數據庫設計和訪問數據庫的PHP代碼中出現的五個常見問題
導語：您可以用很多的方式創建數據庫設計、數據庫訪問和基于數據庫的PHP業務邏輯代碼，但最終一般以錯誤告終。本文說明了數據庫設計和訪問數據庫的PHP代碼中出現的五個常見問題，以及在遇到這些問題時如何修復它們。
問題 1：直接使用 MySQL
一個常見問題是較老的 PHP 代碼直接使用 mysql_ 函數來訪問數據庫。清單 1 展示了如何直接訪問數據庫。
清單 1. access/get.php
�。�?php
function get_user_id( $name )
{
$db = mysql_connect( ’admin’, ’root’, ’passWord’ );
mysql_select_db( ’users’ );
$res = mysql_query( "SELECT id FROM users WHERE login=’".$name."’" );
while( $row = mysql_fetch_array( $res ) ) { $id = $row[0]; }
return $id;
}
var_dump( get_user_id( ’jack’ ) );
?＞
注意使用了 mysql_connect 函數來訪問數據庫。還要注意查詢，其中使用字符串連接來向查詢添加 $name 參數。
該技術有兩個很好的替代方案：PEAR DB 模塊和 PHP Data Objects (PDO) 類。兩者都從特定數據庫選擇提供抽象。因此，您的代碼無需太多調整就可以在 IBM? DB2?、MySQL、PostgreSQL 或者您想要連接到的任何其他數據庫上運行。
使用 PEAR DB 模塊和 PDO 抽象層的另一個價值在于您可以在 SQL 語句中使用 ? 操作符。這樣做可使 SQL 更加易于維護，且可使您的應用程序免受 SQL 注入攻擊。
使用 PEAR DB 的替代代碼如下所示。
清單 2. Access/get_good.php
�。�?php
require_once("DB.php");
function get_user_id( $name )
{
$dsn = ’mysql://root:password@admin/users’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query( ’SELECT id FROM users WHERE login=?’,array( $name ) );
$id = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $id = $row[0]; }
return $id;
}
var_dump( get_user_id( ’jack’ ) );
?＞
注意，所有直接用到 MySQL 的地方都消除了，只有 $dsn 中的數據庫連接字符串除外。此外，我們通過 ? 操作符在 SQL 中使用 $name 變量。然后，查詢的數據通過 query() 方法末尾的 array 被發送進來。
問題 2：不使用自動增量功能
與大多數現代數據庫一樣，MySQL 能夠在每記錄的基礎上創建自動增量惟一標識符。除此之外，我們仍然會看到這樣的代碼，即首先運行一個 SELECT 語句來找到最大的 id，然后將該 id 增 1，并找到一個新記錄。清單 3 展示了一個示例壞模式。
清單 3. Badid.sql
DROP TABLE IF EXISTS users;
CREATE TABLE users (
id MEDIUMINT,
login TEXT,
password TEXT
);
INSERT INTO users VALUES ( 1, ’jack’, ’pass’ );
INSERT INTO users VALUES ( 2, ’joan’, ’pass’ );
INSERT INTO users VALUES ( 1, ’jane’, ’pass’ );
這里的 id 字段被簡單地指定為整數。所以，盡管它應該是惟一的，我們還是可以添加任何值，如 CREATE 語句后面的幾個 INSERT 語句中所示。清單 4 展示了將用戶添加到這種類型的模式的 PHP 代碼。
清單 4. Add_user.php
＜?php
require_once("DB.php");
function add_user( $name, $pass )
{
$rows = array();
$dsn = ’mysql://root:password@admin/bad_badid’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query( "SELECT max(id) FROM users" );
$id = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $id = $row[0]; }
$id += 1;
$sth = $db-＞PRepare( "INSERT INTO users VALUES(?,?,?)" );
$db-＞execute( $sth, array( $id, $name, $pass ) );
return $id;
}
$id = add_user( ’jerry’, ’pass’ );
var_dump( $id );
?＞
add_user.php 中的代碼首先執行一個查詢以找到 id 的最大值。然后文件以 id 值加 1 運行一個 INSERT 語句。該代碼在負載很重的服務器上會在競態條件中失敗。另外，它也效率低下。
那么替代方案是什么呢？使用 MySQL 中的自動增量特性來自動地為每個插入創建惟一的 ID。更新后的模式如下所示。
清單 5. Goodid.php
DROP TABLE IF EXISTS users;
CREATE TABLE users (
id MEDIUMINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
login TEXT NOT NULL,
password TEXT NOT NULL,
PRIMARY KEY( id )
);
INSERT INTO users VALUES ( null, ’jack’, ’pass’ );
INSERT INTO users VALUES ( null, ’joan’, ’pass’ );
INSERT INTO users VALUES ( null, ’jane’, ’pass’ );
我們添加了 NOT NULL 標志來指示字段必須不能為空。我們還添加了 AUTO_INCREMENT 標志來指示字段是自動增量的，添加 PRIMARY KEY 標志來指示那個字段是一個 id。這些更改加快了速度。清單 6 展示了更新后的 PHP 代碼，即將用戶插入表中。
清單 6. Add_user_good.php
�。�?php
require_once("DB.php");
function add_user( $name, $pass )
{
$dsn = ’mysql://root:password@admin/good_genid’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$sth = $db-＞prepare( "INSERT INTO users VALUES(null,?,?)" );
$db-＞execute( $sth, array( $name, $pass ) );
$res = $db-＞query( "SELECT last__id()" );
$id = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $id = $row[0]; }
return $id;
}
$id = add_user( ’jerry’, ’pass’ );
var_dump( $id );
?＞
現在我不是獲得最大的 id 值，而是直接使用 INSERT 語句來插入數據，然后使用 SELECT 語句來檢索最后插入的記錄的 id。該代碼比最初的版本及其相關模式要簡單得多，且效率更高。
問題 3：使用多個數據庫
偶爾，我們會看到一個應用程序中，每個表都在一個單獨的數據庫中。在非常大的數據庫中這樣做是合理的，但是對于一般的應用程序，則不需要這種級別的分割。此外，不能跨數據庫執行關系查詢，這會影響使用關系數據庫的整體思想，更不用說跨多個數據庫管理表會更困難了。 那么，多個數據庫應該是什么樣的呢？首先，您需要一些數據。清單 7 展示了分成 4 個文件的這樣的數據。
清單 7. 數據庫文件
Files.sql:
CREATE TABLE files (
id MEDIUMINT,
user_id MEDIUMINT,
name TEXT,
path TEXT
);
Load_files.sql:
INSERT INTO files VALUES ( 1, 1, ’test1.jpg’, ’files/test1.jpg’ );
INSERT INTO files VALUES ( 2, 1, ’test2.jpg’, ’files/test2.jpg’ );
Users.sql:
DROP TABLE IF EXISTS users;
CREATE TABLE users (
id MEDIUMINT,
login TEXT,
password TEXT
);
Load_users.sql:
INSERT INTO users VALUES ( 1, ’jack’, ’pass’ );
INSERT INTO users VALUES ( 2, ’jon’, ’pass’ );
在這些文件的多數據庫版本中，您應該將 SQL 語句加載到一個數據庫中，然后將 users SQL 語句加載到另一個數據庫中。用于在數據庫中查詢與某個特定用戶相關聯的文件的 PHP 代碼如下所示。
清單 8. Getfiles.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_user( $name )
{
$dsn = ’mysql://root:password@admin/bad_multi1’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query( "SELECT id FROM users WHERE login=?",array( $name ) );
$uid = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $uid = $row[0]; }
return $uid;
}
function get_files( $name )
{
$uid = get_user( $name );
$rows = array();
$dsn = ’mysql://root:password@admin/bad_multi2’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query( "SELECT * FROM files WHERE user_id=?",array( $uid ) );
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $rows[] = $row; }
return $rows;
}
$files = get_files( ’jack’ );
var_dump( $files );
?＞
get_user 函數連接到包含用戶表的數據庫并檢索給定用戶的 ID。get_files 函數連接到文件表并檢索與給定用戶相關聯的文件行。
做所有這些事情的一個更好辦法是將數據加載到一個數據庫中，然后執行查詢，比如下面的查詢。
清單 9. Getfiles_good.php
�。�?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$rows = array();
$dsn = ’mysql://root:password@admin/good_multi’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query("SELECT files.* FROM users, files WHERE
users.login=? AND users.id=files.user_id",
array( $name ) );
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $rows[] = $row; }
return $rows;
}
$files = get_files( ’jack’ );
var_dump( $files );
?＞
該代碼不僅更短，而且也更容易理解和高效。我們不是執行兩個查詢，而是執行一個查詢。
盡管該問題聽起來有些牽強，但是在實踐中我們通�？偨Y出所有的表應該在同一個數據庫中，除非有非常迫不得已的理由。 問題 4：不使用關系
關系數據庫不同于編程語言，它們不具有數組類型。相反，它們使用表之間的關系來創建對象之間的一到多結構，這與數組具有相同的效果。我在應用程序中看到的一個問題是，工程師試圖將數據庫當作編程語言來使用，即通過使用具有逗號分隔的標識符的文本字符串來創建數組。請看下面的模式。
清單 10. Bad.sql
DROP TABLE IF EXISTS files;
CREATE TABLE files (
id MEDIUMINT,
name TEXT,
path TEXT
);
DROP TABLE IF EXISTS users;
CREATE TABLE users (
id MEDIUMINT,
login TEXT,
password TEXT,
files TEXT
);
INSERT INTO files VALUES ( 1, ’test1.jpg’, ’media/test1.jpg’ );
INSERT INTO files VALUES ( 2, ’test1.jpg’, ’media/test1.jpg’ );
INSERT INTO users VALUES ( 1, ’jack’, ’pass’, ’1,2’ );
系統中的一個用戶可以具有多個文件。在編程語言中，應該使用數組來表示與一個用戶相關聯的文件。在本例中，程序員選擇創建一個 files 字段，其中包含一個由逗號分隔的文件 id 列表。要得到一個特定用戶的所有文件的列表，程序員必須首先從用戶表中讀取行，然后解析文件的文本，并為每個文件運行一個單獨的 SELECT 語句。該代碼如下所示。
清單 11. Get.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$dsn = ’mysql://root:password@admin/bad_norel’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$res = $db-＞query( "SELECT files FROM users WHERE login=?",array( $name ) );
$files = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $files = $row[0]; }
$rows = array();
foreach( split( ’,’,$files ) as $file )
{
$res = $db-＞query( "SELECT * FROM files WHERE id=?",
array( $file ) );
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $rows[] = $row; }
}
return $rows;
}
$files = get_files( ’jack’ );
var_dump( $files );
?＞
該技術很慢，難以維護，且沒有很好地利用數據庫。惟一的解決方案是重新架構模式，以將其轉換回到傳統的關系形式，如下所示。
清單 12. Good.sql
DROP TABLE IF EXISTS files;
CREATE TABLE files (
id MEDIUMINT,
user_id MEDIUMINT,
name TEXT,
path TEXT
);
DROP TABLE IF EXISTS users;
CREATE TABLE users (
id MEDIUMINT,
login TEXT,
password TEXT
);
INSERT INTO users VALUES ( 1, ’jack’, ’pass’ );
INSERT INTO files VALUES ( 1, 1, ’test1.jpg’, ’media/test1.jpg’ );
INSERT INTO files VALUES ( 2, 1, ’test1.jpg’, ’media/test1.jpg’ );
這里，每個文件都通過 user_id 函數與文件表中的用戶相關。這可能與任何將多個文件看成數組的人的思想相反。當然，數組不引用其包含的對象 —— 事實上，反之亦然。但是在關系數據庫中，工作原理就是這樣的，并且查詢也因此要快速且簡單得多。清單 13 展示了相應的 PHP 代碼。
清單 13. Get_good.php
�。�?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$dsn = ’mysql://root:password@admin/good_rel’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
$rows = array();
$res = $db-＞query("SELECT files.* FROM users,files WHERE users.login=?
AND users.id=files.user_id",array( $name ) );
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $rows[] = $row; }
return $rows;
}
$files = get_files( ’jack’ );
var_dump( $files );
?＞
這里，我們對數據庫進行一次查詢，以獲得所有的行。代碼不復雜，并且它將數據庫作為其原有的用途使用。
問題 5：n+1 模式
我真不知有多少次看到過這樣的大型應用程序，其中的代碼首先檢索一些實體（比如說客戶），然后來回地一個一個地檢索它們，以得到每個實體的詳細信息。我們將其稱為 n+1 模式，因為查詢要執行這么多次 —— 一次查詢檢索所有實體的列表，然后對于 n 個實體中的每一個執行一次查詢。當 n=10 時這還不成其為問題，但是當 n=100 或 n=1000 時呢？然后肯定會出現低效率問題。清單 14 展示了這種模式的一個例子。
清單 14. Schema.sql
DROP TABLE IF EXISTS authors;
CREATE TABLE authors (
id MEDIUMINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
name TEXT NOT NULL,
PRIMARY KEY ( id )
);
DROP TABLE IF EXISTS books;
CREATE TABLE books (
id MEDIUMINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
author_id MEDIUMINT NOT NULL,
name TEXT NOT NULL,
PRIMARY KEY ( id )
);
INSERT INTO authors VALUES ( null, ’Jack Herrington’ );
INSERT INTO authors VALUES ( null, ’Dave Thomas’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 1, ’Code Generation in Action’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 1, ’Podcasting Hacks’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 1, ’PHP Hacks’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 2, ’Pragmatic Programmer’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 2, ’Ruby on Rails’ );
INSERT INTO books VALUES ( null, 2, ’Programming Ruby’ );
該模式是可靠的，其中沒有任何錯誤。問題在于訪問數據庫以找到一個給定作者的所有書籍的代碼中，如下所示。
清單 15. Get.php
�。�?php
require_once(’DB.php’);
$dsn = ’mysql://root:password@admin/good_books’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
function get_author_id( $name )
{
global $db;
$res = $db-＞query( "SELECT id FROM authors WHERE name=?",array( $name ) );
$id = null;
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $id = $row[0]; }
return $id;
}
function get_books( $id )
{
global $db;
$res = $db-＞query( "SELECT id FROM books WHERE author_id=?",array( $id ) );
$ids = array();
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $ids []= $row[0]; }
return $ids;
}
function get_book( $id )
{
global $db;
$res = $db-＞query( "SELECT * FROM books WHERE id=?", array( $id ) );
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { return $row; }
return null;
}
$author_id = get_author_id( ’Jack Herrington’ );
$books = get_books( $author_id );
foreach( $books as $book_id ) {
$book = get_book( $book_id );
var_dump( $book );
}
?＞
如果您看看下面的代碼，您可能會想，“嘿，這才是真正的清楚明了。” 首先，得到作者 id，然后得到書籍列表，然后得到有關每本書的信息。的確，它很清楚明了，但是其高效嗎？回答是否定的�？纯粗皇菣z索 Jack Herrington 的書籍時要執行多少次查詢。一次獲得 id，另一次獲得書籍列表，然后每本書執行一次查詢。三本書要執行五次查詢！
解決方案是用一個函數來執行大量的查詢，如下所示。
清單 16. Get_good.php
＜?php
require_once(’DB.php’);
$dsn = ’mysql://root:password@admin/good_books’;
$db =& DB::Connect( $dsn, array() );
if (PEAR::isError($db)) { die($db-＞getMessage()); }
function get_books( $name )
{
global $db;
$res = $db-＞query("SELECT books.* FROM authors,books WHERE books.author_id=authors.id AND authors.name=?",
array( $name ) );
$rows = array();
while( $res-＞fetchInto( $row ) ) { $rows []= $row; }
return $rows;
}
$books = get_books( ’Jack Herrington’ );
var_dump( $books );
?＞
現在檢索列表需要一個快速、單個的查詢。這意味著我將很可能必須具有幾個這些類型的具有不同參數的方法，但是實在是沒有選擇。如果您想要具有一個擴展的 PHP 應用程序，那么必須有效地使用數據庫，這意味著更智能的查詢。
本例的問題是它有點太清晰了。通常來說，這些類型的 n+1 或 n*n 問題要微妙得多。并且它們只有在數據庫管理員在系統具有性能問題時在系統上運行查詢剖析器時才會出現。
數據庫設計與數據訪問模式
1.背景介紹
數據庫設計和數據訪問模式是軟件架構和設計的核心領域之一。在現代軟件系統中，數據庫通常是系統的核心組件，負責存儲和管理數據。數據訪問模式則是一種設計模式，用于實現數據庫操作的高效、可靠和可擴展的方式。
在本文中，我們將討論以下主題：
背景介紹
核心概念與聯系
核心算法原理和具體操作步驟以及數學模型公式詳細講解
具體代碼實例和詳細解釋說明
未來發展趨勢與挑戰
附錄常見問題與解答
1.1 數據庫設計的重要性
數據庫設計是軟件開發過程中的關鍵環節，它直接影響到系統的性能、可靠性和可擴展性。數據庫設計涉及到以下幾個方面：
數據模型選擇：選擇合適的數據模型（如關系型數據庫、NoSQL數據庫等）來存儲和管理數據。
數據結構設計：根據數據模型選擇合適的數據結構來存儲數據。
索引和分區：為了提高查詢性能，需要設計合適的索引和分區策略。
數據庫優化：通過查詢優化、索引優化等方式提高數據庫性能。
1.2 數據訪問模式的重要性
數據訪問模式是一種設計模式，它描述了如何實現數據庫操作的高效、可靠和可擴展的方式。數據訪問模式涉及到以下幾個方面：
數據訪問層設計：將數據訪問操作封裝到數據訪問層中，以提高代碼的可維護性和可重用性。
數據訪問策略：根據不同的數據庫類型和操作需求，選擇合適的數據訪問策略（如ORM、ODM等）。
緩存策略：為了提高數據訪問性能，需要設計合適的緩存策略。
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