本專欄系列已探究 Google 和 Amazon 平台雲端運算。雖實現和結構不同，兩平台皆支援快速擴展部署。能快速經濟地組裝、測試、運行和維護 Java 應用程式，前所未有。但雲端非影響現今 Java 開發速度唯一因素。開源解決方案也能幫助迅速組裝軟體應用，因不再需編寫大量程式碼。手寫 ORM、日誌或測試框架時代已過去。這些問題隨時間逐漸解決，又在開源領域再次出現 — 再次面臨 — 但解決方案幾乎始終優於自行開發。
Java 技術首次亮相以來，Java 開發版圖巨變。得益於成熟開源框架和可靠租用式部署基礎設施，現可迅速經濟地裝配、測試、運行和維護 Java 應用程式。本系列中 Andrew Glover 探索使這種全新開發範例成為可能的各種技術和工具。
關聯式資料庫基本主導資料庫市場。但其他類似資料庫 — 包含面向物件和面向文件資料庫，兩者在面向關聯世界中極為不同 — 也不時發揮重要作用。CouchDB 是一種面向文件資料庫。無結構描述，允許以 JavaScript Object Notation (JSON) 字串形式儲存文件。
JSON 是輕量級資料交換格式，也是 Web 應用程式替代格式。類似 XML 但遠無那麼詳細。得益於輕量特性，正成為 Web 通用語言。
設想違規停車罰單。涵蓋：違規日期、時間、位置、車輛描述、車牌資訊、違規情況。罰單格式和數據因管轄權而異。即使單一管轄權標準停車罰單，內容也可能不同。警官開罰單可不填時間，或省略車型只填車牌詳情。地點可為兩街道組合 (如 Fourth 和 Lexington 交叉口) 或固定地址 (如 19993 Main Street)。但採集資訊語義大抵相似。
罰單數據點可在關聯式資料庫建模，但詳情麻煩。如如何有效在關聯式資料庫捕獲某交叉口？無街道交叉時資料庫是否用空欄位表示第二地址 (假設建模方式各欄捕獲不同街道名)？
這些情況下關聯式資料庫抽象化程度可能稍高。所需資訊已以文件 (罰單) 形式存在。為何不建模為文件？無需死守嚴格關聯結構描述，只需大致遵循高階結構描述語義。這正是 CouchDB 用武之地。允許靈活建模這些領域類型 — 成果是完備文件，無結構描述，而是使用與其他文件大致相似藍圖。
Google 獨創 MapReduce 是處理海量數據集概念框架。高度優化應用大量計算機分布式問題解決機制。包含 map 和 reduce 兩函數。map 接受大量輸入，分割為較小部分 (同時傳遞給其他進程)。reduce 將來自 map 所有單獨輸出整合為最終輸出。
CouchDB 可搜尋文件、文件屬性甚至關聯文件。實現方式用視圖而非 SQL。視圖本質是您採用 MapReduce 風格 (JavaScript) 編寫的函數；即只需編寫 map 和 reduce 函數。這些函數共同過濾或提取文件數據、或有效利用它們關係。事實上 CouchDB 夠靈活，只要底層文件未變化，只需運行這些函數一次，加快視圖處理。
CouchDB 最有趣處在設計方式。體現 Web 基本 (極成功) 概念。公開一組全面 REST 風格 API，允許建立、查詢、更新、刪除文件、視圖和資料庫。這讓 CouchDB 使用極簡單。不需其他驅動程式或平台開始開發：瀏覽器即能完成所有工作。豐富函式庫讓 CouchDB 使用極簡單 — 但內部看，它們僅透過 HTTP 利用 REST 概念。
類似 Web 本質特性，CouchDB 設計融入大量可擴展因子。用併發程式語言 Erlang 編寫，支援綁定分布式、容錯、不間斷應用程式。該語言 (現已開源) 由 Ericsson 開發，電信環境廣泛應用。
CouchDB 安裝因作業系統而異。Windows 需安裝 Microsoft C 編譯器 Cygwin 等依賴。Mac 需 Macports。Linux (如 Ubuntu) 安裝不那麼簡單。但非所有人都裝 Ubuntu 實例？
當然可方便獲取 Ubuntu 實例！Amazon EC2 是相對經濟、隨需應變使用 Ubuntu 方法。施展少許 EC2 魔法，迅速搭建 CouchDB 環境；完成可關閉它。
先找基本實例 EC2 AMI。選用 ami-ccf615a5 (Ubuntu 9.04 實例)，撰寫時最新版。(閱讀時可能已有 9.10 AMI)。用 Eclipse 或 AWS Management Console 啟動 ami-ccf615a5 實例。確保設定允許 SSH 存取安全策略。(雖 CouchDB 用 HTTP，為簡單透過 SSH 通道通訊)。需用鍵值對。(需指導參見系列前兩文 "您也可以租用 EC2" 和 "使用方便的 EC2")。
啟動 Ubuntu 9.04 EC2 實例後，為它設定 ssh。(記住實例約 1 分鐘完全啟動，請耐心)。例：開啟終端用 ssh 設定新建實例：
aglover#> ssh -i .ec2/agkey.pem root@ec2-174-129-157-167.compute-1.amazonaws.comAMI DNS 名稱 ec2-174-129-157-167.compute-1.amazonaws.com，鍵值對名稱 agkey。您的 DNS 和鍵值對不同。
雲端 Ubuntu 實例命令提示輸入：
apt-get update
aptitude install couchdb命令自動安裝 CouchDB。注意不安裝最新版。需最新版須透過原始碼安裝。
命令結束後，用 ps -eaf 檢查 CouchDB 正常運行。將 ps 輸出傳給 egrep 查看路徑用 couchdb 進程。應見輸出如範例 1：
couchdb 1820 1 0 00:54 ? 00:00:00 /bin/sh -e /usr/bin/couchdb
-c /etc/couchdb/couch.ini -b -r 5 -p /var/run/couchdb.pid -o /
couchdb 1827 1820 0 00:54 ? 00:00:00 /bin/sh -e /usr/bin/couchdb
-c /etc/couchdb/couch.ini -b -r 5 -p /var/run/couchdb.pid -o /
couchdb 1828 1827 0 00:54 ? 00:00:00 /usr/lib/erlang/erts-5.6.5/bin/beam
-Bd -- -root /usr/lib/erlang -progname erl -- -home /v
couchdb 1836 1828 0 00:54 ? 00:00:00 heart -pid 1828 -ht 11回本地機器，設 SSH 通道允許存取雲端運行 CouchDB 實例，如同自己機器。本地機器開新終端會話輸入：
ssh -i your key -L 5498:localhost:5984 root@your AMI DNS本地機器開瀏覽器，網址列輸入 https://127.0.0.1:5498/。應見漂亮 JSON 歡迎訊息：
{"couchdb":"Welcome","version":"0.8.0-incubating"}一切運轉正常，開始應用 CouchDB。
表徵狀態傳輸 (REST) 設計風格中，鬆散耦合 Web 應用程式依賴指定資源 — 如統一資源定位符 (URL)、統一資源標識符 (URI)、統一資源名稱 (URN) — 而非訊息。REST 明智採用 Web 經驗證成功基礎設施 — HTTP。即 REST 利用 HTTP 協定各面向，如 GET 和 POST 請求。這些請求滿足業務應用需求：建立、讀取、更新、刪除 (CRUD)。
CouchDB 透過 REST 風格 HTTP 介面公開數據，使用 CouchDB 相當簡單 (已在瀏覽器見識)。幾乎所有工作透過 HTTP 完成。
可選各種工具與 HTTP 交互。用 REST 介面時，我偏愛 Groovy HTTPBuilder RESTClient 擴充。HTTPBuilder — Apache Commons Project HTTPClient 包裝器 — 在 HTTP POST、GET、PUT、DELETE 語法添加 Groovy 風格。因 HTTPBuilder 用 Groovy 建立，編寫利用 REST 概念腳本 (如與 CouchDB 通訊) 簡單得不能再簡單。
為與 Java 開發 2.0 主題一致 — 快速、簡便、免費 (或便宜) — Groovy 方便 Grape (Groovy Advanced Packaging Engine 或 Groovy Adaptable Packaging Engine) 特性對與 HTTPBuilder 交互非常有用。Grape 是依賴管理器，允許 Groovy 腳本和類別在運行時 自動配置 自己特定依賴。簡化各種開源函式庫使用，因不需下載各種 JAR 即可開始編碼。例：用 Grape 編寫 Groovy 腳本用 HTTPBuilder，無需 HTTPBuilder JAR。Grape 在運行時或編譯時下載它們 (透過 Apache)。
透過註解和方法呼叫利用 Grape。例：用 @Grab 註解修飾方法或類別聲明。註解中指定主依賴相關中繼資料 (借助 Ivy 魔力，所有中間依賴悉數確定)。運行時或編譯時 (無論孰前孰後) Grape 下載依賴並確保在類路徑下。若已下載依賴 (如先前運行)，Grape 仍確保類路徑含適當 JAR。
在 CouchDB 建立任意文件前，必須先建立資料庫。建立停車罰單資料庫，透過 HTTPBuilder 領域專用語言 (DSL) 用 RESTClient 發出 HTTP PUT，如範例 2：(本文所有 Groovy 程式碼可從 下載 區獲得。)
import static groovyx.net.http.ContentType.JSON
import groovyx.net.http.RESTClient
@Grab(group='org.codehaus.groovy.modules.http-builder', module='http-builder',
version='0.5.0-RC2')
def getRESTClient(){
return new RESTClient("https://localhost:5498/")
}
def client = getRESTClient()
def response = client.put(path: "parking_tickets",
requestContentType: JSON, contentType: JSON)
assert response.data.ok == true : "response from server wasn't ok"CouchDB 應回應 {"ok":true}。範例 2 所示，HTTPBuilder 輕鬆解析 JSON 確保 ok 元素確為 true。
接著建立文件，保持停車罰單主題。建立停車罰單模型，記住罰單相關面向。另記住它們是警官填寫實際表單，有些欄位可不填或用預定義模式 — 考慮交叉口與準確地點。
用 HTTPBuilder 透過 HTTP PUT 在 CouchDB 建立文件 (如範例 2 建立資料庫)。CouchDB 處理 JSON 文件，必須遵循 JSON 名稱值格式。在 Groovy 建立類映射資料結構 (HTTPBuilder 轉換為有效 JSON)。如範例 3：
response = client.put(path: "parking_tickets/1234334325", contentType: JSON,
requestContentType: JSON,
body: [officer: "Kristen Ree",
location: "199 Baldwin Dr",
vehicle_plate: "Maryland 77777",
offense: "Parked in no parking zone",
date: "2009/01/31"])
assert response.data.ok == true : "response from server wasn't ok"
assert response.data.id == "1234334325" : "the returned ID didn't match"範例 3 完成多項任務。首先對 CouchDB 文件發出 PUT 必須分配 UUID。CouchDB 可為您分配，或自行管理。範例 3 設定值 1234334325；隨後 UUID 附加到 URL。若 UUID 可用，CouchDB 為其分配執行 PUT 操作文件。put 呼叫 body 部分，注意指定各名稱相關值方式，幾乎與普通映射無異。例：指定警官名稱 Kristen Ree，罰單地點 199 Baldwin Dr。
範例 4 同樣技巧在 CouchDB 建立另一罰單：
def id = new Date().time
response = client.put(path: "parking_tickets/${id}", contentType: JSON,
requestContentType: JSON,
body: [officer: "Anthony Richards",
location: "Walmart Parking lot",
vehicle_plate: "Delaware 4433-OP",
offense: "Parked in non-parking space",
date: "2009/02/01"])
assert response.data.ok == true : "response from server wasn't ok"
assert response.data.id == "${id}" : "the returned ID didn't match"每次透過 RESTClient 發出 PUT 斷言 JSON 回應 ok 為 TRUE，驗證 id 值存在。範例 4 未建立 UUID，用當前時間 — 非極簡單技巧，但不再滿足簡單交叉口。
CouchDB 成功建立新文件後，回傳含 UUID 和修訂 ID JSON。例：範例 4 驗證 JSON：
{"ok":true,"id":"12339892938945","rev":"12351463"}您的 id 和 rev 值不同。注意可透過 response.data.id 捕獲 id 值。
CouchDB 透過修訂追蹤文件，可回傳先前文件版本 (透過修訂 ID)，極類似 CVS 或 Subversion 方法。
建立停車罰單 (CouchDB 術語：文件) 後，在 CouchDB 建立視圖。記住視圖即實際 MapReduce 函數；必須定義它們。多數情況不需 reduce 函數；map 函數完成多數任務。顧名思義，是任務映射。例：映射希望過濾或查找任何 "事物" 或面向。
已定義兩罰單：一由 Officer Ree 開出，另由 Officer Richards 發出。例：查找 Officer Ree 所有罰單，編寫 map 函數過濾相應 officer 屬性。將結果傳給 CouchDB emit 函數。
可透過 CouchDB REST API 或管理介面 Futon 定義視圖。Futon 僅 Web 應用程式，可從 https://localhost:5498/_utils/ 下載。立即訪問 (假定已跟隨建立資料庫和文件)，應見針對 parking_tickets 簡單介面，如圖 1：
選擇 parking_tickets 資料庫，隨後最右側見下拉列表 (Select view:)。選 Custom query... 定義自定義視圖，如圖 2：
Futon 介面允許定義 map 和 reduce 函數。(可能需點 查看代碼 連結)。Map 文字框定義簡單映射如範例 5：
function(doc) {
if(doc.officer == "Kristen Ree"){
emit(null, doc);
}
}範例 5 map 函數用 JavaScript 定義。作用：透過文件 officer 屬性過濾 CouchDB 資料庫文件。僅警官名稱 Kristen Ree 時傳遞文件給 emit。圖 3 顯示 Futon 定義此函數位置：
指定文件名稱 (輸入 by_name) 和視圖名稱 (輸入 officer_ree)。這些名稱作為建立 URL 稍後調用視圖途徑 (URL 即 https://localhost:5498/parking_tickets/_view/by_name/officer_ree)。
現在透過 HTTPBuilder 使用該視圖：
response = client.get(path: "parking_tickets/_view/by_name/officer_ree",
contentType: JSON, requestContentType: JSON)
assert response.data.total_rows == 1
response.data.rows.each{
assert it.value.officer == "Kristen Ree"
}視圖回傳 JSON 回應，只含一個文件：Officer Ree 1 月 31 日開出罰單。透過解析 JSON，範例 6 response 物件隱藏原始 HTTP 回應。可透過對 response data 屬性呼叫 toString 查看原始 JSON 回應。原始回應如範例 7：
{"total_rows":1,"offset":0,"rows": [
{"id":"1234334325","key":null,
"value":{"_id":"1234334325","_rev":"4205717256","officer":"Kristen Ree",
"location":"199 Baldwin Dr","vehicle_plate":"Maryland 77777",
"offense":"Parked in no parking zone","date":"2009/01/31"}}]}從原始 JSON 文件看出，HTTPBuilder 極輕鬆解析 JSON，因支援透過類物件圖機制估算各屬性及對應值。
為演示方便，向資料庫再添加文件。跟隨範例請用 代碼下載 完成相同任務。
CouchDB emit 函數充當各種形式組織器。若 map 函數未添加限制 (如範例 5)，emit 基本作用對傳入文件排序。例：希望按日期獲取所有罰單 (可視為 SQL ORDER BY)，按文件 date 執行 emit，如範例 8：
function(doc) {
emit(doc.date, doc);
}範例 9 對此視圖發出 HTTP GET (指定 dates 設計文件名，by_date 視圖名)。
response = client.get(path: "parking_tickets/_view/dates/by_date", contentType: JSON,
requestContentType: JSON)
assert response.data.total_rows == 4查詢按日期順序回傳 parking_tickets 資料庫所有文件。assert 驗證 total_rows 屬性等於 4。關鍵點：視圖回傳結果及少許中繼資料 (如回傳文件數量)；有助開始解析前查看原始回應。範例 10 顯示原始結果：
{"total_rows":4,"offset":0,"rows":[
{"id":"85d4dbf45747e45406e5695b4b5796fe","key":"2009/01/30",
"value":{"_id":"85d4dbf45747e45406e5695b4b5796fe","_rev":"1318766781",
"officer":"Anthony Richards","location":"54th and Main",
"vehicle_plate":"Virginia FCD-4444","offense":"Parked in no parking zone",
"date":"2009/01/30"}},
{"id":"1234334325","key":"2009/01/31",
"value":{"_id":"1234334325","_rev":"4205717256",
"officer":"Kristen Ree","location":"199 Baldwin Dr",
"vehicle_plate":"Maryland 77777","offense":"Parked in no parking zone",
"date":"2009/01/31"}},
{"id":"12345","key":"2009/01/31",
"value":{"_id":"12345","_rev":"1479261876",
"officer":"Anthony Richards","location":"1893 Main St",
"vehicle_plate":"Maryland 4433-OP","offense":"Parked in no parking zone",
"date":"2009/01/31"}},
{"id":"12339892938945","key":"2009/02/01",
"value":{"_id":"12339892938945","_rev":"12351463","officer":"Anthony Richards",
"location":"Walmart Parking lot","vehicle_plate":"Maine 4433-OP",
"offense":"Parked in non-parking space","date":"2009/02/01"}}]}定義此類視圖時，可隨後傳遞值 — 即 emit 函數初始值。例：範例 8 視圖主要按日期排序。若希望按具體日期，將日期傳遞給視圖查詢。例：瀏覽器網址列輸入：
https://localhost:5498/parking_tickets/_view/dates/by_date?key="2009/01/31"視圖只回傳 1 月 31 日發出罰單。瀏覽器視窗應見 JSON 風格文字，類似範例 11。注意用瀏覽器作查詢工具是查看 HTTP 請求原始 JSON 回應極簡單方式。
{"total_rows":4,"offset":1,"rows":[
{"id":"1234334325","key":"2009/01/31",
"value":{"_id":"1234334325","_rev":"4205717256","officer":"Kristen Ree",
"location":"199 Baldwin Dr","vehicle_plate":"Maryland 77777",
"offense":"Parked in no parking zone","date":"2009/01/31"}},
{"id":"12345","key":"2009/01/31",
"value":{"_id":"12345","_rev":"1479261876","officer":"Anthony Richards",
"location":"1893 Main St","vehicle_plate":"Maryland 4433-OP",
"offense":"Parked in handicap zone without permit","date":"2009/01/31"}}]}可按需定製視圖功能。例：少量 JavaScript 字串操作，編寫查找 Main Street 開出罰單視圖，如範例 12：
function(doc) {
if(doc.location.toLowerCase().indexOf('main') > 0){
emit(doc.location, doc);
}
}範例 12 可見：若文件 location 元素含 main，文件傳遞給 emit。記住搜尋相當廣泛。若文件 location 含 Germaine Street 字串也會回傳。對定義少量罰單，視圖回傳如範例 13：
{"total_rows":2,"offset":0,"rows":[
{"id":"123433432asdefasdf4325","key":"4th and Main",
"value":{"_id":"123433432asdefasdf4325","_rev":"498239926",
"officer":"Chris Smith","location":"4th and Main",
"vehicle_plate":"VA FGA-JD33","offense":"Parked in no parking zone",
"date":"2009/02/01"}},
{"id":"123433432223e432325","key":"54 and Main",
"value":{"_id":"123433432223e432325","_rev":"841089995",
"officer":"Kristen Ree","location":"54 and Main Street",
"vehicle_plate":"Maryland 77777","offense":"Parked in no parking zone",
"date":"2009/02/02"}}]}注意 JSON 回應含 key 元素描述為何生成特定文件。此資訊相當有用。還需注意定義罰單數據在一致性方面做得不好：有些地點準確，有些不精確。雖可存關聯式資料庫，但同樣可用面向文件模型。另外，借助 Groovy 和 HTTPBuilder 高效解析 JSON 強大能力，獲取數據極輕鬆 (比原始 JDBC 簡單很多)。
CouchDB 迷人之處在於使用極簡單。關聯式資料庫也簡單，但此資料庫優勢在於只需熟悉 Web 瀏覽器即可掌握 API。此外，CouchDB 提供 REST 風格 API，可透過炫酷框架通訊，如 HTTPBuilder RESTClient。不受制於 HTTPBuilder；各種 Java 函式庫嘗試簡化 CouchDB 使用。極有潛力之一 jcouchdb，幫助避免 REST 化和 JSON 化，同時允許以程式設計方式用 Java 語言操作文件和視圖。
敬請期待下月專欄，回頭討論 Google App Engine。開放創新精神旗幟下，各種新框架不斷湧現，促進 Google App Engine 開發部署。將了解它們如何簡化 Google 雲平台上 Java 開發 2.0。
