Lekce 1 - Úvod do SQLite a příprava prostředí

Vítejte u prvního dílu seriálu tutoriálů k databázi SQLite. Seriál je určen pro všechny, co se ještě s databázemi nesetkali a potřebují s nimi pracovat v dalším jazyce (např. v Javě v desktopové aplikaci nebo na webu). Smyslem je naučit vás základy jazyka SQL, které jsou podobné ve všech SQL databázích (SQLite, PostgreSQL, MySQL, MS-SQL ...). Postupně si ukážeme vytváření tabulek, vkládání dat, jejich modifikaci a nakonec i výběr, vyhledávání a komplikovanější dotazy přes více tabulek.

Pracovat budeme pouze se samotnou databází a bez dalšího programovacího jazyka. Nebude to ale tak suché, jak to zní, protože budeme používat grafické rozhraní DB Browser for SQLite. Ukážeme si, jak věci naklikat (ty které jdou) a jak to samé zapsat i jako SQL dotaz. Z grafického rozhraní hezky pochopíte co přesně děláte a poté si to spojíte s SQL příkazem. Nabyté znalosti můžete využít v kterémkoli jazyce pro práci s SQLite databází (např. v Javě) a s minimální úpravou i s kteroukoli jinou SQL databází. Po dokončení tohoto seriálu budete schopni pracovat s databází na takové úrovni, abyste dokázali vytvořit jednoduchý redakční systém nebo podobnou aplikaci.

Relační databáze

SQLite je tzv. relační databáze. Tento pojem označuje databázi založenou na tabulkách. Každá tabulka obsahuje položky jednoho typu. Můžeme mít tedy tabulku uzivatele, další tabulku clanky a další třeba komentare.

Databázovou tabulku si můžeme představit třeba jako tabulku v Excelu. Tabulka uzivatele by mohla vypadat asi takto:

Položky (konkrétně zde uživatelé) ukládáme na jednotlivé řádky, sloupce pak označují atributy (vlastnosti, chcete-li), které položky mají. SQLite databáze není typovaná, to znamená, že nemusíme uvádět datový typ sloupce (celé číslo, reálné číslo, text...), přestože my to dělat budeme, a i když datový typ stanovíme, tak můžeme uložit do tohoto sloupce i hodnoty jiného datového typu. Pokud chceme s relační databází rozumně pracovat, každý řádek v tabulce by měl být opatřený unikátním identifikátorem. U uživatelů by to mohlo být třeba rodné číslo, mnohem častěji se však používají identifikátory umělé a to tak, že uživatele prostě očíslujeme. K tomu se dostaneme později.

Slovo relační označuje vztah (anglicky relation). Ten je mezi tabulkami nebo mezi entitami v jedné tabulce. To si ale necháme na jindy a zatím budeme pracovat jen s jednou tabulkou zároveň.

RDBMS

Možná vás napadlo, k čemu vlastně potřebujeme nějakou databázi. Data bychom stejně dobře mohli ukládat do nějakých textových souborů, binárek, XML nebo něčeho podobného. Určitě by to nějak fungovalo, nebo ne?

Označení databáze je vlastně nepřesné a v odborné literatuře se setkáme s označením RDBMS (Relation DataBase Management System). Česky je to přeloženo jako "systém řízení báze dat", což zní opravdu hrozně a proto budu dále používat označení databázový stroj nebo RDBMS. Databázový stroj (tedy zde SQLite) není jen úložiště dat. Jedná se o velmi sofistikovaný a odladěný nástroj, který za nás řeší spoustu problémů a zároveň je extrémně jednoduchý k použití. S databází totiž komunikujeme jazykem SQL, kterým jsou v podstatě lidsky srozumitelné věty. Spolu s ukládáním dat je ale třeba dále řešit mnoho dalších věcí. Asi by nás napadlo např. zabezpečení nebo optimalizace výkonu. RDBMS toho ale dělá ještě mnohem více, řeší za nás problém současné editace stejné položky několika uživateli ve stejný okamžik, který by jinak mohl zapříčinit nekonzistenci databáze. RDBMS data v tomto případě zamkne a odemkne až po vykonání zápisu. Dále umožňuje spojovat několik dotazů do transakcí, kdy se série dotazů vykoná vždy celá nebo vůbec. Nestane se, že by se vykonala jen část. Tyto vlastnosti databázového stroje jsou shrnovány zkratkou ACID, pojďme si ji vysvětlit.

ACID

ACID je akronym slov Atomicity (nedělitelnost), Consistency (validita), Isolation (izolace) a Durability (trvanlivost). Jednotlivé složky mají následující význam:

• Atomicity - Operace v transakci se provedou jako jedna atomická (nedělitelná) operace. Tzn. že pokud nějaká část operace selže, vrátí se databáze do původního stavu a žádné části transakce nebudou provedeny. Reálný příklad je např. převod peněz na bankovním účtu. Pokud se nepodaří peníze odečíst z jednoho účtu, nebudou ani připsány na účet druhý. Jinak by byla databáze v nekonzistentním stavu. Pokud bychom si práci s daty řešili sami, mohlo by se nám toto velmi jednoduše stát.
• Consistency - Stav databáze po dokončení transakce je vždy konzistentní, tedy validní podle všech definovaných pravidel a omezení. Nikdy nenastane situace, že by se databáze nacházela v nekonzistentním stavu.
• Isolation - Operace jsou izolované a navzájem se neovlivňují. Pokud se sejde v jeden okamžik více dotazů na zápis do stejného řádku, jsou vykonávány postupně, jako ve frontě.
• Durability - Všechna zapsaná data jsou okamžitě zapsána na trvanlivá úložiště (na pevný disk), v případě výpadku el. energie nebo jiného přerušení provozu RDBMS vše zůstane tak, jak bylo těsně před výpadkem.

Databáze (přesněji databázový stroj) je tedy černá skříňka, se kterou naše aplikace komunikuje a do které ukládá veškerá data. Její použití je velmi jednoduché a je odladěna tak, jak bychom si sami zápis dat v programu asi těžko udělali. Vůbec se nemusíme starat o to, jak jsou data fyzicky uložena, s databází komunikujeme pomocí jednoduchého dotazovacího jazyka SQL, viz dále. V dnešní době se vůbec nevyplatí zatěžovat se otázkou ukládání dat, jednoduše sáhneme po hotové databázi, kterých je obrovský výběr a jsou většinou zadarmo. O databázi občas hovoříme jako o 3. vrstvě aplikace (1. vrstva je uživatelské rozhraní, 2. vlastní logika aplikace, 3. je právě datová vrstva).

Proč právě SQLite?

Na rozdíl od velkých databází jako MySQL/MariaDB, PostgreSQL, které běží jako služba, je SQLite pouze malá knihovna nástrojů, kterou mají již některé jazyky, zvláště ty interpretované, zabudovanou v sobě. Každá databáze se ukládá jako jeden obyčejný soubor na disk, většinou s příponou .db, který je bez problémů přenositelný. Pro přenos projektu tedy stačí často pouze zkopírovat aplikaci se souborem s databází a spustit, žádné instalování služby databáze, nastavování přihlašovacích údajů v aplikaci, dumpování a následný import databáze. SQLite se z tohoto důvodu hojně využívá zejména v desktopových aplikacích. Za toto a za její rychlost se ale musíte smířit i s jejími nedostatky.

Jak už název napovídá, databáze je velmi odlehčená, takže neobsahuje třeba uživatelské oprávnění, konfiguraci (která je možná částečně přes PRAGMA příkazy), či plnou podporu UTF, pokud tedy očekáváte korektní české řazení např. č po c, tak marně, buď si to sami dopíšete přímo v SQLite, nebo to necháte až na aplikaci.

Proto je důležité si promyslet na co a kde budete databázi používat. Nějaká velká aplikace, nebo důraz na bezpečnost, SQLite není pro vás. Prototypujete? Děláte nějakou střední nebo menší webovou stránku? Vyvíjíte aplikaci třeba chytrý telefon, nebo nějaké udělátko? S SQLite byste neměli narazit na žádný problém. Třeba při tvorbě aplikací pro Android se s ní určitě potkáte. Dále jí používají prohlížeče, Skype či Apple v iPhonech a iPadech, takže to rozhodně nebude špatná volba ani pro vás.

DB Browser for SQLite

DB Browser for SQLite je velmi oblíbená, jednoduchá aplikace pro prohlížení, úpravu i vytváření SQLite databází v příjemném grafickém kabátu. Není všemocná, složitější věci si budeme muset psát pomocí SQL příkazů, ale pro základní úpravy bez znalostí SQL plně dostačuje a složitější věci se v průběhu seriálu naučíme.

Aplikaci si stáhneme z jejich oficiálních stránek a nainstalujeme pomocí jednoduchého instalátoru, který určitě zvládnete všichni sami. Po instalaci si aplikaci spustíme a měli byste vidět něco jako:

Pro dnešní lekci by to bylo zatím vše

V další lekci, SQLite - Vytvoření databáze a tabulky, si vytvoříme naší první databázi s tabulkou