EOS 數據庫與持久化 API —— 架構
EOS 數據庫結構詳解
在 EOS 中，智能合約執行完畢後，所占用的內存會釋放。程序中的所有變量都會丟失。如果智能合約裏要持久地記錄信息，比如遊戲智能合約要記錄每位用戶遊戲記錄，本次合約執行完畢後數據不能丟失，就需要將數據存儲到 EOS 數據庫中。與數據庫交互的 API 被官方成為 Persistence API，中文可以叫做持久化 API。下圖說明了 EOS 智能合約在執行 Action 時，與數據庫的交互過程。
為了方便智能合約與 EOS 數據庫的交互，EOS 仿造了 Boost 庫中的 Multi-Index Containers，開發了 C++ 類：eosio::multi_index(以下簡稱 multi_index
multi_index 頭文件地址：
https://github.com/EOSIO/eos/blob/master/contracts/eosiolib/multi_index.hpp
在 EOS 見證人硬盤中，為每個賬戶都預留了數據庫空間（大小與代幣持有量有關），每個賬戶名下可以建立多個數據表。智能合約無法直接操作存儲在見證人硬盤中的數據表，需要使用multi_index作為中間工具（或者叫容器），每個multi_index實例都與一個特定賬戶的特定數據表進行交互（取決於實例化時的參數）。EOS智能合約與EOS數據庫的數據交互如下圖所示。
數據表
multi_index是一個非常方便的數據庫交互容器，可以存儲任何 C++ 數據類型。每一個multi_index
multi_index是一個線性排列的表，只有一列，每一行都只存儲一個對象。但是一般來說multi_index存儲的對象都是結構體或者類，裏面含有多個成員變量，所以multi_index存儲數據的靈活性也是不亞於傳統數據庫的。我們使用官方的“汽車維修店”示例，我們建立一個數據表，儲存每個汽車維修店客戶的賬戶名、保養時間、車輛裏程。那麽multi_index數據表儲存的項目中，每個都是如下的結構體：
在傳統數據庫中，需要建立一個 4 列的數據表，用來儲存每個用戶的這個 4 個數據，而multi_index的每個數據表只有一列，只存儲每個用戶的 service_rec 整個結構體即可。下圖為multi_index數據結構。
多索引
首先，每個數據表要有一組主鍵，主鍵必須是無符號 64 位整數類型（64-bit integer），這就是上面的service_rec結構體中第一個變量為uint64_t類型的原因。在數據表中，所有的對象就是按照主鍵升序排列的，小的在前，大的在後。主鍵可以是有意義的，也可以是沒有意義的，讓系統產生一個在這個數據表中沒有被使用的主鍵即可。為了設置主鍵，我們需要在之前的service_rec結構體添加一個叫做primary_key（）的成員函數函數的返回值為主鍵。
這樣就將pkey這個變量設置成了主鍵。
multi_index從字面上看就是能使用多個索引的數據表。EOS 中，每個multi_index或者說每個數據表都可以設置最多16個索引。索引相當於使用特定的方式給數據表中的對象重新排序。比如在我們經常使用的 windows 文件管理器中，可以按照文件名排序、按照文件修改時間排序、按照文件大小排序，這就有了3個索引。EOS 數據庫索引更加靈活，可以單獨按照結構體中的某個變量索引，也可以將變量之間的運算結果（函數輸出）進行索引。如果我們想使用車主用戶名進行索引，需要在結構體中添加一個get_customer()成員函數，函數的返回值為索引變量。
這樣就將customer這個變量設置成了數據表的一個索引，下圖右側為customer索引。
叠代器
multi_index是如何操作數據表中的每個對象的呢？答案是 Iterators（叠代器）。大家可以搜索 “C++ 叠代器”或者設計模式中的“叠代器模式”來了解叠代器的設計思路。在 EOS 數據庫中，我更願意將叠代器比喻為一個“電梯”，在整個數據表中上下穿梭。所有對數據的操作必須通過叠代器完成。典型的數據修改過程是這樣的：首先使用叠代器的find()方法，在特定的索引中尋找需要的數據，比如在車主用戶名索引中尋找某個用戶。叠代器會移動到需要的數據對象上。然後就可以使用叠代器的modify()方法修改當前叠代器對應的數據。下圖為叠代器指向用戶 Sue 的情況。
本篇文章介紹了 EOS 數據庫的基本結構，以後的文章會詳細介紹 EOS 數據庫使用實戰，敬請期待。
EOS 數據庫與持久化 API —— 架構