面试题：SQLite核心API性能优化与自定义扩展

实现思路

表结构设计：创建一个包含至少三个字段的表，例如用户表，包含 id（主键）、name、email 和 age 字段。
复杂查询：使用SQLite的核心API进行多表关联（假设存在另一张订单表，关联用户表进行统计）和分组统计操作。
性能优化：
- 预编译语句：对于多次执行的查询，使用预编译语句 PreparedStatement，减少SQL解析和编译的开销。
- 合理使用游标：避免一次性加载过多数据到内存，使用游标逐步处理结果集。
自定义函数：利用SQLite的扩展机制添加自定义函数，例如实现字符串加密解密函数。

关键代码

创建表及插入示例数据（假设使用Java的SQLite JDBC）

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class SQLiteExample {
    private static final String DB_URL = "jdbc:sqlite:test.db";

    public static void createTables() {
        String createUserTable = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (" +
                "id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT," +
                "name TEXT," +
                "email TEXT," +
                "age INTEGER)";
        String createOrderTable = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS orders (" +
                "id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT," +
                "user_id INTEGER," +
                "order_amount REAL," +
                "FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id))";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL);
             PreparedStatement pstmt1 = conn.prepareStatement(createUserTable);
             PreparedStatement pstmt2 = conn.prepareStatement(createOrderTable)) {
            pstmt1.executeUpdate();
            pstmt2.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void insertSampleData() {
        String insertUser = "INSERT INTO users (name, email, age) VALUES (?,?,?)";
        String insertOrder = "INSERT INTO orders (user_id, order_amount) VALUES (?,?)";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL);
             PreparedStatement userStmt = conn.prepareStatement(insertUser);
             PreparedStatement orderStmt = conn.prepareStatement(insertOrder)) {
            // 插入用户数据示例
            userStmt.setString(1, "Alice");
            userStmt.setString(2, "alice@example.com");
            userStmt.setInt(3, 25);
            userStmt.executeUpdate();
            int userId = (int) conn.getMetaData().getGeneratedKeys().getInt(1);
            // 插入订单数据示例
            orderStmt.setInt(1, userId);
            orderStmt.setDouble(2, 100.5);
            orderStmt.executeUpdate();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

复杂查询及性能优化

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

public class ComplexQuery {
    private static final String DB_URL = "jdbc:sqlite:test.db";

    public static void complexQuery() {
        String query = "SELECT u.name, COUNT(o.id), SUM(o.order_amount) " +
                "FROM users u " +
                "JOIN orders o ON u.id = o.user_id " +
                "GROUP BY u.name";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(query);
             ResultSet rs = pstmt.executeQuery()) {
            while (rs.next()) {
                String name = rs.getString(1);
                int orderCount = rs.getInt(2);
                double totalAmount = rs.getDouble(3);
                System.out.println("User: " + name + ", Order Count: " + orderCount + ", Total Amount: " + totalAmount);
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

添加自定义函数

import org.sqlite.Function;

public class CustomFunction extends Function {
    @Override
    protected void xFunc() {
        String input = value_text(0);
        // 简单的字符串加密示例，这里只是反转字符串
        String encrypted = new StringBuilder(input).reverse().toString();
        result(encrypted);
    }
}

在使用时注册自定义函数：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class RegisterCustomFunction {
    private static final String DB_URL = "jdbc:sqlite:test.db";

    public static void registerFunction() {
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL)) {
            conn.createFunction("custom_encrypt", 1, CustomFunction.class);
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用自定义函数查询：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

public class UseCustomFunctionQuery {
    private static final String DB_URL = "jdbc:sqlite:test.db";

    public static void useCustomFunctionQuery() {
        String query = "SELECT custom_encrypt(name) FROM users";
        try (Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL);
             PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(query);
             ResultSet rs = pstmt.executeQuery()) {
            while (rs.next()) {
                String encryptedName = rs.getString(1);
                System.out.println("Encrypted Name: " + encryptedName);
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

性能优化分析

预编译语句：预编译语句 PreparedStatement 在执行多次相同结构的查询时，仅需进行一次SQL解析和编译，大大提高了执行效率，特别是在处理百万条记录的情况下，减少了数据库的负担。
游标合理使用：通过 ResultSet 逐步处理结果集，避免一次性将大量数据加载到内存中，降低了内存的使用压力，保证程序在大数据量下的稳定性。
自定义函数性能：自定义函数应尽量简洁高效，因为其在每次调用时都会执行。例如上述简单的字符串反转作为加密示例效率较高，如果是复杂的加密算法，可能需要考虑优化算法本身或进行缓存等操作来提高性能。同时，合理使用自定义函数可以减少在Java代码中处理数据的复杂度，将部分逻辑放在数据库层面执行。

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