классе TStringIndex есть еще метод StartsWith для выделения диапазона во внутреннем массиве, где значение признака для всех элементов начинается с указанной подстроки с учетом или без учета регистра символов в зависимости от значения свойства CaseSensitive.

Модуль AcedExcelReport

Предназначен для генерации отчетов с помощью пакета Microsoft Excel. Отчеты создаются на основе XLT-шаблонов или как новые рабочие книги. При построении отчетов, кроме AcedExcelReport, используются модули: Variants, ActiveX, ComObj и, главное, Excel97, содержащий данные библиотеки типов Microsoft Excel. Версии этой библиотеки для Office 2000 и Office XP мало чем отличаются от Excel 97 с точки зрения возможностей, используемых при генерации отчетов. Однако, при подключении к программе модулей Excel2000 и ExcelXP нарушается совместимость со старой версией Microsoft Excel 97. При построении отчетов в Excel через COM-интерфейсы особое внимание следует уделить сокращению числа обращений к серверу, особенно через интерфейс IDispatch. Например, вместо того, чтобы последовательно заполнять данными отдельные ячейки прямоугольной области рабочего листа, гораздо эффективнее создать в памяти вариантный массив, заполнить его, и передать в Excel сразу все значения ячеек прямоугольной области.

Построение отчета обычно начинается с подготовки данных, которые нужно представить в виде таблицы. При этом могут создаваться временные списки типа TArrayList для группирования, сортировки данных и т.п. Затем, когда уже известно количество элементов в каждой области отчета, создаются массивы типа Variant вызовом функции VarArrayCreate из модуля Variants. В эту функцию передаются диапазоны индексов создаваемого массива и тип элементов массива, который может быть равен varVariant, если в массив помещаются данные различного типа. При создании вариантного массива для последующего проецирования его на рабочий лист Microsoft Excel надо учитывать, что первый индекс в этом массиве задает строку, а второй – столбец рабочего листа. После создания массива он заполняется данными, которые нужно показать в отчете. Все значения типа Currency должны быть преобразованы к типу Double функцией G_CurrencyToDouble из модуля AcedCommon перед помещением их в вариантный массив или в ячейку рабочего листа. Для подсчета итоговых сумм лучше использовать функции рабочего листа, а не вычислять эти суммы в процессе группирования данных и не помещать их в отчет в виде готовых чисел.

Следующим этапом после подготовки данных и заполнения вариантных массивов является запуск приложения Microsoft Excel и создание рабочей книги. Для запуска Microsoft Excel вызывается функция StartExcel из модуля AcedExcelReport. Если на компьютере пользователя Microsoft Excel не установлен, на экране появляется соответствующее сообщение для пользователя и функция возвращает False. В случае успеха она возвращает True. Если Excel уже запущен, функция StartExcel ничего не делает, просто возвращает True. Для создания новой рабочей книги вызывается функция CreateExcelWorkbook. В нее как var-параметр передается переменная типа Excel97._Workbook, в которой затем сохраняется ссылка на созданный экземпляр рабочей книги. Один из вариантов функции CreateExcelWorkbook создает пустую рабочую книгу с заданным числом листов. Другой вариант этой функции создает рабочую книгу на основе указанного XLT-шаблона. В случае успеха эта функция возвращает True, а если в процессе создания рабочей книги произошло исключение, оно перехватывается и функция возвращает False. После этого настраивается внешний вид рабочей книги. Это делается вызовом процедуры InitializeExcelWorkbook. При этом можно определить заголовок окна, в котором показывается отчет, а также указать на необходимость или отсутствие необходимости отображения ярлычков листов рабочей книги, нулевых значений на листе, заголовков строк и столбцов (A, B, C…1, 2, 3…), линий сетки, горизонтальной и вертикальной полосы прокрутки рабочего листа.

Получить ссылку на первый лист рабочей книги можно следующим образом: (WB.Worksheets[1] as _Worksheet), где WB – ссылка на рабочую книгу. Диапазон всех ячеек рабочего листа возвращается функцией Get_Cells, вызванной для экземпляра класса _Worksheet. Ссылку на этот диапазон лучше сразу сохранить в отдельной переменной, чтобы впоследствии передавать ее в качестве параметра в различные функций из модуля AcedExcelReport. Следует обратить внимание на то, что по умолчанию нумерация строк и столбцов на рабочем листе начинается с единицы. Если предпочтительно использовать нумерацию с нуля, можно установить в единицу глобальные переменные ExcelRowOffset и ExcelColumnOffset, объявленные в модуле AcedExcelReport. Значения этих переменных прибавляются, соответственно, к номеру строки и номеру столбца при вызове любой функции из AcedExcelReport, в которую передается номер строки и/или номер столбца. Переменные ExcelRowOffset и ExcelColumnOffset позволяют произвольным образом задать начало отсчета на рабочем листе. Например, если таблица данных начинается с ячейки B5, можно присвоить ExcelRowOffset значение 5, а ExcelColumnOffset значение 2 и при обращении к ячейкам таблицы данных использовать индексацию с нуля. Эти переменные обнуляются при вызове процедуры InitializeExcelWorkbook.

Обратиться к запущенному экземпляру приложения Microsoft Excel можно через глобальную переменную ExcelApp, объявленную в модуле AcedExcelReport. Для завершения работы приложения Microsoft Excel и выгрузки его из памяти предназначена процедура ShutdownExcel. Обычно ее не нужно вызывать из прикладной программы, т.к. ShutdownExcel вызывается из раздела finalization модуля AcedExcelReport.

Классы TExcelRange, TExcelInterval

Эти классы используются для группирования ячеек рабочего листа. Экземпляр класса TExcelInterval представляет собой прямоугольный диапазон ячеек, экземпляр TExcelRange – коллекцию прямоугольных диапазонов. Когда экземпляр класса TExcelRange проецируется на рабочий лист, вся коллекция диапазонов может быть представлена одним объектом типа Excel97.ExcelRange. Таким образом можно применять различные операции, например, заливку фона ячеек или прорисовку границ, ко всему диапазону сразу, даже если он содержит несмежные ячейки. В модуле AcedExcelReport коллекция интервалов TExcelRange используется, кроме того, для получения текстовой ссылки на диапазон ячеек, которая передается в качестве аргумента для функций рабочего листа, типа "СУММ" или "СЧЁТ".

При создании интервала, т.е. экземпляра класса TExcelInterval, в его конструктор передается номер столбца, строки и, возможно, число строк и столбцов в интервале. Если число строк и столбцов не указано, создается интервал, состоящий из одной ячейки. Кроме того, можно создать интервал, который представляет все ячейки одной или нескольких строк или все ячейки одного или нескольких столбцов рабочего листа. Чтобы спроецировать интервал на рабочий лист, т.е. получить объект типа Excel97.ExcelRange, нужно вызвать функцию GetRange. Для того, чтобы проверить равенство двух интервалов, используется функция Equals. Метод Clone возвращает экземпляр класса, представляющий копию интервала. В классе TExcelInterval имеются свойства, возвращающие номер первой и последней строк интервала, а также номера первого и последнего столбцов.

Экземпляр класса TExcelRange создается в виде пустой коллекции. Но в его конструктор можно передать данные первого интервала, который сразу будет добавлен в коллекцию. Кроме того, коллекция интервалов может быть создана на основе другого экземпляра TExcelRange. В этом случае в нее добавляются копии всех интервалов исходной коллекции. Новые интервалы добавляются в коллекцию методами Add, AddRows, AddColumns. Чтобы полностью очистить коллекцию и освободить память, занимаемую каждым интервалом, используется метод Clear. К отдельным интервалам в составе коллекции можно обратиться через свойство Intervals. Число интервалов возвращается свойством IntervalCount. Метод Equals сравнивает коллекцию с другой коллекцией интервалов. Если две коллекции содержат одни и те же (равные) интервалы, метод возвращает True, если есть какие-либо различия, возвращается False. Метод Clone возвращает копию коллекции, содержащую копии каждого интервала. Для удобства использования интервалы могут быть отсортированы методом EnsureSorted коллекции. Сортировка выполняется по строкам, а затем по столбцам левой верхней ячейки интервала.

Чтобы получить объект типа Excel97.ExcelRange представляющий коллекцию интервалов TExcelRange, надо вызвать функцию GetRange этого класса. Методы GetAbsoluteAddress и GetRelativeAddress класса TExcelRange возвращают текстовую строку, содержащую ссылку на все ячейки коллекции интервалов. Первый метод отличается от второго тем, что он возвращает абсолютную ссылку, т.е., например, строку "R1C1:R2C5;R6:R8". Второй метод возвращает строку, содержащую ссылку относительно указанной ячейки. Например, для той же коллекции интервалов ссылка относительно ячейки R2C5 представляется строкой: "R[-1]C[-4]:RC;R[4]:R[6]".

Функции для построения отчета

В модуле AcedExcelReport определены глобальные функции, часто используемые при построении отчетов. Для выполнения других действий можно обращаться к объектам Microsoft Excel через интерфейсы, объявленные в модуле Excel97, сгенерированном из библиотеки типов. В AcedExcelReport есть несколько функций, возвращающих ссылку на диапазон ячеек рабочего листа, т.е. объект типа Excel97.ExcelRange. В частности, функция GetExcelCell возвращает ячейку рабочего листа, находящуюся на пересечении заданной строки и столбца; функция GetExcelRange возвращает прямоугольный диапазон ячеек. Функция GetNamedExcelRange возвращает именованный диапазон ячеек. Функции GetExcelRows и GetExcelColumns возвращают диапазоны, состоящие из всех ячеек определенных строк или столбцов. Чтобы установить значение ячейки или поставить вариантный массив в соответствие ячейкам прямоугольного диапазона, нужно получить ссылку на диапазон функциями GetExcelCell или GetExcelRange, а затем присвоить соответствующее значение свойству Value этого диапазона. То же самое касается, например, изменения шрифта текста с помощью свойства Font диапазона ячеек, задания режима горизонтального/вертикального выравнивания текста с помощью свойств: HorizontalAlignment, VerticalAlignment, задания режима переноса текста свойством WrapText, а также объединения ячеек рабочего листа вызовом метода Merge диапазона ячеек.

Функция InsertExcelRows предназначена для вставки на рабочем листе одной или нескольких строк перед указанной строкой. Функция InserExceltColumns вставляет один или несколько столбцов перед указанным столбцом. Процедуры AssignAbsoluteFormula и AssignRelativeFormula используются для назначения ячейкам рабочего листа формул, реализующих групповые операции, такие как суммирование данных, нахождение максимального значения в диапазоне, подсчет числа непустых ячеек и т.д. При записи формулы адрес обрабатываемого диапазона ячеек указывается в виде абсолютной ссылки (процедурой AssignAbsoluteFormula) или в виде относительной ссылки (процедурой AssignRelativeFormula). Строку, содержащую абсолютную ссылку на прямоугольный диапазон ячеек, можно получить вызовом функции GetAbsoluteAddress. Аналогичную строку, содержащую относительную ссылку на диапазон ячеек, возвращает функция GetRelativeAddress.

Для форматирования границ ячеек вызывается процедура DrawExcelBorders. В нее передается диапазон ячеек в виде объекта Excel97.ExcelRange. Второй параметр (CellBorders) выбирает, какие именно границы ячеек должны отображаться. Здесь передается одна из констант xlcb… или комбинация таких констант. Остальные параметры процедуры DrawExcelBorders задают толщину, стиль и цвет линий. Чтобы, наоборот, удалить прорисовку границ используется процедура ClearExcelBorders. Для применения заливки к диапазону ячеек рабочего листа вызывается процедура FillExcelInterior. Кроме ссылки на диапазон ячеек в нее передается цвет заливки (одна из констант xlColor…), шаблон, накладываемый поверх заливки (одна из констант xlPattern, объявленных в модуле Excel97) и цвет линий шаблона.

После того, как содержимое отчета полностью подготовлено, можно воспользоваться процедурами FreezeExcelRows и FreezeExcelColumns, чтобы облегчить просмотр данных. Эти процедуры задают, соответственно, строки и столбцы, которые не должны перемещаться при прокрутке окна рабочей книги. Иногда бывает удобно выделить шапку таблицы, чтобы она всегда была на экране независимо от длины таблицы. Если предполагается, что пользователь не будет изменять готовый отчет, можно вызвать процедуру ProtectExcelWorksheet для защиты рабочего листа от случайных изменений. Если просматривать отчет удобнее в режиме панорамирования, можно воспользоваться процедурой G_ToggleKey из модуля AcedCommon для включения режима Scroll Lock клавиатуры. После выполнения всех подготовительных действий вызывается процедура ShowExcelWorkbook, в которую передается ссылка на рабочую книгу, полученная ранее при вызове функции CreateExcelWorkbook. Процедура ShowExcelWorkbook отображает рабочую книгу на экране и устанавливает ее свойство Saved в значение True, чтобы при закрытии книги не спрашивалось, нужно ли сохранять изменения.

Описание демонстрационного проекта

Кроме исходного кода модулей библиотека AcedUtils включает пример, реализующий полноценное приложение для работы с данными на основе коллекций из модуля AcedStorage. Пример включает несколько отчетов, которые строятся с помощью функций из модуля AcedExcelReport. Рассмотрим подробнее задачу, решаемую этим приложением, и некоторые особенности реализации хранилища данных на основе файлового сервера.

Программа предназначена для учета товаров, поступающих от различных поставщиков. Товары классифицируются по категориям. Основные типы и наборы данных, используемые приложением, описываются в модуле DataTypes, являющемся аналогом модуля данных. Структура базы данных состоит из трех таблиц: поставщики товаров (коллекция Suppliers), категории товаров (коллекция Categories) и сами товары (коллекция Products). Каждая из этих сущностей описывается классом, производным от класса TSerializableObject из модуля AcedStorage. Атрибуты сущностей, т.е. поля таблиц базы данных, представляются свойствами этих классов. Обычно каждому такому свойству соответствует private-поле в классе объекта, используемое для хранения значения этого свойства. Кроме того, в модуле DataTypes имеется класс TPictureObject, предназначенный для сохранения в бинарном потоке и чтения из потока данных объекта типа TPicture. Этот класс используется для хранения изображения, ассоциированного с категорией товаров, которая представляется классом TCategoryObject.

Класс TSupplierObject описывает поставщика товара. Он включает свойства: ID – уникальный идентификатор записи (наследуется от класса TSerializableObject); CompanyName – наименование поставщика; Country – страна поставщика; CityRegion – строка с названием города и, возможно, области; Address – адрес поставщика; PostalCode – почтовый индекс; PhoneFax – номера телефонов и факсов; HttpEmail – адреса электронной почты и web-сайта поставщика; ContactPerson – представитель поставщика, с которым поддерживается контакт; Comments – дополнительная информация о поставщике. Как и во всяком классе, производном от TSerializableObject, в классе TSupplierObject перекрываются методы: Load, Save, Equals, Clone базового класса. В частности, в методе Load выполняется чтение состояния объекта из бинарного потока. Значения всех полей, в том числе FID, унаследованного из TSerializableObject, считываются методами класса TBinaryReader. Метод Save помещает соответствующие данные в бинарный поток, представляемый классом TBinaryWriter. На примере класса TSupplierObject демонстрируется один из приемов оптимального использования пространства в бинарном потоке. Вместо того, чтобы сохранять все подряд значения полей, в методе Save создается переменная Flags, содержащая битовую карту используемых полей, т.е. полей, значения которых отличны от значений по умолчанию. Эта битовая карта помещается в бинарный поток в виде однобайтного значения. Затем в потоке сохраняются значения только тех полей, которые помечены как используемые. В методе Load сначала считывается битовая карта, а затем значения полей, которые помечены в ней единичными битами. В методе Equals класса TSupplierObject выполняется сравнение значений каждого из полей объекта с соответствующими полями другого экземпляра того же класса. Если все поля обоих экземпляров равны, функция возвращает True, в противном случае – False. Метод Clone создает новый экземпляр класса TSupplierObject и копирует в него значения всех полей данного объекта, включая поле FID, унаследованное от класса-предка.

Класс TCategoryObject предназначен для описания категории товара. Он содержит наименование категории (свойство CategoryName), комментарий (свойство Comments) и рисунок, иллюстрирующий данную категорию (свойство Picture). Кроме того, класс TCategoryName включает свойство ID, унаследованное от класса-предка TSerializableObject. Аналогично TSupplierObject, в данном классе перекрываются методы Load, Save, Equals и Clone базового класса. Кроме того, перекрывается виртуальный конструктор Create для создания объекта типа TPictureObject, представляющего рисунок, и метод Destroy для освобождения этого объекта. Следует обратить внимание на то, как в этом классе сохраняется и считывается значение уникального идентификатора записи – поля FID базового класса TSerializableObject. Предполагается, что число возможных категорий товара не превышает 255, поэтому идентификатор записи хранится в виде байта, а не значения типа Integer. При этом сама коллекция категорий товаров представляется экземпляром класса TBytePrimaryKeyCollection.

Класс TProductObject содержит свойства, используемые при описания товара: ID – уникальный идентификатор записи; ProductName – наименование товара; SupplierID – внешний ключ, содержащий ссылку на элемент коллекции Suppliers, представляющий поставщика товара; CategoryID – внешний ключ, содержащий ссылку на элемент коллекции Categories, представляющий категорию товара; QuantityPerUnit – строка, описывающая единицу измерения товара; UnitPrice – цена единицы товара; UnitsInStock – количество товара на складе; UnitsOnOrder – ожидаемое количество товара; Discontinued – признак того, что поставки товара прекращены; Little – признак того, что на складе осталось мало соответствующего товара. На примере класса TProductObject демонстрируется работа с версиями объектов. Предполагается, что в первоначальной версии данного класса отсутствовало свойство Little, оно было добавлено во второй версии. Сохраняемая версия элементов коллекции определяется параметром Version при вызове конструктора класса данной коллекции. Так, при вызове конструктора для коллекции Products во втором параметре передается значение 2. В методе Load класса TProductObject проверяется значение параметра Version. Если версия равна 1, данные сохранены в исходном формате, т.е. без поля FLittle. Если сохраненная версия данных равна 2, в бинарном потоке присутствует значение поля FLittle, которое должно быть прочитано методом ReadBoolean класса TBinaryReader.

Класс TPictureObject, используемый для хранения рисунка, иллюстрирующего категорию товара, может сам по себе найти применение во многих приложениях. Он позволяет сохранять в бинарном потоке растровый рисунок (TBitmap), метафайл (TMetafile) или иконку (TIcon), которые представляются классом TPicture из модуля Graphics. Причем, данные изображения постоянно находятся в упакованном виде и распаковываются только, когда нужно загрузить изображение в объект TPicture. Метод Load класса TPictureObject считывает изображение из объекта TPicture, бинарного потока, представленного классом TBinaryReader, или другого экземпляра класса TPictureObject. Метод Save сохраняет изображение в потоке. Метод Assign загружает рисунок в объект TPicture. Функция Equals возвращает True, если данный экземпляр класса TPictureObject, содержит то же самое изображение, что и экземпляр, переданный в функцию как параметр. Свойства IsBitmap, IsMetafile, IsIcon класса TPictureObject позволяют проверить тип изображения, представленного объектом. Свойство Bytes возвращает указатель на массив байт, содержащий упакованное изображение. Свойство Length – длину этого массива в байтах.

Коллекции Suppliers, Categories, Products создаются процедурой CreateCollections в модуле DataTypes, которая вызывается из раздела инициализации этого модуля. Перед созданием каждой из коллекций создаются индексы, предназначенные для упорядочивания элементов коллекций по какому-либо признаку. Так, поставщики сортируются по значению свойства CompanyName, т.е. по наименованию поставщика, список категорий – по наименованию категории, товары – по наименованию товара, идентификатору поставщика и идентификатору категории. Индексы по наименованиям являются уникальными, что обеспечивает отсутствие в коллекциях элементов с дублирующимися наименованиями. Индексы по внешним ключам в коллекции товаров используются для проверки наличия подчиненных записей в таблице товаров при попытке удаления записи из главной таблицы – коллекции поставщиков или коллекции категорий товаров. Так как количество поставщиков может быть большим, для коллекции Suppliers включается режим хеширования элементов по значению уникального идентификатора (свойство MaintainHash устанавливается в True). Уничтожаются коллекции процедурой FreeCollections, вызываемой из раздела finalization модуля DataTypes.

Для удобства загрузки и сохранения коллекций в модуле DataTypes определены глобальные функции, такие как LoadSuppliers, LoadProducts, SaveSuppliers и т.п., предназначенные для работы с данными в режиме многопользовательского доступа. Функция LoadSuppliers и аналогичные ей функции для загрузки коллекций Categories и Products просто вызывают метод LoadFile соответствующей коллекции и передают в него имя файла данных и, в случае коллекции поставщиков, пароль для дешифрования файла данных. Функции для сохранения изменений в файле реализуют более сложный алгоритм. Рассмотрим его на примере функции SaveSuppliers, используемой для сохранения на диске коллекции поставщиков. В начале функции с помощью свойства HasChanges проверяется наличие в памяти каких-либо кэшированных изменений для коллекции Suppliers. Если изменений нет, то отсутствует необходимость перезаписи файла данных. Если изменения есть, соответствующий файл данных открывается методом OpenFile коллекции. При этом указывается пароль, используемый для шифрования и дешифрования данных коллекции, а также указывается константа dcmFast, включающая режим быстрого сжатия данных для экономии места на диске и сокращения объема информации, пересылаемой по сети. В случае невозможности открытия файла данных (например, если этот файл открыт для записи другим пользователем и его приложение почему-то зависло), кэш изменений очищает и на экран выводится сообщение об ошибке. После того, как файл данных успешно открыт и, при наличии в нем изменений, перечитан с диска, для коллекции Suppliers вызывается метод ApplyChanges. Этот метод применяет кэшированные изменения к набору данных коллекции. Если изменения применены успешно, коллекция сохраняется на диске вызовом метода SaveIfChanged. Если в процессе применения изменений возникли какие-либо проблемы, данные коллекции перечитываются с диска методом UndoIfChanged, а затем на экран выводится сообщение об ошибке. Метод UndoIfChanged перечитывает данные с диска только в случае, если коллекция содержит изменения, т.е. ее свойство Changed равно True. В конце работы файл данных должен быть обязательно закрыт методом CloseFile коллекции. Для большей надежности вызов метода CloseFile помещается в раздел finally блока try-finally структурированной обработки исключений.

Рассмотрим, как выполняется добавление, изменение, удаление записей на примере коллекции поставщиков. Корректировка списка поставщиков производится с помощью формы TSuppliersForm, определенной в модуле SuppliersUnit. При этом используется глобальная переменная SupplierObject типа TSupplierObject, объявленная в модуле DataTypes. Когда пользователь хочет добавить в список нового поставщика и нажимает соответствующую кнопку, вызывается функция NewItem коллекции Suppliers, создающая новый экземпляр класса TSupplierObject, который затем присваивается глобальной переменной SupplierObject. Для ввода данных о новом поставщике на экране отображается форма TSupplierForm из модуля SupplierUnit. Эта форма позволяет пользователю скорректировать значения свойств экземпляра класса TSupplierObject, назначенного переменной SupplierObject. Когда пользователь заполнит все необходимые поля и нажмет кнопку для сохранения изменений, выполняется предварительная проверка введенных данных. Например, проверяется, что наименование поставщика не является пустой строкой и что это наименование не дублируется в списке. Позже, при сохранении данных, это привело бы к ошибке, вызванной нарушением уникальности индекса, и откату всех изменений. Такие ошибки удобнее выявлять на этапе предварительной проверки, чтобы позволить пользователю исправить некорректно введенные данные. Если предварительная проверка прошла успешно, форма ввода данных закрывается, для коллекции Suppliers вызывается метод EndEdit, сохраняющий информацию о добавлении записи в кэше изменений. Затем вызывается рассмотренная выше глобальная функция SaveSuppliers из модуля DataTypes для применения кэшированных изменений к набору данных и сохранения коллекции на диске. Если пользователь отказался от сохранения изменений закрытием по Escape формы ввода данных, вызывается метод CancelEdit коллекции Suppliers для уничтожения объекта, присвоенного переменной SupplierObject. Корректировка записи о поставщике отличается от добавления нового поставщика только тем, что в начале вместо NewItem вызывается функция BeginEdit коллекции поставщиков Suppliers, в которую передается идентификатор редактируемого элемента коллекции.

Когда пользователь удаляет поставщика из коллекции Suppliers, на экране сначала появляется окно для подтверждения удаления записи. Затем открывается файл данных для коллекции товаров Products вызовом метода OpenFile. Используя индекс по внешнему ключу SupplierID коллекции Products, проверяется наличие в списке товаров элемента, ссылающегося на удаляемого поставщика. Если такой товар присутствует в списке, поставщик не может быть удален. Если на этого поставщика никто не ссылается, для коллекции Suppliers вызывается метод Delete, в который передается идентификатор удаляемого элемента. Затем вызывается функция SaveSuppliers для фактического удаления записи из набора данных и сохранения измененной коллекции на диске. Файл данных коллекции Products закрывается только после сохранения всех изменений в коллекции Suppliers. Это нужно, чтобы другой пользователь не мог в момент удаления поставщика добавить товар, который на него ссылается. С этой же целью в момент сохранения коллекции товаров Products вызовом глобальной функции SaveProducts для каждого добавленного или измененного товара проверяется наличие в коллекции Suppliers поставщика, идентификатор которого назначен свойству SupplierID данного товара.

Заключение

В документе описана библиотека функций и классов AcedUtils, призванная помочь разработчику на Borland Delphi в создании быстрых и экономичных с точки зрения использования ресурсов памяти и дискового пространства приложений, работающих на платформе Win32.

Начало