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：

# 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：

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)

和

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; 和 COMMIT; 把 SQL 句包裹在一起：

# 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：

 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。