w h y y o u a r e h e r e ?

Head First SQL(二)

关系型数据库 的特性。

在关系型数据库中,有一些共通的特性,下面我们来简单介绍。

特性一: Schema

所谓的 Schema (概要)就是数据库存数据前,需要先定义 Tables(表) 和 Columns(字段),如下面这张表:

有 id、name、capacity、user_id 等字段,其中每一行(row)就一笔数据(data)。

相信大家用过 Microsoft Excel 或 Mac 的 Numbers,和这个很像:

数据类型

在上面的 Numbers 表中,每一格都可以随便填,但是 Schema 不一样。我们需要定义数据类型(Data Type)。每个字段(Column)都要指定,只有符合数据类型才能存进数据库。不同数据库的数据类型大同小异,大体上有:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
# 字符串:varchar 或 text。varchar 默认是 255 字符、text 默认是 65535 字符。
# 数字: Integer, Decimal, Float。
# Blob 二进制: 可以存放档案。但不建议把档案直接存入数据库(1-数据库塞太大不易备份和管理 2-无法针对二进制档案进行条件搜索)
由于人们对于读取档案心理也会默认比较慢,所以通常只在数据库纪录档案的 metadata(元数据),例如文件名、大小等。
实际档案则放在档案系统上,或上传到七牛或AWS S3等空间。
# Boolean
# Date
# Time
# Datetime

在 Rails Migration 中,其实就是在定义这些表的字段是什么格式,如:

1
2
3
4
5
6
7
8
create_table :events do |t|
t.string :name
t.text :description
t.integer :capacity
t.integer :user_id, :null => false
t.timestamps
end

Rails 实战圣经有一份对照表,Rails 会根据数据库的不同,自动对应不同的数据类型。

数据验证

除了定义 Data Type,你还可以在 Schema 中定义限制 (constraint),最基本如 NOT NULL(不能为空)。

数据库还可以设定数据验证,不过你会发现这跟在 Rails model 中的 validations 作用是一样的。通常我们在 Rails 里验证,而不是在数据库这层做。优缺点是:

  • 在 Rails 做有弹性,用 Ruby 来写验证逻辑
  • 在 DB 层做是硬条件,无法跳过

早期的数据库非常重视数据验证,因为早期的数据库用户是直接操作数据库。近年来的网络公司,用户不会直接操作数据库,而是经过网站服务器(例如 Rails),用写好的功能间接地使用数据库,因此我们可以在 应用层 验证好数据即可。

特性二: SQL 标准语法

关系型数据库使用 SQL (Structured Query Language - 结构化查询语言)来操作数据库,例如:

1
2
# 插入一笔数据到 events 表
INSERT INTO events VALUES ("RubyConf", 100);

1
2
# 取出 events 表的所有数据
SELECT * FROM events;

在 Rails 之中虽然我们没有直接撰写 SQL 句子,其实 Rails 内部是自动帮我们转换好了,如上面的句子,我们是写这样的 Ruby 代码:

1
Event.create( :name => "RubyConf", :capacity => 100)


1
Event.all

Rails 内部自动转换成 SQL 句操作数据库。

特性三: ACID

事务

ACID 全称 Atomicity(原子性), Consistency(一致性), Isolation(独立性), Durability(耐久性) ( https://en.wikipedia.org/wiki/ACID )。在深入解释前,我们先介绍一个关系型数据库的功能,叫做 Transaction(事务)。

想像这样一个场景:当你银行转帐时,A 的余额会减少、B 的余额会增加。如果这是两个 SQL 操作的话,我们如何保证这两个 SQL 操作是一起成功的?不能发生 A 钱变少但是 B 没有收到钱的情况!或是考虑一个更极端的场景,如果你和别人同时同一秒钟互相转帐,数据库会不会算错?

要达成这种跨 Tables 多个 SQL 操作必须同时完成(成功或失败)的需求,就必须用上 Transaction。语法是用 BEGIN;COMMIT; 把 SQL 句包裹在一起:

1
2
3
4
5
6
7
8
# 每个 SQL 句必须用分号 `;` 代表结束
BEGIN;
INSERT INTO histories (user_id, amount) VALUES (1, -100);
INSERT INTO histories (user_id, amount) VALUES (2, 100);
UPDATE accounts SET balance=200 WHERE id=1;
UPDATE accounts SET balance=300 WHERE id=2;
COMMIT;
# 这样 BEGIN; 和 COMMIT; 中间的所有 SQL 句,就会一起递交给数据库,要么一起成功要么一起失败

非常多场景会用到这个 Transaction 功能来保证数据的正确性。在 Rails 中,每个 model 的 save 其实都会用 Transaction 包起来,包括 model 里面的所有 callback 都会在同一个 Transaction 事务里面。

如果是跨 model 的话,你也可以用 ActiveRecord::Base.transaction 来包裹 Transaction 事务,例如:

1
2
3
4
5
ActiveRecord::Base.transaction do
A.save
B.save
C.save
end

ACID

ACID 其实就是在说明 Transactin 功能:

  • Atomicity 原子性:一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成要么全部不完成,不会结束在中间某环节。事务在执行过程中发生错误,会回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。
  • Consistency 一致性:在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性没有破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的规则。
  • Isolation 隔离性:数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改,隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别,包括读未提交(Read uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(Serializable)。
  • Durability 持久性:事务处理结束后,对数据的修改就是永久的,即便系统故障也不会丢失。

通过 Transactions 事务功能,关系型数据库可以在多人在线同时执行多个 SQL 句的情况下,也可以保证数据的正确性。


下一节我们重点介绍 SQL(Structured Query Language) 语言

Head First SQL(一)数据库 概念初识。
Head First SQL(二)关系型数据库 的特性。
Head First SQL(三)SQL(Structured Query Language) 语言
Head First SQL(四)数据库如何设计

< —————————————— 完 —————————————— >
喵小哥 wechat
上面是一个挤牙膏式的微公号。
- 坚持分享 鼓励创作 -