揭露PHP 應用程式中出現的五個常見資料庫問題—— 包括資料庫模式設計、資料庫存取和使用資料庫的業務邏輯代碼—— 以及它們的解決方案。
如果只有一種方式使用資料庫是正確的…
您可以用很多的方式建立資料庫設計、資料庫存取和基於資料庫的PHP 業務邏輯程式碼，但最終一般以錯誤告終。本文說明了資料庫設計和存取資料庫的PHP 程式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 程式碼直接使用mysql_ 函數來存取資料庫。清單1 展示如何直接存取資料庫。
清單1. Access/get.php
＜?php
function get_user_id( $name )
{
$db = mysql_connect( 'localhost', '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 $id;
}
var_dump( get_user_id( 'jack' ) );
?＞
注意使用了mysql_connect 函數來存取資料庫。還要注意查詢，其中使用字串連接來向查詢添加$name 參數。
此技術有兩個很好的替代方案：PEAR DB 模組和PHP Data Objects (PDO) 類別。兩者都從特定資料庫選擇提供抽象。因此，您的程式碼無需太多調整即可在IBM? DB2?、MySQL、PostgreSQL 或您想要連接到的任何其他資料庫上執行。
使用PEAR DB 模組和PDO 抽象層的另一個價值在於您可以在SQL 語句中使用? 運算子。這樣做可使SQL 更加易於維護，且可使您的應用程式免受SQL 注入攻擊。
使用PEAR DB 的替代程式碼如下所示。
清單2. Access/get_good.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_user_id( $name )
{
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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 中的資料庫連接字串除外。此外，我們透過? 操作符在SQL 中使用$name 變數。然後，查詢的資料透過query() 方法末尾的array 被發送進來。
問題2：不使用自動增量功能
與大多數現代資料庫一樣，MySQL 能夠在每個記錄的基礎上建立自動增量惟一標識符。除此之外，我們仍然會看到這樣的程式碼，即先執行一個SELECT 語句來找出最大的id，然後將該id 增1，並找到一個新記錄。清單3 展示了一個範例壞模式。
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' );
這裡的id 欄位被簡單地指定為整數。所以，儘管它應該是惟一的，我們還是可以加入任何值，如CREATE 語句後面的幾個INSERT 語句中所示。清單4 展示了將使用者新增至這種類型的模式的PHP 程式碼。
清單4. Add_user.php
＜?php
require_once("DB.php");
function add_user( $name, $pass )
{
$rows = array();
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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 中的程式碼先執行一個查詢以找到id 的最大值。然後檔案以id 值加1 運行一個INSERT 語句。該程式碼在負載很重的伺服器上會在競態條件中失敗。另外，它也效率低。
那麼替代方案是什麼呢？使用MySQL 中的自動增量特性來自動地為每個插入建立惟一的ID。更新後的模式如下圖所示。
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' );
我們加入了NOT NULL 標誌來指示欄位必須不能為空。我們也加入了AUTO_INCREMENT 標誌來指示欄位是自動增量的，加入PRIMARY KEY 標誌來指示那個欄位是一個id。這些更改加快了速度。清單6 展示了更新後的PHP 程式碼，即將使用者插入表中。
清單6. Add_user_good.php
＜?php
require_once("DB.php");
function add_user( $name, $pass )
{
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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_insert_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，然後使用SELECT 語句來檢索最後插入的記錄的id。該程式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：使用多個資料庫
偶爾，我們會看到一個應用程式中，每個表都在一個單獨的資料庫中。在非常大的資料庫中這樣做是合理的，但是對於一般的應用程序，則不需要這種級別的分割。此外，不能跨資料庫執行關聯式查詢，這會影響使用關聯式資料庫的整體思想，更不用說跨多個資料庫管理表會更困難了。 那麼，多個資料庫應該是什麼樣的呢？首先，您需要一些數據。清單7 展示了分成4 個文件的這樣的資料。
清單7.資料庫檔案
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' );
在這些檔案的多資料庫版本中，您應該將SQL 語句載入到一個資料庫中，然後將users SQL 語句載入到另一個資料庫中。用於在資料庫中查詢與某個特定使用者相關聯的檔案的PHP 程式碼如下所示。
清單8. Getfiles.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_user( $name )
{
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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@localhost/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 函數連接到包含使用者表的資料庫並擷取給定使用者的ID。 get_files 函數連接到文件表並檢索與給定使用者相關聯的文件行。
做所有這些事情的一個更好方法是將資料載入到一個資料庫中，然後執行查詢，例如下面的查詢。
清單9. Getfiles_good.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$rows = array();
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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 );
?＞
該程式碼不僅更短，而且更容易理解和高效。我們不是執行兩個查詢，而是執行一個查詢。
儘管這個問題聽起來有些牽強，但是在實務上我們通常總結出所有的表格應該在同一個資料庫中，除非有非常迫不得已的理由。
問題4：不使用關聯式
資料庫不同於程式語言，它們不具有陣列類型。相反，它們使用表之間的關係來創建物件之間的一到多結構，這與數組具有相同的效果。我在應用程式中看到的一個問題是，工程師試圖將資料庫當作程式語言來使用，即透過使用具有逗號分隔的標識符的文字字串來建立陣列。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' );
系統中的一個使用者可以擁有多個文件。在程式語言中，應該使用陣列來表示與一個使用者相關聯的檔案。在本例中，程式設計師選擇建立一個files 字段，其中包含一個由逗號分隔的文件id 清單。要得到一個特定使用者的所有檔案的列表，程式設計師必須先從使用者表中讀取行，然後解析檔案的文本，並為每個檔案執行一個單獨的SELECT 語句。程式碼如下所示。
清單11. Get.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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，且沒有很好地利用資料庫。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係形式，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' );
這裡，每個檔案都透過user_id 函數與檔案表中的使用者相關。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物件—— 事實上，反之亦然。但是在關係資料庫中，工作原理就是這樣的，查詢也因此要快速且簡單得多。清單13 展示了對應的PHP 程式碼。
清單13. Get_good.php
＜?php
require_once("DB.php");
function get_files( $name )
{
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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 );
?＞
這裡，我們對資料庫進行一次查詢，以獲得所有的行。程式碼不複雜，並且它將資料庫作為其原始的用途。
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），然後來回地一個一個地檢索它們，以獲得每個實體的詳細資訊。我們稱之為n+1 模式，因為查詢要執行這麼多次－ 一次查詢會擷取所有實體的列表，然後對於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？然後一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。問題在於訪問資料庫以找到一個給定作者的所有書籍的程式碼中，如下所示。
清單15. Get.php
＜?php
require_once('DB.php');
$dsn = 'mysql://root:password@localhost/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，然後得到書籍列表，然後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。看看只是檢索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，然後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@localhost/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、單一的查詢。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，那麼必須有效地使用資料庫，這意味著更聰明的查詢。
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。並且它們只有在資料庫管理員在系統具有效能問題時在系統上執行查詢剖析器時才會出現。
結束語
資料庫是強大的工具，就跟所有強大的工具一樣，如果您不知道如何正確地使用就會濫用它們。識別和解決這些問題的訣竅是更好地理解底層技術。長期以來，我老聽到業務邏輯編寫人員抱怨，他們不想要必須理解資料庫或SQL 程式碼。他們把資料庫當成對象使用，並疑惑效能為什麼如此之差。
他們沒有意識到，理解SQL 對於將資料庫從一個困難的必需品轉換成強大的聯盟是多麼重要。如果您每天使用資料庫，但不熟悉SQL，那麼請閱讀The Art of SQL，這本書寫得很好，實踐性也很強，可以引導您基本上了解資料庫。