データベースと SQL 言語を分析します - 「Java プロジェクトの A to Z」

Java プロジェクトの作成に関するシリーズの記事。その目標は主要なテクノロジーを分析することであり、その結果として電報ボットを作成することになります。導入部分はこちらです。 アロハ、ソフトウェアエンジニアの皆さん。今日はデータベースと SQL 言語について話します。この記事は誰を対象としていますか? はい、興味のある方はどうぞ。この記事から旅を始める人もいれば、興味深い事実の記憶を新たにする人もいます。この部分は純粋に理論的なものになります。データベースと SQL 構文が何であるかを説明する前に、なぜそれらを研究するのかを理解し、決定する必要があります。この段階では、SQL データベースについてのみ説明します。この一連の記事では NoSQL については考慮しません。

データベース: それは何ですか

データベース (以下、DB) は、クエリ言語を使用して取得できる構造化データが格納される場所です。データベースは、大量の情報を保存するだけでなく、処理および変更することもできます。注: いくつかの基準に基づいて Excel の値のセットをすばやく変更してみてください。原則として、複雑なことは何もありません。デジタル化されていない現実世界とは異なります。たとえば、車線、通り、都市の名前を変更します。すべてが仮想化されてデータベースに入力された場合、それは正規化され、それはいくつかの些細なことになります。現状では、多くのストレージ メディアは自動的に変更できないために問題を抱えています。この文脈において、データベース用 SQL は、データベースが理解し、それに応じて応答する言語です。たとえば、都市の名前を変更するのは難しくなく、ドネプロペトロウシクをドニプロに変更すると次のようになります。

UPDATE city SET name = “Днипро” WHERE id = 1231;

それ以降のシステムへのリクエストはすべて、必要な名前をすでに生成しています。

なぜデータベースが必要なのでしょうか?

すでに述べたように、データベースを使用するとデータを保存できます。しかし、このデータは何でしょうか? 実際の例を使用して理解するために、いくつかのアプリケーションについて説明します。たとえば、同じ電報ボットについてです。ボットを使用している人が何人いるかを知りたいと考えています。これはどのように実装できるのでしょうか? 通常の Java アプリケーションでは、ユーザーのニックネームやチャット ID を格納する Set という固有の要素を多数作成できます。これはうまくいきますか？意思。Java アプリケーションが停止されるまでの間、および Java アプリケーションが再び開始されるとすぐに、一意の要素のセットは空になります。つまり、実行中のアプリケーションに保存されていたデータが単に消えてしまったのです。それについて何ができるでしょうか？システム状態 (データ) のストレージを Java アプリケーションから別の場所に移動できます。これを CSV 形式でコンピュータ上の通常のファイルに保存できます。別のファイルの 1 行で実行できます。これを実行すると、Java アプリケーションが停止する前にこのデータを上書きできます。録画が成功するという保証は 100% には程遠いですが、サーバーの電源コードを抜くだけでは録画は行われないためです。このアプローチには重大な欠点があります。それは、ファイル レベルで情報を取得、集約、検索する機能がないことです。はい、もちろん、ファイルを読み取ってそのオブジェクトを作成することはできますが、毎回すべてのデータをアプリケーションに送り込む必要があります。そして、それらは、たとえば数ギガバイトなど、大量に存在する可能性があります。これは、データをデータベースに保存することで回避できます。どうやって？テーブルとテーブル間の関係を通じて。これは、すべてのリレーショナル データベースの基礎となっています。

SQL: データベースが理解できる言語

Database Management System (以下、DBMS) があり、それらが理解できる言語は SQL です。SQL は、データベースを操作および管理するためのプログラミング言語です。これがどのように機能するかを理解するために、次の図を見てみましょう。ユーザーは SQL クエリを DBMS に送信し、DBMS は何を行う必要があるかを理解し、それを実行し、リクエストがデータを取得するものであれば、それを返します。したがって、開発者は SQL クエリ言語をマスターする必要があります。「ああ、別の言語だ」と思うかもしれません。神の助けのおかげで、私はここで Java をほとんど理解できませんが、あなたはすぐに別の言語を私に提供してくれました。」これは真実ではありません。SQL は、データベースやプログラミング全般にあまり縁のない会計士でもこの言語で記述できるように、DBMS の仕様言語として発明されました。これは、それを学ぶことはそれほど難しくないことを意味します。重要なのは練習、練習、練習です。今日は理論の話になりますが、次回は実践編です。リレーショナル データベースは 2 次元の配列テーブルとそれらの間の関係のセットであるため、この作業はそれらを回避するものになります。例について説明すると、「国」と「都市」という 2 つのテーブルと、それらがどのように接続されているかを示すことができます。この段階では、テーブル内のレコードが Java 世界のオブジェクトに関するデータであることを理解することが重要です。たとえば、これら 2 つのテーブルは Java で次のように記述できます。

public class Country {
   private Long id;
   private String name;
}

public class City {

   private Long id;
   private String name;
   private Country country;
   private Integer population;
}

まあ、綺麗じゃないですか。データベースには任意の数のテーブルを格納できます。私たちの場合、それらは 2 つあります。

テーブル構造

誰もが何らかの形で Excel の表に遭遇したことがあり、行と列という用語は理解していると思います。データベースのコンテキストでは、レコードとフィールドについて詳しく説明します。したがって、City クラスの各オブジェクトは、データベース内のテーブル内のレコードであることがわかります。

主キー

データベース内のフィールドが同じ値を持つことがよくあります。たとえば、ソーシャル ネットワークでは、名前、姓、さらには父称で複数の人を見つけることができます。また、リレーショナル データベースには、レコードへのアクセスに使用できる一意のフィールドが必要です。これは、最初のキーまたは主キーと呼ばれます。通常、ID(id) フィールドはそのようなキーとして使用されます。これは識別子の略です。このため、すべてのテーブルにIDフィールドを追加する必要があります。

外部キー

この例では、そのようなフィールドは City テーブルにあり、 Country のキーを使用します。そして、それは次のように機能します。各都市はその国の一意の情報識別子を知っており、それを取得してデータベースにクエリを作成すると、その国に関する包括的な情報が得られます。図からわかるように、2 つのテーブルの間には関係があります。外部キーの原理をここに示します。

SQLにはどのようなセクションがありますか?

ちなみに、面接では SQL ではどのような操作が行われるのかよく質問されます。

• DDL (データ定義言語) は、テーブルやその構造などを変更/作成する演算子のグループです。つまり、テーブルの作成、テーブルの削除、テーブル内のフィールドの作成/削除です。新しい主キーの作成など。
• DML (Data Manipulation Language) は、データの変更を管理する演算子のグループです。これらはすべて、データベース内のデータを変更する操作 (追加、取得、変更、削除) です。
• DCL (データ制御言語) は、アクションを実行するためのユーザー権限を確認する手段です。特定のユーザーが DDL/DML 操作を実行できるように、アクセス権と権限を付与する操作。

SQLにはどのようなデータ型があるのか

テーブルは特定の種類のデータを保存および処理できます。ここにあるものはすべて、Java で使用するものと似ています。主なものについて話しましょう。それらは 3 つだけですが、必要または希望に応じて他のものを追加します。写真からわかるように、これらは次のとおりです。

• INT - 整数値。一意の識別子と単純な整数に使用されます。
• VARCHARは文字列です。
• DATEは LocalDate です。

ここまではすべてシンプルですよね？フィールドの種類はテーブルの作成時に指定します。異なる型の値をフィールドに書き込むことができないことは明らかです。

SQL演算子とは何ですか

オペレーターは、何らかのアクションを実行する別個のコマンドです。演算子は文で構成され、文はクエリで使用されるキーワードで構成されます。例を見てみましょう。ここではさらに興味深いことに、クエリはすでにここで構築されています。彼らはそこで何をしているのでしょうか？それは簡単で、「Clients テーブルから 3 つのフィールド (Name、Age、CreatedDate) を取得し、name が Roman と等しいレコードのみを選択します。」と書かれています。

結論

この記事ではデータベースの勉強を始めました。それが何なのか、そしてなぜそれが必要なのかを理解しました。次に、SQL の最初の兆候について説明しました。これについては、次の記事で詳しく説明します。いつものように、GitHub に登録し、自分のアカウントをフォローして、このシリーズやそこで取り組んでいる他のプロジェクトをフォローすることをお勧めします。

宿題

JRTB のこのシリーズの記事に興味を持っていただくために、時々宿題が出されます。たとえば、今日の課題がなければ、次の記事を理解するのがはるかに難しくなります。なぜなら、そこではたくさんの練習が必要になるからです。したがって、タスクは、コンピュータに MySQL DBMS をインストールし、コンソールまたは他のソリューションを通じてデータベースにログインすることです。読んでくれてありがとう、また会いましょう!

シリーズのすべてのマテリアルのリストは、この記事の冒頭にあります。