1. Database Basics

Een database is niet meer dan een verzameling van gegevens. Een DBMS (DataBase Management System) is de software waarmee databases beheerd of aangemaakt kunnen worden.

1. Waarom een database gebruiken?

Een database wordt ook maar gewoon opgeslagen op een file system. Dus waarom kan ik dan niet zelf files gebruiken om mijn data op te slaan?

Databases bieden een aantal key features:

  • Performant (index management)
  • Betere integratie met andere applicaties
  • Uniform DBMS voor bewerken of ophalen van data
  • Concurrency ondersteuning
  • Security & Privacy van data
  • …

In het tweedejaarsvak Besturingssystemen en C leerde je dat IO manipulatie heel dure operaties zijn. Een erg groot bestand openen of een seek() operatie uitvoeren daarop, duizenden bestanden tegelijkertijd openen voor data access, …—allemaal voorbeelden van nadelen waar een database de oplossing kan bieden. Achterliggend werkt het DBMS systeem nog steeds met files, maar dat is supergeoptimaliseerd door bijvoorbeeld gebruik te maken van verschillende niveaus van caching, file chunking, gedistribueerde modellen, … De theorie en implementatie van een DBMS gaan we niet behandelen in deze cursus: de focus ligt op het gebruik van bestaande systemen.

2. Database Model

De data die zich in een database bevindt wordt op een specifieke manier opgeslagen. De structuur waarop deze data bijgehouden wordt, noemen we het database model.

Een database model bestaat uit meerdere data modellen. Een data model beschrijft één specifiek object.

We zien hetzeflde eigenlijk terug als we denken aan Java of Kotlin. We definiëren hoe een klasse eruit ziet. Bijvoorbeeld volgende klasse:

data class Book(val isbn: string, val title: string, val author: string, val price: double)

public class Book {
    String isbn;
    String title;
    String author;
    double price;

    public Book(isbn, title, author, price) 
    {
        this.isbn = isbn;
        this.title = title;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }
}

Dit kunnen we ook in een database bepalen. Daar zou het data model van de tabel Book er bijvoorbeeld als volgt kunnen uitzien:

classDiagram class Book{ isbn: NVARCHAR(50) title: NVARCHAR (500) author: NVARCHAR (500) price: DECIMAL(10,4) }

Net als we in code state kunnen hebben wanneer we onze klasses instantiëren:

var book = Book("0765326353", "The Way of Kings", "Brandon Sanderson", 24.99)

var book = new Book("0765326353", "The Way of Kings", "Brandon Sanderson", 24.99);

Zo kunnen we ook state hebben in onze database:

isbn title author price
0765326353 The Way of Kings Brandon Sanderson 24.99

Elk data model kan een aantal properties bevatten, zoals bovenstaande isbn en title, waarbij een type moet gedefiniëerd worden, zoals bovenstaande NVARCHAR(x). Dit zijn datatype namen die specifiek zijn voor elk DBMS.

In de oefeningen gaan wij SQLite gebruiken: zie ook datatypes in SQLite. SQLite’s types zijn loosely typed, wat wil zeggen dat er geen verschil is tussen VARCHAR (MSSQL’s ASCII) en NVARCHAR (MSSQL’s Unicode, UTF-16). Intern worden beide types gemapped naar TEXT. Raadpleeg dus telkens de manual om te controleren welke DBMS welke types ondersteund, en wat deze precies betekenen! Een Java/Kotlin String mapt dus niet altijd 100% op een RDBMS teksttype.

Een voorbeeld van een simpel database model voor de inventaris van een bibliotheek zou er ongeveer als volgt kunnen uitzien:

classDiagram Book "0..*" --> "1..*" Genre Book "1..*" --> "1" Author class Author{ id: INT name: NVARCHAR firstName: NVARCHAR } class Genre{ id: INT description: NVARCHAR } class Book{ isbn: NVARCHAR title: NVARCHAR author: INT price: DECIMAL genre: INT }

Merk op dat we hier relaties gebruiken: de DBMS systemen die we eerst behandelen, SQL-varianten, zijn RDBMS systemen: relationele database management systemen. De author in Book is een nummer dat verwijst naar de id van Author in een ander model of tabel. Op deze manier is het mogelijk om, voor elke rij in Author, meerdere Book rijen aan te maken:

data class Author(val id: int, val name: string, val books: List<Book>)

public class Author {
    private final int id;
    private final String name;
    private final List<Book> books;

    public Author(int id, int name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.books = new ArrayList<>();
    }
}