1.2 Работа с базами данных в Delphi

С точки зрения пользователя, база данных — это программа, которая обеспечивает работу с информацией. При запуске такой программы на экране, как правило, появляется таблица, просматривая которую пользователь может найти интересующие его сведения. Если система позволяет, то он может внести изменения в базу данных: добавить новую информацию или удалить ненужную.

С точки зрения программиста, база данных — это набор файлов, содержащих информацию. Разрабатывая базу данных для пользователя, программист создает программу, которая обеспечивает работу с файлами данных.

В настоящее время существует достаточно большое количество программных систем, позволяющих создавать и использовать локальные (dBASE, FoxPro, Access, Paradox) и удаленные (Interbase, Oracle, Sysbase, Infomix, Microsoft SQL Server) базы данных.

В состав Delphi входят компоненты, позволяющие создавать программы работы с файлами данных, созданными различными системами: от dBASE до Infomix и Oracle. Delphi также позволяет программисту, используя утилиту Borland Database Desktop, создавать файлы баз данных в различных форматах.

Данные локальной базы данных (файлы данных) находятся на одном (локальном) устройстве, в качестве которого может выступать диск компьютера или сетевой диск (диск другого компьютера, работающего в сети).

Для обеспечения разделения данных (доступа к данным) между несколькими пользователями, в качестве которых выступают программы, работающие на одном или нескольких компьютерах, в локальных базах данных применяется метод, получивший название блокировка файлов. Суть этого метода заключается в том, что пока данные используются одним пользователем, другой пользователь не может работать с этими данными, т. е. данные для него закрыты, заблокированы.

Paradox, dBase, FoxPro и Access — это локальные базы данных.

Данные (файлы) удаленной базы данных находятся на удаленном компьютере. (Следует обратить внимание, что каталоги удаленного компьютера не могут рассматриваться как сетевые диски.)

Программа работы с удаленной базой данных состоит из двух частей: клиентской и серверной. Клиентская часть программы, работающая на компьютере пользователя, обеспечивает взаимодействие с серверной программой: посредством запросов, передаваемых на удаленный компьютер, предоставляет доступ к данным.

Серверная часть программы, работающая на удаленном компьютере, принимает запросы, выполняет их и пересылает данные клиентской программе. Запросы представляют собой команды, представленные на языке SQL (Structured Query Language) — языке структурированных запросов.

Программа, работающая на удаленном сервере, проектируется таким образом, чтобы обеспечить одновременный доступ к информации нескольким пользователям. При этом для обеспечения доступа к данным вместо механизма блокировки файлов используют механизм транзакций.

Транзакция — это некоторая последовательность действий, которая должна быть обязательно выполнена над данными перед тем, как они будут переданы. В случае обнаружения ошибки во время выполнения любого из действий вся последовательность действий, составляющая транзакцию, повторяется снова. Таким образом, механизм транзакций обеспечивает защиту от аппаратных сбоев. Он также обеспечивает возможность многопользовательского доступа к данным.

Разработка программы работы с удаленной базы данных — сложная и трудоемкая задача. Ее решение предполагает наличие у разработчика глубоких знаний и большого опыта разработки программного обеспечения. Поэтому в данной книге задача разработки удаленных баз данных не рассматривается.

База данных — это набор однородной, как правило, упорядоченной по некоторому критерию, информации. База данных может быть представлена в "бумажном" или в компьютерном виде.

Типичным примером "бумажной" базы данных является каталог библиотеки — набор бумажных карточек, содержащих информацию о книгах. Информация в этой базе однородная (содержит сведения только о книгах) и упорядоченная (карточки расставлены, например, в соответствии с алфавитным порядком фамилий авторов). Другими примерами "бумажной" базы данных являются телефонный справочник и расписание движения поездов.

Компьютерная база данных представляет собой файл (или набор связанных файлов), содержащий информацию.

База данных состоит из записей. Каждая запись содержит информацию об одном экземпляре. Записи состоят из полей. Каждое поле содержит информацию об одной характеристике экземпляра. Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако они все равно присутствуют в записи.

Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако они все равно присутствуют в записи.

Каждая таблица физически хранится в отдельном файле. Однако отождествлять базу данных и таблицу нельзя, так как довольно часто поля одной записи распределены по нескольким таблицам и, следовательно, находятся в разных файлах.

В простейшем случае источником информации для программы, работающей с базой данных, может быть вся таблица. Однако, как правило, пользователя интересует не вся информация, находящаяся в базе данных, а только какая-то ее часть. Он выбирает и просматривает только некоторые, удовлетворяющие его запросу записи. Поэтому в модель базы данных помимо таблицы, представляющей собой всю базу данных, было введено понятие запроса, являющегося выборкой, т. е. группой записей базы данных.

Разрабатывая программу работы с базой данных, программист не может знать, на каком диске и в каком каталоге будут находиться файлы базы данных во время ее использования. Например, пользователь может поместить базу данных в один из каталогов дисков С:, D: или на сетевой диск. Поэтому возникает проблема передачи в программу информации о месте нахождения файлов базы данных.

В Delphi проблема передачи в программу информации о месте нахождения файлов базы данных решается путем использования псевдонима базы данных. Псевдоним (Alias) — это короткое имя, поставленное в соответствие реальному, полному имени каталога базы данных. Программа работы с базой данных для доступа к данным использует не реальное имя, а псевдоним.

Для доступа к информации программа, обеспечивающая работу с базой данных, подключает библиотеку Borland Database Engine (BDE), которая, в свою очередь, использует конфигурационный файл, содержащий информацию о всех зарегистрированных в системе псевдонимах.

Псевдоним базы данных может быть создан (зарегистрирован) при помощи утилиты BDE Administrator. Эта же утилита позволяет изменить каталог, связанный с псевдонимом.

База данных — это набор файлов (таблиц), в которых находится информация. Как правило, база данных состоит из нескольких таблиц, которые размещают в одном каталоге. Каталог для новой базы данных создается обычным образом, например, при помощи Проводника.Каждая таблица представляет собой совокупность строк и столбцов, где строки соответствуют экземпляру объекта, конкретному событию или явлению, а столбцы – атрибутам(признакам, характеристикам, параметрам) этого объекта, события, явления.

В каждой таблице БД может существовать первичный ключ – поле или набор полей, однозначно идентифицирующий запись. Значение первичного ключа в таблице должно быть уникальным, то есть в таблице не должно существовать двух или более записей с одинаковым значением первичного ключа.

Таблицу можно создать, воспользовавшись входящей в состав Delphi утилитой Borland Database Desktop или организовав SQL-запрос к серверу базы данных.

SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов) — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. Вопреки существующим заблуждениям, SQL является информационно-логическим языком, а не языком программирования.SQL основывается на реляционной алгебре.

Язык SQL делится на три части:

1. операторы определения данных (англ. Data Definition Language, DDL)

2. операторы манипуляции данными (англ. Data Manipulation Language, DML)

3. операторы определения доступа к данным (англ. Data Control Language, DCL)

Преимущества:

1. Независимость от конкретной СУБД

Несмотря на наличие диалектов и различий в синтаксисе, в большинстве своём тексты SQL-запросов, содержащие DDL и DML, могут быть достаточно легко перенесены из одной СУБД в другую. Существуют системы, разработчики которых изначально закладывались на применение по меньшей мере нескольких СУБД (например: система электронного документооборота Documentum может работать как с Oracle, так и с Microsoft SQL Server и IBM DB2). Естественно, что при применении некоторых специфичных для реализации возможностей такой переносимости добиться уже очень трудно.

2. Наличие стандартов

Наличие стандартов и набора тестов для выявления совместимости и соответствия конкретной реализации SQL общепринятому стандарту только способствует «стабилизации» языка. Правда, стоит обратить внимание, что сам по себе стандарт местами чересчур формализован и раздут в размерах, например, Core-часть стандарта SQL:2003 представляет собой более 1300 страниц текста.

3. Декларативность

С помощью SQL программист описывает только то, какие данные нужно извлечь или модифицировать. То, каким образом это сделать, решает СУБД непосредственно при обработке SQL-запроса. Однако не стоит думать, что это полностью универсальный принцип — программист описывает набор данных для выборки или модификации, однако ему при этом полезно представлять, как СУБД будет разбирать текст его запроса. Особенно критичны такие моменты становятся при работе с большими базами данных и со сложными запросами — чем сложнее сконструирован запрос, тем больше он допускает вариантов написания, различных по скорости выполнения, но одинаковых по итоговому набору данных.

Недостатки:

1) Несоответствие реляционной модели данных

Создатель реляционной модели данных Эдгар Кодд, Кристофер Дейт и их сторонники указывают на то, что SQL не является истинно реляционным языком. В частности они указывают на следующие проблемы SQL:

А) Повторяющиеся строки

Б) Неопределённые значения (nulls)

В) Явное указание порядка колонок слева направо

Г) Колонки без имени и дублирующиеся имена колонок

Д) Отсутствие поддержки свойства «=»

Е) Использование указателей

Ж) Высокая избыточность

В опубликованном Кристофером Дейтом и Хью Дарвеном Третьем Манифесте они излагают принципы СУБД следующего поколения и предлагают язык Tutorial D, который является подлинно реляционным.

2) Сложность

Хотя SQL и задумывался, как средство работы конечного пользователя, в конце концов он стал настолько сложным, что превратился в инструмент программиста.

4. Отступления от стандартов

Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие компании, занимающиеся разработкой СУБД (например, Oracle, Sybase, Microsoft, MySQL AB), вносят изменения в язык SQL, применяемый в разрабатываемой СУБД, тем самым отступая от стандарта. Таким образом появляются специфичные для каждой конкретной СУБД диалекты языка SQL.

5. Сложность работы с иерархическими структурами

Ранее SQL не предлагал стандартного способа манипуляции древовидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения. Например, Oracle использует выражение CONNECT BY. В настоящее время в качестве стандарта принята рекурсивная конструкция WITH.

Для управления базой данных используется СУБД. Система управления базами данных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Основные функции СУБД:

1. управление данными во внешней памяти (на дисках);

2. управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

3. журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

4. поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

1. ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

2. процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

3. подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

4. а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Общая характеристика технологии ADO

В Delphi имеется ряд компонентов, которые предназначены только для работы с MS Access, эти компоненты находятся в ADO. Чтобы обрабатывать некоторую структуру данных для неё должна быть написана программа, поставщик этих данных в соответствии с системными требованиями, такая программа называется OLE DB Provider. Такие поставщики сегодня реализованы для разных структур данных и разных СУБД. С помощью технологии OLE DB можно однотипным образом обрабатывать сложную и специфическую информацию. Однако работа с OLE DB достаточно сложна, поэтому фирма Microsoft разработала новую технологию ADO, представляющая собой набор простых компонентов. Если планируется создать новое приложение, ориентированную на работу с данными и независящая не от конкретной СУБД и не от способа хранения информации, то лучше использовать технологию ADO.

Технология Microsoft ActiveX Data Objects (ADO) обеспечивает универсальный доступ к источникам данных из приложений БД. Такую возможность предоставляют функции набора интерфейсов, созданные на основе общей модели объектов СОМ и описанные в спецификации OLE DB.

Технология ADO и интерфейсы OLE DB обеспечивают для приложений единый способ доступа к источникам данных различных типов. Например, приложение, использующее ADO, может применять одинаково сложные операции и к данным, хранящимся на корпоративном сервере SQL, и к электронным таблицам, и локальным СУБД. Запрос SQL, направленный любому источнику данных через ADO, будет выполнен.

За серверы БД беспокоиться не стоит, обработка запросов SQL — это их основная обязанностью. OLE DB представляет собой набор специализированных объектов СОМ, стандартные функции обработки данных, и специализированные функции конкретных источников данных и интерфейсов, обеспечивающих передачу данных между объектами.

Согласно терминологии ADO, любой источник данных (база данных, электронная таблица, файл) называется хранилищем данных, с которым при помощи провайдера данных взаимодействует приложение. Минимальный набор компонентов приложения может включать объект соединения, объект набора данных, объект процессора запросов. Технология ADO в целом включает в себя не только сами объекты OLE DB, но и механизмы, обеспечивающие взаимодействие объектов с данными и приложениями. На этом уровне важнейшую роль играют провайдеры ADO, координирующие работу приложений с хранилищами данных различных типов.

Провайдеры ADO обеспечивают соединение приложения, использующего данные через ADO, с источником данных (сервером SQL, локальной СУБД и файловой системой. Для каждого типа хранилища данных должен существовать провайдер ADO.

Провайдер «знает» о местоположении хранилища данных и его содержании, умеет обращаться к данным с запросами и интерпретировать возвращаемую служебную информацию и результаты запросов с целью их передачи приложению.

Механизм доступа к данным через ADO и многочисленные объекты, и интерфейсы реализованы в VCL Delphi в виде набора компонентов, расположенных на странице ADO. Все необходимые интерфейсы, обеспечивающие работу компонентов, объявлены и описаны в файлах OleDB.pas и ADODB.pas.

Такая архитектура позволяет сделать набор объектов и интерфейсов открытым и расширяемым. Набор объектов и соответствующий провайдер может быть создан для любого хранилища данных без внесения изменений в исходную структуру ADO.

Так как технология ADO основана на стандартных интерфейсах СОМ, которые являются системным механизмом Windows, это сокращает общий объем работающего программного кода и позволяет распространять приложения БД без вспомогательных программ и библиотек.

Компоненты ADO.

На закладке ADO расположены компоненты:

а) Компоненты соединения:

- ADOConnection;

- ADOCommand;

б) Стандартные компоненты:

- ADODataSet - универсальный набор данных;

- ADOTable - таблица БД;

- ADOQuery - запрос SQL;

- ADOStoredProc - хранимая процедура.

На странице ADO Палитры компонентов Delphi, кроме компонентов соединения есть стандартные компоненты, обозначающие набор данных и адаптированные для работы с хранилищем данных ADO.

Компонент ADOConnection вобрал возможности перечислителя, источника данных и сессии с возможностями обслуживания транзакций. Текстовые команды ADO реализованы в компоненте ADOCommand. Наборы рядов можно получить при помощи компонентов ADOTable, ADOQuery, AOostoredProc.

Каждый из них реализует способ доступа к конкретному типу представления данных в хранилище. Применительно к компонентам Delphi, совокупность возвращаемых из хранилища данных строк будем называть набором записей. Набор свойств и методов компонентов ADO обеспечивает реализацию всех необходимых приложению БД функций. Способы использования компонентов ADO немногим отличаются от стандартных компонентов VCL доступа к данным. Однако при необходимости разработчик может использовать все возможности интерфейсов ADO, обращаясь к ним через соответствующие объекты ADO. Ссылки на объекты имеются в компонентах.

Настройка соединения база данных с ADO.

Перед созданием соединения необходимо определить его параметры. Для этого, как уже говорилось, предназначено свойство ConnectionString.

Набор параметров изменяется в зависимости от типа используемого провайдера и может настраиваться как вручную, так и с помощью редактора. Для того чтобы вызывать редактор соединений, необходимо дважды щелкнуть на компоненте TADOConnection.

В этом окне можно настроить соединение, используя поле Use Connection String, или загрузить параметры соединения из файла в разделе Use Data Link File. Параметры соединения хранятся в файлах UDL, представляющих собой обычные текстовые файлы, содержащие параметры соединения.

Для того чтобы настроить соединение сданным провайдером, необходимо нажать на кнопку Build. Появится окно, в котором будет опубликован список доступных провайдеров.

На вкладке Provider можно выбрать подходящий провайдер данных OLE DB для конкретного источника данных. В списке провайдеров также присутствуют провайдеры, предназначенные для доступа к конкретным службам операционной системы. На вкладке Connection необходимо указать путь к базе данных или сервер. Вкладка Advanced предназначена для указания режима доступа, аналогично свойству Mode. Вкладка АН предназначена для более «тонкой» настройки специфичных свойств провайдера. Для дальнейшей работы нужно выбрать провайдер Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider. Затем нужно перейти на вкладку Connection.

В появившемся окне необходимо указать путь к базе данных. В поле Select or enter a database name нужно указать путь к демонстрационной базе dbdemos.mdb. После указания пути к базе данных и задания остальных необходимых параметров нужно проверить созданное соединение при помощи кнопки Test Connection. Если параметры соединения указаны верно, появится сообщение Test connection succeeded. После закрытия этого окна в строке соединения будет отображена информация, с помощью которой провайдер сможет получить доступ к данным.

Компонент TADOQuery TADOQuery позволяет выполнять SQL-запросы при работе с данными через ADO. Соединение с хранилищем данных осуществляется стандартным методом. Текст запроса содержится в свойстве SQL.

Параметры запроса содержатся в свойстве Parameters. В случае, если компонент возвращает набор данных, его следует открывать методом Open или присвоить свойству Active значение True. Если запрос не должен возвращать набор данных (операторы INSERT, UPDATE, DELETE и CREATE TABLE), то запрос следует выполнять вызовом метода ExecSQL. Метод возвращает число обработанных запросом записей.

Свойство RowsAffected содержит число записей, которые затронул последний выполнявшийся запрос.

Компонент TADOTable используется для доступа к хранилищам данных ADO и представления информации из них в табличном виде. Компонент предоставляет прямой доступ к каждой записи и ее полям, наследуя свойства и методы класса TCustomADODataSet. Компонент связывается с базой данных через свойства Connection или ConnectionString.

Имя таблицы указывается в свойстве TableName. Свойство TableDirect указывает, каким образом набор данных связывается с хранилищем данных. Так как не все провайдеры поддерживают прямое соединение с набором данных, то в некоторых случаях для связи с хранилищем данных приходится использовать SQL-операторы. При установке свойству значения True компонент использует фоновые SQL-запросы для доступа к данным.

Используя свойство Readonly, можно установить ограничение «только для чтения» на данную таблицу, запретив, таким образом, возможность изменять данные. В свойстве MasterSource указывается компонент TDataSource, используемый для создания отношения ссылочной целостности Master-Detail.

Метод GetlndexNames возвращает список индексов, доступных компоненту в качестве списка.

Компонент TDataSource - этот компонент связывается с набором данных. Эта связь осуществляется через свойство DataSet, которое содержит информацию о текущем состоянии набора данных. У этого компонента существует набор свойств и методов, которые облегчают работу с ним.

Свойство AutoEdit автоматически переводит набор данных в состояние редактирования, если имеет значение True, когда связанный элемент ввода получает фокус.

Метод Edit переводит связанный набор данных в состояние редактирования. Метод-обработчик OnDataChange вызывается при редактировании данных в связанном визуальном компоненте.

Метод-обработчик события OnUpdateData вызывается перед тем, как измененные данные будут сохранены в наборе данных. Обработчик вызывается перед выполнением метода Post.

Метод-обработчик события OnStateChange вызывается, когда изменяется состояние связанного набора данных.

Набор данных - массив записей, полученный приложением по собственному запросу, называется набором данных. Набор данных как объект ведет свое начало от класса TDataSet и наследует его свойства.