資料庫與Object Relational Mapping

資料庫是系統開發過程中時常用到的工具，主要功能為資料儲存與管理資料。

資料庫是由三個概念所組成，資料庫本身、資料庫內的資料表以及操作資料庫的SQL語言，這邊以SQLite這個資料庫簡單講解資料庫的操作過程。

以下操作在Linux的執行環境下

一、資料庫的建立

由於SQLite是檔案型資料庫，所以一個檔案就代表一個資料庫。

當你執行

$ sqlite3 test.db

SQLite會在目錄底下建立一個test.db的檔案，並進入此資料庫的操作畫面：

二、資料表建立

建立資料庫後，我們可以透過SQL去建立資料表。

sqlite> create table students(student_id, name, gender, height, weight);

隨後你可以透過".tables"的指令看到目前資料庫所有的資料表。

四、新增資料

建立資料表後，你需要將屬於這個資料表的每筆資料新增進去。

sqlite> insert into students values ('C0001', 'Vic', 'male', 180, 70);

三、查詢資料

建立完各筆資料後，可以透過查詢語言去獲得特定的資料，以下的例子為列出所有資料。

sqlite> select * from students;

五、其他操作

其他操作還有刪除資料、更新資料或者加入特定條件的查詢語言，更多的SQL語法可以參考這。

除了上述的基本操作外，資料庫還有很多基礎的概念，以下是我認為的重要的基礎概念：

1. 資料庫中的專業名詞與各個鍵值(table, row, column, primary key, foreign key, etc)
2. 資料庫設計 Entity Relationship Diagram 以及正規化

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接下來進入關於程式設計的部分，在物件導向設計中，所謂的物件包含了資料以及處理資料的行為。

而在系統設計中，我們的資料會儲存在資料庫中，並透過SQL語法去獲得資料，例如：

上述的程式，我們透過sqlite3的套件，去存取test.db這個資料庫，然後透過執行SQL語法去獲得資料庫的資料，它會以Hash的形式回傳資料，我們再將Hash轉換成物件，之後就透過操作物件去操作資料。

但這樣的方式需要撰寫大量的SQL，導致不好維護及管理，而為了更方便地去存取在資料庫的資料，我們需要一個更好的機制將資料庫的資料轉換成物件，這個機制就是Object Relational Mapping。

ORM這個機制除了將資料庫的資料轉成物件外，大部分的資料庫操作都可以透過物件去實現，例如建立、新增、刪除等，甚至是建立資料表之間的關聯也可以用物件實作。

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Active Record Pattern 是由 Martin Fowler所發明的開發模式，也是實作ORM的設計模式，如下圖：

在Active Record中一個class代表著一個資料表：

而一個object代表著一筆資料：

根據 Martin Fowler 描述，Active Record 主要負責的工作有：

1. 將SQL結果的每筆資料來建立實體物件
2. 建立一個實體物件用來新增資料到資料表
3. 用Static Method去執行常用的SQL語法並將資料回傳成實體物件
4. 能夠獲得跟設定資料屬性
5. 包含處理資料的商業邏輯

以下是實作簡單的Object Relational Mapping的程式碼

透過ORM的設計，Student這個class能直接透過method的操作去存取資料庫的資料，而在rails的設計中，ActiveRecord這個class將大部分的資料庫操作的抽象化成method，也就是說大部分的SQL查詢能重複使用且方便管理，所以Student的class可以直接繼承ActiveRecord就能去存取資料庫。

reference : an overview of object relational mapping and active record