揭露 PHP 應用程序中出現的五個常見數據庫問題 —— 包括數據庫模式設計、數據庫訪問和使用數據庫的業務邏輯代碼 —— 以及它們的解決方案。
如果只有一種 方式使用數據庫是正確的……
您可以用很多的方式創建數據庫設計、數據庫訪問和基於數據庫的 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 展示瞭如何直接訪問數據庫。
以下爲引用的內容：
<?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' ) );
?>
清單 1. Access/get.php
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，但是對於一般的應用程序，則不需要這種級別的分割。此外，不能跨數據庫執行關係查詢，這會影響使用關係數據庫的整體思想，更不用說跨多個數據庫管理表會更困難了。
那麼，多個數據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 個文件的這樣的數據。
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' );
清單 7. 數據庫文件
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，然後將 users SQL 語句加載到另一個數據庫中。用於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。
<?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 );
?>
清單 8. Getfiles.php
get_user 函數連接到包含用戶表的數據庫並檢索給定用戶的 ID。get_files 函數連接到文件表並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，然後執行查詢，比如下面的查詢。
<?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 );
?>
清單 9. Getfiles_good.php
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。
儘管該問題聽起來有些牽強，但是在實踐中我們通常總結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：不使用關係
關係數據庫不同於編程語言，它們不具有數組類型。相反，它們使用表之間的關係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。
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' );
清單 10. Bad.sql
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，然後解析文件的文本，併爲每個文件運行一個單獨的 SELECT 語句。該代碼如下所示。
<?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 );
?>
清單 11. Get.php
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係形式，如下所示。
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' );
清單 12. Good.sql
這裏，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。但是在關係數據庫中，工作原理就是這樣的，並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。
<?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 );
?>
清單 13. Get_good.php
這裏，我們對數據庫進行一次查詢，以獲得所有的行。代碼不復雜，並且它將數據庫作爲其原有的用途使用。
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），然後來回地一個一個地檢索它們，以得到每個實體的詳細信息。我們將其稱爲 n+1 模式，因爲查詢要執行這麼多次 —— 一次查詢檢索所有實體的列表，然後對於 n 個實體中的每一個執行一次查詢。當 n=10 時這還不成其爲問題，但是當 n=100 或 n=1000 時呢？然後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。
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' );
清單 14. Schema.sql
該模式是可靠的，其中沒有任何錯誤。問題在於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。
<?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 );
}
?>
清單 15. Get.php
如果您看看下面的代碼，您可能會想，“嘿，這纔是真正的清楚明瞭。” 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，它很清楚明瞭，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。
<?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 );
?>
清單 16. Get_good.php
現在檢索列表需要一個快速、單個的查詢。這意味着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數據庫，這意味着更智能的查詢。
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。並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纔會出現。
結束語
數據庫是強大的工具，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數據庫或 SQL 代碼。他們把數據庫當成對象使用，並疑惑性能爲什麼如此之差。
他們沒有認識到，理解 SQL 對於將數據庫從一個困難的必需品轉換成強大的聯盟是多麼重要。如果您每天使用數據庫，但是不熟悉 SQL，那麼請閱讀 The Art of SQL，這本書寫得很好，實踐性也很強，可以指導您基本瞭解數據庫。
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於您可以在 SQL 語句中使用 ? 操作符。這樣做可使 SQL 更加易於維護，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。
以下爲引用的內容：
<?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' ) );
?>
清單 2. Access/get_good.php
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。然後，查詢的數據通過 query() 方法末尾的 array 被髮送進來。
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，然後將該 id 增 1，並找到一個新記錄。清單 3 展示了一個示例壞模式。
以下爲引用的內容：
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' );
清單 3. Badid.sql
這裏的 id 字段被簡單地指定爲整數。所以，儘管它應該是惟一的，我們還是可以添加任何值，如 CREATE 語句後面的幾個 INSERT 語句中所示。清單 4 展示了將用戶添加到這種類型的模式的 PHP 代碼。
以下爲引用的內容：
<?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 );
?>
清單 4. Add_user.php
add_user.php 中的代碼首先執行一個查詢以找到 id 的最大值。然後文件以 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。
那麼替代方案是什麼呢?使用 MySQL 中的自動增量特性來自動地爲每個插入創建惟一的 ID。更新後的模式如下所示。
以下爲引用的內容：
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' );
清單 5. Goodid.php
我們添加了 NOT NULL 標誌來指示字段必須不能爲空。我們還添加了 AUTO_INCREMENT 標誌來指示字段是自動增量的，添加 PRIMARY KEY 標誌來指示那個字段是一個 id。這些更改加快了速度。清單 6 展示了更新後的 PHP 代碼，即將用戶插入表中。
以下爲引用的內容：
<?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 );
?>
清單 6. Add_user_good.php
現在檢索列表需要一個快速、單個的查詢。這意味着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數據庫，這意味着更智能的查詢。
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。並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纔會出現。
