Теоретический минимум по Computer Science

В большинстве СУБД существуют готовые инструменты, которые помогают создавать и применять сценарии миграции схемы, а также возвращать базу данных к прежнему состоянию. Некоторые большие системы претерпевают сотни миграций за год, так что эти инструменты играют незаменимую роль. Если не делать миграцию схемы, а вручную вносить изменения в базу данных, ее потом будет трудно вернуть к конкретной рабочей версии. Такой «ручной» подход не гарантирует совместимости между локальными базами данных различных разработчиков ПО. Подобные проблемы часто случаются в больших программных проектах, где наплевательски относятся к работе с базами данных.

SQL

Почти каждая реляционная СУБД поддерживает язык запросов под названием SQL[58]. Мы не ставим перед собой задачи дать вам всесторонний курс по SQL, но в этой книге вы получите общее представление о том, как он работает. Важно разбираться в SQL хотя бы поверхностно, даже если вы непосредственно с ним не работаете. SQL-запрос — это команда, сообщающая, какие данные должны быть получены:

SELECT [, , ,…]

FROM

WHERE ;

Элементы, идущие после SELECT, — это поля, которые нужно получить. Чтобы получить все поля в таблице, можно написать: SELECT *. В базе данных может быть несколько таблиц, поэтому FROM уточняет, какую таблицу вы запрашиваете. После команды WHERE вы устанавливаете критерии отбора строк. Для перечисления многочисленных условий можно использовать булеву логику. Следующий запрос получает все поля из таблицы customers («клиенты»), фильтруя строки по полям name («имя») и age («возраст»):

SELECT * FROM customers

WHERE age > 21 AND name = "John";

Вы можете послать запрос: SELECT * FROM customers, без оператора WHERE. СУБД выдаст вам список всех клиентов. Помимо этого, имеются другие операторы запросов, о которых вам следует знать: оператор ORDER BY сортирует результаты по указанному полю (полям), а GROUP BY поможет выполнить группировку и получить агрегированные результаты для групп. Например, при наличии таблицы customers («клиенты») с полями country («страна») и age («возраст»), вы можете выполнить такой запрос:

SELECT country, AVG(age)

FROM customers

GROUP BY country

ORDER BY country;

Он вернет сортированный список стран, где проживают ваши клиенты, вместе со средним возрастом клиентов по каждой стране. SQL предоставляет и другие агрегатные функции. Например, замените AVG(age) на MAX(age), и вы получите возраст самого старого клиента в каждой стране.

Иногда бывает нужно изучить информацию из строки и строк, с которыми она связана. Представьте, что у вас есть таблица с заказами и таблица с клиентами. Таблица orders имеет внешний ключ для ссылки на клиентов. Чтобы найти информацию о клиентах, сделавших дорогостоящие заказы, придется выбрать данные из обеих таблиц. Но вам не нужно запрашивать их по отдельности и сопоставлять записи самостоятельно. Для этого в языке SQL имеется специальная команда:

SELECT DISTINCT customers.name, customers.phone

FROM customers

JOIN orders ON orders.customer = customers.id

WHERE orders.amount > 100.00;

Этот запрос вернет имена и телефонные номера клиентов, сделавших заказы на сумму более 100 долларов. Команда SELECT DISTINCT заставляет СУБД вернуть каждого клиента только один раз. JOIN позволяет делать очень гибкие запросы[59], но эта гибкость имеет свою цену. Соединения обходятся дорого. Базе данных придется рассмотреть все сочетания строк из таблиц, которые вы объединяете в своем запросе. Администратор базы данных должен всегда принимать во внимание произведение числа строк объединяемых таблиц. Для очень больших таблиц соединения становятся невыполнимыми. Оператор JOIN — это самый мощный инструмент и одновременно главная слабость реляционных баз данных.

Индексация

Чтобы от первичного ключа таблицы была польза, необходимо иметь возможность быстро получить запись по ID. Для этого СУБД строит вспомогательный индекс, содержащий ID строк, и соответствующие им адреса в памяти (рис. 6.4). По сути, индекс — это сбалансированное двоичное дерево поиска (см. раздел «Структуры» предыдущей главы). Каждая строка в таблице соответствует узлу в дереве.

Рис. 6.4. Индекс, отображающий значения ID и расположение соответствующих строк

Ключи узлов — это значения в индексируемом поле. Чтобы найти запись с заданным значением, мы ищем его в дереве. Найдя узел, мы получаем адрес, который он хранит, и используем его для выборки записи. Поиск по двоичному дереву имеет сложность O(log n), поэтому нахождение записей в больших таблицах выполняется быстро.

Обычно СУБД создает индекс для каждого первичного ключа в базе данных. Но если часто приходится искать записи по другим полям (например, искать клиентов по именам), можно поручить СУБД создать для них дополнительные индексы.