Базы данных и XML

Введение в работу с базами данных

Большинство приложений работают с базами данных. Любой программист из крупной компании подтвердит, что роль баз данных в мире вычислительных технологий очень велика. Обладая умением оперировать с базами данных, можно создавать самые разнообразные и действительно полезные приложения.

Возможно, у вас на компьютере уже установлена система управления базами данных, например, Microsoft Access. Лучшая альтернатива – это Microsoft SQL Server Express Edition, с помощью которого вы научитесь работать с базами данных SQL Server, используемыми во многих крупнейших компаниях по всему миру. SQL Server Express включен в пакет установки Visual C# Express, так что, скорее всего, на вашем компьютере он уже установлен.

Для работы с базами данных в библиотеке .NET Framework предусмотрены классы пространства имен System.Data. База данных в корне отличается от таких объектов, как изображения или документы текстовых редакторов, которые часто называют неструктурированными. Информация в базе данных структурирована и обычно хранится в таблицах, а каждая таблица состоит из строк и столбцов.

В программировании строки называют записями, а столбцы задают поля записи. Столбец таблицы определяет тип данных, хранимых в поле записи.

Ниже представлена таблица базы данных, содержащая информацию о планетах. Она имеет следующие столбцы: PlanetName (название планеты), DistanceFromSun (расстояние до Солнца) и Inhabitants (обитатели).

Из таблицы видно, что, например, Венера находится на расстоянии 108 200 тысяч километров от Солнца, а существа, ее населяющие, называются венериане.

Вот еще одна таблица, в которой содержатся сведения о ежегодной численности обитателей разных планет.

Эта совершенно секретная информация, нигде ранее не обнародованная, была получена с инопланетного звездолета, потерпевшего крушение в самой глубине пустыни Гоби. Иметь возможность ознакомиться с ней – большая честь. Очевидно, представители инопланетной цивилизации тоже используют базы данных SQL Server, что и позволило нам привести эти сведения в качестве примера.

Если продолжить разговор о Венере, то, обратите внимание, что в 2008 г. на Венере обитало 25 венериан, а через год, вероятно, в результате извержений вулканов, их осталось всего трое.

Не следует путать базы данных с электронными таблицами. Хотя способ представления данных в электронных таблицах внешне похож на тот, что использовался в приведенных выше примерах, обработка данных происходит в них иначе.

Язык SQL

Существует множество разнообразных систем управления базами данных: Microsoft Access, Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, Informix, mySQL, и это далеко не полный список. А нам необходимо обратиться к базе данных из программы на языке C# и "объяснить" ей, что мы ищем.

Проще всего включить в код C# фрагмент на "языке базы данных", с помощью которого выполняется запрос к базе данных на получение нужных столбцов и строк.

(По правде говоря, существует еще и промежуточный уровень – ADO.NET, но сейчас мы не станем заострять на нем внимание.)

Много лет назад специалисты по базам данных договорились об использовании "единого языка баз данных", который понимали бы большинство существующих баз данных. Они назвали его SQL (от англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов). Не следует путать язык SQL с системой управления базами данных SQL Server, разработанной корпорацией Microsoft. Язык SQL поддерживают системы управления базами данных (СУБД), выпускаемые самыми разными производителями.

Приступая к разговору о том, как использовать C# при работе с базами данных, сначала познакомимся с основами языка SQL. Ниже приведены примеры операторов на языке SQL и описывается результат их выполнения.

Основными командами SQL являются:

Приведем примеры каждой команды.

Как правило, оператор SELECT записывается следующим образом:

SELECT <имена извлекаемых столбцов>
FROM <имена одной или нескольких таблиц базы данных>
WHERE <условие выбора>

Рассмотрим пример выбора данных оператором SELECT:

SELECT * FROM PLANET

Символ звездочка * означает выбор всех столбцов таблицы. Поэтому данный оператор вернет из базы данных всю таблицу Planet со всеми строками и столбцами.

Рассмотрим оператор

SELECT PlanetName, Inhabitants FROM PLANET

Этот запрос возвращает столбцы PlanetName и Inhabitants со всеми строками из таблицы PLANET.

Запрос

SELECT PlanetName, Inhabitants FROM PLANET
WHERE PlanetName='Венера'

возвращает столбцы PlanetName и Inhabitants из таблицы PLANET. В результат его выполнения будут включены только те строки, которые содержат значение Венера в столбце PlanetName.

Запрос:

SELECT PlanetName, Population FROM POPULATION
WHERE Population<100000

возвращает из таблицы POPULATION строки столбцов PlanetName и Population, для которых значение столбца Population меньше 100000.

Как правило, оператор INSERT записывается следующим образом:

INSERT INTO <таблица базы данных, к которой добавляются строки>
(<названия столбцов, в которые будут добавляться значения>)
VALUES (<значения, которые будут вставлены в указанные столбцы>)

Пример:

INSERT INTO PLANET (PlanetName, DistanceFromSun, Inhabitants)
VALUES (Флафф, 23500000, 'Флаффиане')

Оператор INSERT добавляет в таблицу PLANET новую строку. Он не возвращает какого-либо результата в программу, но после его выполнения таблица примет вот такой вид:

Оператор UPDATE записывается следующим образом:

UPDATE <таблица базы данных, в которую вносятся изменения>
SET <названия столбцов, в которые необходимо внести изменения> = <новые значения>
WHERE <условия>

Пример:

UPDATE PLANET SET PlanetName= 'Стафф', Inhabitants='Стаффиане' WHERE PlanetName='Флафф'

Оператор изменяет некоторые значения в той строке, где столбец PlanetName имеет значение "Флафф". Результат выполнения операции программе не возвращается, но таблица примет вот такой вид:

Связи и объединение таблиц базы данных

Если рассмотреть таблицы внимательно, то можно заметить, что между таблицами PLANET и POPULATION существует связь: и в той и в другой есть столбец с именем PlanetName, который связывает обе таблицы. Благодаря этой связи можно собрать всю информацию об определенной планете.

Например, можно выбрать из обеих таблиц все строки, касающиеся Венеры:

А затем объединить полученные данные в одну большую таблицу:

SELECT *
FROM PLANET INNER JOIN POPULATION ON PLANET.PlanetName=POPULATION.planetName
WHERE PlanetName='Венера'

Особенности разных СУБД

При работе с определенной СУБД необходимо учитывать ее особенности. С этой целью вводится понятие "провайдер данных" – у каждой СУБД он свой. С точки зрения программиста провайдер данных — это набор классов, обеспечивающих связь с базой и осуществляющих доступ к данным. Так, например, за связь с базой данных Microsoft SQL Server отвечает класс SqlConnection, а за связь с базой данных Access — OleDbConnection. Первый является частью провайдера данных SQLDataProvider, второй — провайдера данных OLEDbProvider.

Программный код меняется в зависимости от того, с какой базой предстоит работать. Для демонстрации возможностей использования баз данных, работающих под управлением различных СУБД, мы создали базу данных Planets в Microsoft SQL Server и в Access. Поскольку формат базы данных в Access 2007 отличается от формата, принятого в предыдущих версиях, реализация выполнена для версий Access 2007 и Access 2003. Естественно, что все особенности построения баз данных находят отражение в программном коде.

Три варианта базы данных Planets помещены в каталог с именем databases. Файлы Planets.mdf и Planets.ldf, задают базу данных SQL Server, файл Planets.accdb создан для базы данных Access 2007, а Planets.mdb — для базы данных Access 2003.

В программном коде указывается путь к файлам базы данных, поэтому папка databases должна находиться в том же каталоге, где находится программа, задающая решение, — в нашем случае это файл Examples.sln.

При работе с базой данных SQL Server программный код зависит от того, с какой версией СУБД приходится работать — с Microsoft SQL Server или Microsoft SQL Server Express Edition.

В приведенном ниже примере показаны четыре возможных варианта работы:

Три варианта закомментированы, а один готов к использованию, в данном тексте это вариант работы с Microsoft SQL Server. В зависимости от того, что установлено на компьютере читателя, следует нужный вариант раскомментировать, а ненужный — закомментировать.

У большинства пользователей на компьютерах установлен комплект Microsoft Office, возможно, в нем имеется и приложение Access, так что для начала можно поработать с базами данных, подготовленными в этом приложении.

Когда вам понадобятся более широкие возможности программирования, мы рекомендуем вам установить SQL Server Express. К тому же умение работать с SQL Server гораздо выше ценится в деловой сфере, и чем скорее вы освоите этот инструмент, тем лучше. Загрузить его можно бесплатно с сайта Microsoft: http://www.microsoft.com/.

Обращение к базам данных из программы, написанной на языке C#

Далее в трех примерах программ на C# мы будем использовать классы Connection, Command, DataReader, DataAdapter. Префиксы Sql и OleDb указывают на то, с каким вариантом базы данных Planets мы работаем.

Пример программы 4.1

Следующая программа подключается к базе данных и посылает ей SQL-запрос. Затем выполняется несколько циклов получения результата запроса, после чего полученные результаты передаются в элемент управления ListBox и отображаются в списке.

using System.Windows.Forms;
using System.Data;
// Пространство имен для работы с базами данных SQL Server
using System.Data.SqlClient;
using System.Drawing;
// Пространство имен для работы с базами данных Access
using System.Data.OleDb;
class SimpleDataAccess : Form
{
  public SimpleDataAccess()
    {
      // Указываем заголовок окна
      this.Text = "Работа с базой данных. Чтение данных.";
      // Добавляем элементы управления - метку и список
      Label labelCaption = new Label();
      labelCaption.Text = "Планеты солнечной системы!";
      labelCaption.Location = new Point(30, 10);
      labelCaption.Width = 200;
      labelCaption.Parent = this;
      
      ListBox listPlanets = new ListBox();
      listPlanets.Location = new Point(30, 50);
      listPlanets.Width = 100;
      listPlanets.Parent = this;
      
      // Формируем запрос к базе данных -
      //запрашиваем информацию о планетах
      string sql = "SELECT * FROM PLANET";
      string connectionString;
      
      /*
      //Вариант 1
      // Подключаемся к базе данных SQL Server Express Edition
      
      // Указываем физический путь к базе данных PLANETS
      string dbLocation =
      ("../../../databases/planets.mdf");
      
      connectionString = @"data source=.\SQLEXPRESS;" +
      "User Instance=true;Integrated Security=SSPI;" +
      "AttachDBFilename=" + dbLocation;
      SqlConnection connection1 = new SqlConnection(connectionString);
      */
      
      //Вариант 2
      // Подключаемся к базе данных SQL Server 2005
      connectionString =
        "data source = localhost; Initial Catalog = Planets;" +
          "Integrated Security = SSPI";
      SqlConnection connection1 = new SqlConnection(connectionString);
      
      //Открываем соединение
      connection1.Open();
      
      SqlCommand command1 = new SqlCommand(sql, connection1);
      SqlDataReader dataReader1 = command1.ExecuteReader();
      // Организуем циклический перебор полученных записей
      //и выводим название каждой планеты в список
      while (dataReader1.Read())
      {
        listPlanets.Items.Add(dataReader1["PlanetName"]);
      }
      
      // Очистка
      dataReader1.Close();
      connection1.Close();
      /*
      
      //Вариант 3. Связывание с базой данных Access 2003 - *.mdb
      connectionString = "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;" +
        @"Data Source= ../../../databases/planets.mdb";
      
      //Вариант 4. Связывание с базой данных Access 2007 - *.accdb
      connectionString = "Provider=Microsoft.Ace.OLEDB.12.0;" +
        @"Data Source= ../../../databases/planets.accdb";
      
      OleDbConnection connection = new OleDbConnection(connectionString);
      connection.Open();
      OleDbCommand command = new OleDbCommand(sql, connection);
      OleDbDataReader dataReader = command.ExecuteReader();
      
      // Организуем циклический перебор полученных записей
      //и выводим название каждой планеты в список
      while (dataReader.Read())
      {
        listPlanets.Items.Add(dataReader["PlanetName"]);
      }
      
      // Очистка
      dataReader.Close();
      connection.Close();
      * */      
    }
    
    static void Main()
    {
      // Создаем и запускаем форму
      Application.Run(new SimpleDataAccess());
    }
}

Пример программы 4.2

В этой программе на экран выводится несколько столбцов данных. Для их представления мы воспользуемся элементом DataGridView.

Программа выполняет тот же запрос, что и в предыдущем примере, но помещает результат в объект DataSet, который подключается к элементу управления DataGridView, а тот автоматически отображает все данные.

Подключение источника данных к визуальному элементу управления называется привязкой, или связыванием данных.

using System.Windows.Forms;
using System.Data;
// Пространство имен для работы с базами данных SQL Server
using System.Data.SqlClient;
using System.Drawing;
// Пространство имен для работы с базами данных Access
using System.Data.OleDb;
class DataInGrid : Form
{
  public DataInGrid()
  {
    //Изменяем размеры формы
    this.Width = 450;
    this.Height = 400;
    
    // Указываем заголовок окна
    this.Text = "Одностороннее связывание:" +
      " база данных и элемент Grid.";
    // Добавляем элементы управления - метку и таблицу
    Label labelCaption = new Label();
    labelCaption.Text = "Планеты солнечной системы!";
    labelCaption.Location = new Point(60, 10);
    labelCaption.Width = 200;
    labelCaption.Parent = this;
    
    // Добавляем элемент DataGridView на форму
    
    DataGridView dataGridView1 = new DataGridView();
    dataGridView1.Width = 350;
    dataGridView1.Height = 250;
    dataGridView1.Location = new Point(20, 50);
    dataGridView1.DataMember = "Table";
    dataGridView1.AutoResizeColumns();
    this.Controls.Add(dataGridView1);
    
    // Формируем запрос к базе данных -
    //запрашиваем информацию о планетах
    string sql = "SELECT * FROM PLANET";
    string connectionString;
    // DataSet сохраняет данные в памяти
    //данные хранятся в виде таблиц данных DataTable
    DataSet dataSet1 = new DataSet();
    
    /*
    //Вариант 1
    // Подключаемся к базе данных SQL Server Express Edition
    // Указываем физический путь к базе данных PLANETS
    string dbLocation =
    ("../../../databases/planets.mdf");
    
    connectionString = @"data source=.\SQLEXPRESS;" +
        "User Instance=true;Integrated Security=SSPI;" +
      "AttachDBFilename=" + dbLocation;
    SqlConnection connection1 = new SqlConnection(connectionString);
    */
    /*
    //Вариант 2
    // Подключаемся к базе данных SQL Server 2005
    connectionString =
      "data source = localhost; Initial Catalog = Planets;" +
        "Integrated Security = SSPI";
    SqlConnection connection1 = new SqlConnection(connectionString);
    
    //Открываем соединение
    connection1.Open();
    
    // DataAdapter - посредник между базой данных и DataSet
    SqlDataAdapter sqlDataAdapter1 = new SqlDataAdapter();
    
    // Создаем объект DataAdapter,
    //передаем ему данные запроса
    sqlDataAdapter1.SelectCommand =
    new SqlCommand(sql, connection1);
    
    // Данные из адаптера поступают в DataSet
    sqlDataAdapter1.Fill(dataSet1);
    
    // Связываем данные с элементом DataGridView
    DataGridView1.DataSource = dataSet1;
    
    // Очистка
    connection1.Close();
    * */
    
    /*
    //Вариант 3. Связывание с базой данных Access 2003 - *.mdb
    connectionString = "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;" +
      @"Data Source= ../../../databases/planets.mdb";
    
    */
    //Вариант 4. Связывание с базой данных Access 2007 - *.accdb
    connectionString = "Provider=Microsoft.Ace.OLEDB.12.0;" +
      @"Data Source= ../../../databases/planets.accdb";
    
    OleDbConnection connection = new OleDbConnection(connectionString);
    connection.Open();
    
    OleDbDataAdapter dataAdapter = new OleDbDataAdapter();
    dataAdapter.SelectCommand = new OleDbCommand(sql, connection);
    
    dataAdapter.Fill(dataSet1);
    dataGridView1.DataSource = dataSet1;
    
    // Очистка
    connection.Close();
  }
  static void Main()
  {
    // Создаем и запускаем форму
    Application.Run(new DataInGrid());
  }
}