「筆記」- 何謂資料庫系統
程式海無涯，聽說永遠學不完，那我只好一點一點把它們寫下來囉！
資料庫概念
下列我們以日常使用個人通訊錄的案例來介紹資料庫概念。
- 資料 Data：個人筆記本
- 資料表 Data Table：
- 資料表名稱 Table Name：如個人通訊錄
- 欄 column：代表一種資料屬性或是資料欄位，同時，資料皆具備相同資料型別，如「電話」欄位。
- 列 row：代表某一筆資料紀錄（Record），完整呈現一筆資料的內容，如「張大寶 0932–345–678 admin3@gmail.com」
- 格子 cell：代表某一筆資料的某一個屬性的值 Value，如「0912–345–678」
資料型別與代表意義
資料型別共有六種，分別為字串 (string)、文字段落 (text)、整數 (integer)、浮點數 (float)、日期時間 (datetime)和布林值 (boolean)。
而相同內容可能代表不同的意涵，如同「23」這個數字，他可以代表是一個數字、價格、溫度、甚至是時間。
前面介紹了資料庫和資料型別後，接下來，讓我們來說明何謂資料庫系統。
為什麼需要資料庫系統
回想小時候，當時不像現在人手一支手機，隨時想打給誰就打給誰，甚至只要告訴 Siri 「打給 XXX 」，他就會自動幫你撥出電話了。
因此，當時我總是善用自己的腦袋，把每個人的手機背起來，需要揪團打球時，就會立馬從腦海中調出朋友的電話號碼來聯繫，縱使記憶力超強，但長期來看卻不是個最好的做法，也很難把電話資料共享給其他人使用，就算把資料記錄在紙本上，也不容易保存和快速查找。
而在程式世界裡，常見資料的應用，如變數 (variables)、陣列 (array)、與物件 (object)，它們都有各自不同的方法。若是跟一個單純的 Text 文字檔比較，有邏輯的資料結構可以讓我們更有效率來管理與處理資料，但當我們關上應用程式之後，它們所處理的資料就會從電腦的記憶體中消失。
此時，我們會需要一個工具，不僅能長期存放我們需要應用的資料，也方便隨時查詢與管理資料，而這個工具就是資料庫系統。
資料庫系統
談到資料庫，我們可以拆解成「資料庫」和「資料庫系統」。
最直覺的解釋，資料庫 (database) 就是儲存資料的地方，也可以理解為多個資料表的集合，如下圖：
此外，若要有效率地使用與管理資料，我們還需要一套資料庫管理系統 (database management system，簡稱 DBMS)，作為使用者（或是應用程式）與資料庫之間溝通的平台，如下圖：
圖書館案例
資料庫與資料庫系統的關係，如同圖書館與圖書館管理系統的關係一樣，我們進到圖書館之後，可以看到滿山滿谷的書籍。
不過，若遇到我們只想要找特定一本書時，那可是如同海底撈針般的困難，因此，圖書館管理系統這時候就會派上用法了，我們可以善用它幫助我們更快速找到我們需要的書籍。
OK，到目前為止我們知道為什麼需要資料庫系統，接下來，我們會著重在「關聯式資料庫」與「非關聯式資料庫」的介紹。
#1 關聯式資料庫
關聯式資料庫是目前最多軟體開發者使用的資料庫系統，主要是關聯式資料庫使用簡單，穩定度高，也有很多企業開放支援 SQL 的軟體可供使用，常見如 MySQL、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、SQLite。
關聯式資料庫的三個特質：
1) 資料是以一個或是多個資料表 (table) 的方式存放
在關聯式資料庫裡，每一筆資料都是在 table 中的一個 record，然後再把不同的 table 集合起來，就成為一個關聯式資料庫。
如同一個電商網站中，通常會有賣家、商品、分類、使用者和交易紀錄等資料表 Table，負責紀錄不同的資料，彼此之間也會也有不同的關聯。
2）資料之間有明確的關聯
關聯式資料庫一般都用來儲存結構化的資料，而資料之間大多會有清楚的關聯。
若以 To-do List 專案舉例，我們則會以 table 資料表來存放 todo 跟 user 這兩種資料，並在兩個資料表之間，設定「使用者擁有 todo」這個關聯。
3）關聯式資料庫是以 SQL 語言操作
SQL (Structured Query Language 結構化查詢語言) 是一種專門用來管理與查詢關聯式資料庫的程式語言。
透過 SQL，我們能在關聯式資料庫裡新增、查詢、更新和刪除資料，同時也能建立和修改資料庫模式，語法簡單直接，一切都是以資料為主角去思考。
#2 非關聯式資料庫
前面說到，關聯式資料庫是最多開發者使用的資料庫系統，那麼還有什麼其他的資料庫系統呢？讓我們來聊聊 NoSQL 資料庫，常見為 mongoDB。
緣起
隨著手機和互聯網的普及，網路流量大幅地增長，加上互聯網也進入「使用者生產內容 (user generated content)」為主流的時代。
對於 Youtube、Facebook 這些社交網站來說，每分每秒需要處理的資料量是過去一般網站的非常多倍，而從使用者的角度來看，他們在這些平台上對於資料的需求也跟過去不太一樣。
過去使用者在網上購物或投資交易時，會要求資料是無錯誤、穩定、以及即時同步，但到了社群媒體興盛的時代，使用者渴望與資料進行更多互動，例如留言、標籤 (tags) ，加上資料內容也沒有明確的結構，例如使用者的 po 文與留言。
所以資料庫的主要功能，從過去「能夠無錯誤地同步處理結構清楚的資料」需求，逐步演變為「能夠處理快速且大量產生的資料，但不需要即時同步，也有空間容忍錯誤」的需求。
因此，為了呼應這個需求，NoSQL 資料庫就隨之興起了。
NoSQL 的兩大特性：
1） 彈性高，不限定於「關聯式資料庫」的做法
NoSQL 資料庫通常不使用關聯模型，也不需要固定的結構 (也就是 schema-free)，但有需要時， NoSQL 也可以使用關聯模型與 schema。
NoSQL 將聚集後的資料，作為儲存的最小單位，透過縝密豐富的資料結構，有利於將資料分散到多個節點。
比起資料關聯，NoSQL 更關注資料所代表的人（例如使用者）與物（例如一篇分享在社交平台上的文章）的「狀態」變動，例如文章被分享、按讚等。
2） 不講求資料同步，只求最後結果一致
讓我們先看一個適合使用 SQL 的情境
如果我們今天要匯出一筆款項給商家，那麼當款項從我們的帳戶匯出後，系統一定要同步「帳戶已經扣除這筆款項」這個訊息，不然款項可能會被重複扣除，或者其他系統會誤以為我們帳戶的結餘跟匯款前一樣。
至於適合 NoSQL，所謂不講求資料同步，只求結果一致的情境是什麼呢
假設我們要來處理一篇在 Facebook 上的 po 文有多少人按讚時，這個訊息的準確性就不是非常重要。
當一篇文章獲得第 100 個按讚時，某些使用者可能會馬上看到新的數字，但部分使用者可能要隔數十秒後才看到按讚數從 99 轉到 100。這種延誤，並不會造成什麼嚴重的問題。
因此，而對 Facebook 來說，更重要的是如何能在一定的成本之下處理大量的數據。
結語
透過認識資料庫系統，我們了解資料庫有分成「關聯式資料庫」和「非關聯式資料庫」，而兩者都有各自的特性，至於要使用哪一種，則取決你的需求是什麼。
OS: 筆者某天和工程師朋友碰面時，也稍微聊了過往產品所使用的資料庫系統，縱使還沒有太多的經驗，但終於能聊上一點內容，也是蠻開心的！
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