Lekce 1 - Úvod do databází ve VB .NET
Vítáme vás u první lekce kurzu o programování databázových aplikací ve VB.NET. Kurz zpracovává pokročilou problematiku co možná nejjednodušeji a s co nejvíce příklady a ilustracemi. Probereme v něm teorii i praxi a několik přístupů, které se ve VB.NET pro práci s databází používají. Kurz popisuje práci s MS-SQL databází v jazyce VB.NET. Na síti se nachází také podrobnější kurz jen o MS-SQL databázi (nezávisle na jazyce).
V dnešním tutoriálu Databáze ve VB.NET - ADO.NET si uvedeme relační databáze a řekneme si, jak se s nimi pracuje ve VB.NET. Opatříme si Microsoft SQL Server.
K čemu databázi?
Možná by nás 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?
RDBMS
Označení databáze je vlastně nepřesné a v odborné literatuře se setkáme s označením RDBMS (Relation DataBase Management System). V překladu: systém řízení báze dat. Dále budeme používat označení databázový stroj nebo RDBMS. Databázový stroj (tedy zde MS-SQL) 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 komunikujeme jazykem SQL, kterým jsou v podstatě lidsky srozumitelné věty. Nad tímto jazykem vzniklo mnoho nadstaveb a někdy se už dokonce s SQL vůbec nesetkáme. My si v kurzu ukážeme různé přístupy a budeme s databází komunikovat jak pomocí SQL, tak jen jako s objekty pomocí technologie LINQ.
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),
- Durability (trvanlivost).
Význam jednotlivých složek si vysvětlíme.
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.
Shrnutí
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 zdarma. O databázi občas hovoříme jako o třetí vrstvě aplikace, kde:
- první vrstvou je uživatelské rozhraní,
- druhou vrstvou pak vlastní logika aplikace,
- a nakonec třetí vrstvou je právě datová vrstva.
MS-SQL Server
Ve VB.NET se pracuje téměř výhradně s databází MS-SQL (někdy se technologie označuje jako T-SQL jako Transact SQL). Teoreticky lze ve VB.NET pracovat s libovolnou databází (např. SQLite, MySQL a podobně.)
Prakticky jsou však všechny nástroje a technologie optimalizovány pro
MS-SQL (jak jinak, když je od Microsoftu 
). A naopak nástroje pro jiné
databáze moc lidí nepoužívá, jejich vývoj skončil nebo jsou v
alfaverzích a podobně. Výjimkou jsou databáze Oracle, se
kterými Microsoft počítá, ale které jsou určené pro velké podniky.
MS-SQL není špatná databáze a lze ji používat zadarmo. Když si vybereme
právě tu, vyhneme se mnoha problémům a vývoj aplikace půjde relativně
snadno.
LocalDB vs. MS-SQL Server
V tomto kurzu budeme pracovat s tzv. lokální databází (LocalDB), kterou si lze přidat do projektu přes samotné Visual Studio a bude uložena v jednom souboru. Lze ji tak snadno přenášet a nemusí nám na daném stroji běžet komplexní služba. V minulosti byla tato verze MS-SQL databáze označována jako Express, občas se pro tyto typy databází obecně také používá označení embedded nebo portable. Tato databáze se nejčastěji používá buďto při vývoji aplikace a ve finální verzi je nahrazena, anebo jako lokální uložiště dat.
Alternativně lze použít také plnohodnotný MS-SQL Server, ke kterému si lze doinstalovat ještě administrační nástroj SQL Server Management Studio pro tvorbu samotné databáze. Toto řešení se ovšem používá spíše na serverech.
Příprava Visual Studia 2022
Pro práci s localDB je nutné mít ve Visual Studiu nainstalovanou sadu funkcí Ukládání a zpracování dat (Data storage and processing).
Jestli danou sadu máme nainstalovanou, ověříme kliknutím na položku Tools v aplikačním menu Visual Studia, poté zvolíme položku Get Tools and Features. Otevře se nám Visual Studio Installer, pomocí kterého se instaluje nejen Visual Studio, ale také pomocí něj můžeme doinstalovat sady funkcí. Ujistěte se, že máte zaškrtnutou sadu Ukládání a zpracování dat, případně ji zaškrtněte a klikněte na Změnit:
Relační databáze
MS-SQL 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:
| Jméno | Příjmení | Datum narození | Počet článků |
|---|---|---|---|
| Jan | Novák | 11.3.1984 | 17 |
| Tomáš | Marný | 1.2.1989 | 6 |
| Josef | Nový | 20.12.1972 | 9 |
| Michaela | Slavíková | 14.8.1990 | 1 |
Položky (konkrétně zde uživatelé) ukládáme na jednotlivé řádky, sloupce pak označují atributy (vlastnosti, chcete-li), které položky mají. MS-SQL databáze je typovaná, to znamená, že každý sloupec má pevně stanovený datový typ (číslo, znak, krátký text, dlouhý text, atd.) a může obsahovat hodnoty jen tohoto 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 později a zatím budeme pracovat jen s jednou tabulkou zároveň.
ADO.NET
ADO.NET je knihovna, která zastřešuje technologie pro přístup k datům a práci s nimi. Je součástí .NET frameworku. Obsahuje poskytovatele dat, kteří jsou navržení vždy pro konkrétní typ datového zdroje. Nejprve tedy musíme vybrat vhodného poskytovatele dat pro naši databázi.
Stejným způsobem umí VB.NET pracovat třeba s databázemi MS Access nebo Oracle.
Přehled poskytovatelů dat
Mezi poskytovatele dat patří zejména:
| Poskytovatel | Jmenný prostor | Popis |
|---|---|---|
| SQL | System.Data.SqlClient | určeno pro MS-SQL Server |
| OleDB | System.Data.OleDb | vhodné pro DB MS Access |
| ODBC | System.Data.Odbc | pro přístup k DB nezávisle na OS a typu databáze |
| Oracle | System.Data.OracleClient | určeno pro Oracle |
Další poskytovatele je možno si stáhnout a doinstalovat (např. MySQL)
My již víme, že budeme pracovat s databází MS-SQL, proto vybereme poskytovatele dat SQL.
V příští lekci, Vytvoření lokální databáze ve Visual Studio ve VB.NET, si vytvoříme databázi, ke které se budeme z VB.NET připojovat.
