導入本體到Jena TDB數據庫

      本體的存儲方法或稱本體持久化，大致分為基於內存的方式、基於文件的方式、基於數據庫的方式和專門的管理工具方式4種(傅柱等, 2013)。其中，基於數據庫的方式又有基於關系數據庫、基於面向對象數據庫、基於Native XML數據庫和基於NoSQL的三元組數據庫（Triple Store）4種主要方式。基於數據庫的本體持久化方式充分利用了數據庫的安全可靠（數據保密、數據完整性、並發控制、故障恢復等）、高效、易於管理並易於與應用系統集成等優點，是主要的本體持久化方式。

      在本體中，數據被表示為一系列由主語（subject）、謂詞（predicate）和賓語（object）組成的陳述（statement），即三元組（triple）的集合。基於關系數據庫的本體持久化使用二維表對本體的三元組進行處理，不可避免地需要對本體中的復雜關系進行不自然的分解，而查詢時又需要將基於圖的查詢轉換為關系查詢(傅柱等, 2013) ，需要進行大量的關聯、連接操作，因而，現有基於關系數據庫的本體存儲方法都存在大規模存儲、更新、修改和查詢效率低、數據庫操作代價大等問題(李勇和李躍龍, 2008)。因此，效率、性能更優越的專門或擴展了RDF存儲、查詢甚至推理能力的非關系型三元組數據庫（Triple Store，或稱圖數據庫），如GraphDB (OWLIM) [1]、Virtuoso Universal Server[2]、AllegroGraph[3]、Jena TDB（Triple DB）等(Rohloff et al., 2007)目前已逐漸成為本體存儲主流工具。本文采用基於Jena TDB的方式。

　　TDB存儲的本體數據集由node表、Triple和Quad索引、prefixes表組成，存放在指定的文件系統目錄下。TDB采用B+樹維護三種基本形式的Triple索引：SPO、POS和OSP（S、P、O分別代表Subject、Predicate和Object）。若存在命名圖（Named Graph），則同時維護相應的Quad索引（G表示Graph）：GOSP、SPOG、GSPO、OSPG、GPOS和POSG。

      如上圖所示，本體應用程序首先通過URI（Uniform Resource Identifier）地址映射文件實現本體URI與其對應的本體模塊文件存放的文件系統地址的映射，然后使用自定義的Java類TDBPortal通過程序或配置文件讀取各本體模塊文件持久化到TDB。TDB中數據可通過TDBPortal實現增刪改查操作，和進一步應用於本體查詢與推理等操作；或作為SPARQL（SPARQL Protocol and RDF Query Language）服務器Jena Fuseki的數據源，對外提供基於HTTP的SPARQL查詢服務。

     下面介紹TDBPortal

     

 package cn.geodata.ont.tdb;
 
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.Iterator;
 import java.util.List;
 
 import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
 import org.apache.jena.riot.RDFDataMgr;
 import org.slf4j.Logger;
 import org.slf4j.LoggerFactory;
 
 import cn.geodata.ont.file.OntFile;
 
 import com.hp.hpl.jena.ontology.OntModel;
 import com.hp.hpl.jena.query.Dataset;
 import com.hp.hpl.jena.query.ReadWrite;
 import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
 import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
 import com.hp.hpl.jena.tdb.TDBFactory;
 import com.hp.hpl.jena.tdb.base.file.Location;
 
 /**
  * @TODO TDB CRUD操作，包含事務
  * @author Zhiwei HOU
  * @date 2015年12月2日
  */
 public class TDBPortal
 {
     final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TDBPortal.class);
 
     // 必須close
     Dataset ds = null;
    
     /**
      * 連接TDB
      * 
      * @param tdbPath TDB目錄或配置文件tdb-assembler.ttl路徑. tdbPath可以通過配置文件進行設置
      * @param useAssemblerFile 是否使用配置文件連接
      */
     public TDBPortal(String tdbPath, boolean useAssemblerFile)
     {
         if (!useAssemblerFile)
         {
             Location location = Location.create(tdbPath);
             ds = TDBFactory.createDataset(location);
         }
         else
             ds = TDBFactory.assembleDataset(tdbPath);
     }
 
     public TDBPortal(String tdbPath)
     {
         Location location = Location.create(tdbPath);
         ds = TDBFactory.createDataset(location);
     }
 
     /**
     * 往模型中添加內容。不載入引用本體
     * 
     * @param modelUri 本體的uri
     * @param sourcePath  本體文件實際地址
     * @param override 是否覆蓋
     * @return
     * @Houzw at 2016年4月1日下午11:36:13
     */
     public int loadModel(String modelUri, String sourcePath, Boolean isOverride)
     {
         Model model = null;
         ds.begin(ReadWrite.WRITE);
         try
         {
             if (ds.containsNamedModel(modelUri))
             {
                 if (isOverride)// 覆蓋
                 {
                     removeModel(modelUri);//只是移除地址，實際數據不會移除
                     loadModel(modelUri, sourcePath, false);
                 }
             }
             else
             {
                 model = ds.getNamedModel(modelUri);// 沒有則創建一個，model不會為null
                 model.begin();
                 RDFDataMgr.read(model, sourcePath);
                 model.commit();
             }
             // 已有，但是不覆蓋，則直接返回
             ds.commit();
             logger.info("本體模型數據已經導入");
             return 1;
         }
         catch (Exception e)
         {
             return 0;
         }
         finally
         {
             if (model != null)
                 model.close();
             ds.end();
         }
     }
 
     /**
     * 導入本體。OntModel不支持事務。同時載入引用本體
     * 
     * @param modelUri 模型uri
     * @param sourcePath 本體文件（集成文件）地址
     * @param override 是否覆蓋
     * @return
     * @Houzw at 2016年4月1日下午11:36:09
     */
     public int loadOntModel(String modelUri, String sourcePath, Boolean isOverride)
     {
         OntModel model = ModelFactory.createOntologyModel();// 不支持事務
         ds.begin(ReadWrite.WRITE);
         try
         {
             if (ds.containsNamedModel(modelUri))
             {
                 if (isOverride)// 覆蓋
                 {
                     removeModel(modelUri);
                     loadOntModel(modelUri, sourcePath, false);
                 }
             }
             else
             {
                 model = OntFile.loadOntModelWithLocMapper(sourcePath);//導入本體文件
                 ds.addNamedModel(modelUri, model);
 
             }
             // 已有，但是不覆蓋，則直接返回
             ds.commit();
             System.out.println(modelUri + " 已導入");
             logger.info(modelUri + " 已導入");
             return 1;
         }
         catch (Exception e)
         {
             System.out.println(e.getLocalizedMessage());
             logger.error(e.getLocalizedMessage());
             return 0;
         }
         finally
         {
             ds.end();
         }
     }
 
    
     public Model getDefaultModel()
     {
         ds.begin(ReadWrite.READ);
         Model model;
         try
         {
             model = ds.getDefaultModel();
             ds.commit();
         }
         finally
         {
             ds.end();
         }
         return model;
     }
 
     /**
      * 獲取指定模型
      */
     public Model getModel(String modelUri)
     {
         Model model = null;
         ds.begin(ReadWrite.READ);
         try
         {
             model = ds.getNamedModel(modelUri);
         }
         finally
         {
             ds.end();
         }
         return model;
     }
 
     
     public void loadDefaultModel(String sourcePath)
     {
         Model model = null;
         ds.begin(ReadWrite.WRITE);
         try
         {
             model = ds.getDefaultModel();
             model.begin();
             if (!StringUtils.isBlank(sourcePath))
                 RDFDataMgr.read(model, sourcePath);
             model.commit();
             ds.commit();
         }
         finally
         {
             if (model != null)
                 model.close();
             ds.end();
         }
     }
 
     
     public void removeModel(String modelUri)
     {
         if (!ds.isInTransaction())
             ds.begin(ReadWrite.WRITE);
         try
         {
             ds.removeNamedModel(modelUri);
             ds.commit();
             System.out.println(modelUri + " 已被移除");
             logger.info(modelUri + " 已被移除");
         }
         finally
         {
             ds.end();
         }
     }
 
     /**
      * 列出所有模型的uri
      */
     public List<String> listModels()
     {
         ds.begin(ReadWrite.READ);
         List<String> uriList = new ArrayList<>();
         try
         {
             Iterator<String> names = ds.listNames();// DefaultModel沒有name
             String name = null;
             while (names.hasNext())
             {
                 name = names.next();
                 uriList.add(name);
             }
         }
         finally
         {
             ds.end();
         }
         return uriList;
     }
 
     /**
      * 必須關閉TDB連接
      */
     
     public void close()
     {
         ds.close();
     }
 }

 以上簡單介紹了基於Jena TDB的本體存儲。目前我對AssemblerFile配置文件的配置還沒有深入的研究，了解的朋友可以告訴我，O(∩_∩)O謝謝

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補充：

TDB 也提供了命令行的方式導入本體數據，具體參考官方文檔或參考http://blog.csdn.net/rk2900/article/details/38342181

 

水平有限，錯誤難免，多指教。TDB 的具體內容可查閱其官方文檔

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[1] http://ontotext.com/products/graphdb/

[2] http://www.openlinksw.com/

[3] http://franz.com/