SQLite教程（一）：SQLite数据库介绍

2024.05.01

    一、简介：
        SQLite是目前最流行的开源嵌入式数据库，和很多其他嵌入式存储引擎相比(NoSQL)，如BerkeleyDB、MemBASE等，SQLite可以很好的支持关系型数据库所具备的一些基本特征，如标准SQL语法、事务、数据表和索引等。事实上，尽管SQLite拥有诸多关系型数据库的基本特征，然而由于应用场景的不同，它们之间并没有更多的可比性。下面我们将列举一下SQLite的主要特征：
        1). 管理简单，甚至可以认为无需管理。
        2). 操作方便，SQLite生成的数据库文件可以在各个平台无缝移植。
        3). 可以非常方便的以多种形式嵌入到其他应用程序中，如静态库、动态库等。
        4). 易于维护。
        综上所述，SQLite的主要优势在于灵巧、快速和可靠性高。SQLite的设计者们为了达到这一目标，在功能上作出了很多关键性的取舍，与此同时，也失去了一些对RDBMS关键性功能的支持，如高并发、细粒度访问控制(如行级锁)、丰富的内置函数、存储过程和复杂的SQL语句等。正是因为这些功能的牺牲才换来了简单，而简单又换来了高效性和高可靠性。

    二、SQLite的主要优点：
        1. 一致性的文件格式：
        在SQLite的官方文档中是这样解释的，我们不要将SQLite与Oracle或PostgreSQL去比较，而是应该将它看做fopen和fwrite。与我们自定义格式的数据文件相比，SQLite不仅提供了很好的移植性，如大端小端、32/64位等平台相关问题，而且还提供了数据访问的高效性，如基于某些信息建立索引，从而提高访问或排序该类数据的性能，SQLite提供的事务功能，也是在操作普通文件时无法有效保证的。

        2. 在嵌入式或移动设备上的应用：
        由于SQLite在运行时占用的资源较少，而且无需任何管理开销，因此对于PDA、智能手机等移动设备来说，SQLite的优势毋庸置疑。

        3. 内部数据库：
        在有些应用场景中，我们需要为插入到数据库服务器中的数据进行数据过滤或数据清理，以保证最终插入到数据库服务器中的数据有效性。有的时候，数据是否有效，不能通过单一一条记录来进行判断，而是需要和之前一小段时间的历史数据进行特殊的计算，再通过计算的结果判断当前的数据是否合法。在这种应用中，我们可以用SQLite缓冲这部分历史数据。还有一种简单的场景也适用于SQLite，即统计数据的预计算。比如我们正在运行数据实时采集的服务程序，我们可能需要将每10秒的数据汇总后，形成每小时的统计数据，该统计数据可以极大的减少用户查询时的数据量，从而大幅提高前端程序的查询效率。在这种应用中，我们可以将1小时内的采集数据均缓存在SQLite中，在达到整点时，计算缓存数据后清空该数据。

        4. 数据分析：
        可以充分利用SQLite提供SQL特征，完成简单的数据统计分析的功能。这一点是CSV文件无法比拟的。

        5. 产品Demo和测试：
        在需要给客户进行Demo时，可以使用SQLite作为我们的后台数据库，和其他关系型数据库相比，使用SQLite减少了大量的系统部署时间。对于产品的功能性测试而言，SQLite也可以起到相同的作用。

    三、和RDBMS相比SQLite的一些劣势：
        1. C/S应用：
        如果你有多个客户端需要同时访问数据库中的数据，特别是他们之间的数据操作是需要通过网络传输来完成的。在这种情况下，不应该选择SQLite。由于SQLite的数据管理机制更多的依赖于OS的文件系统，因此在这种操作下其效率较低。

        2. 数据量较大：
        受限于操作系统的文件系统，在处理大数据量时，其效率较低。对于超大数据量的存储，甚至不能提供支持。

        3. 高并发：
        由于SQLite仅仅提供了粒度很粗的数据锁，如读写锁，因此在每次加锁操作中都会有大量的数据被锁住，即使仅有极小部分的数据会被访问。换句话说，我们可以认为SQLite只是提供了表级锁，没有提供行级锁。在这种同步机制下，并发性能很难高效。

    四、个性化特征：
        1. 零配置：
        SQLite本身并不需要任何初始化配置文件，也没有安装和卸载的过程。当然也不存在服务器实例的启动和停止。在使用的过程中，也无需创建用户和划分权限。在系统出现灾难时，如电源问题、主机问题等，对于SQLite而言，不需要做任何操作。

        2. 没有独立的服务器：
        和其他关系型数据库不同的是，SQLite没有单独的服务器进程，以供客户端程序访问并提供相关的服务。SQLite作为一种嵌入式数据库，其运行环境与主程序位于同一进程空间，因此它们之间的通信完全是进程内通信，而相比于进程间通信，其效率更高。然而需要特别指出的是，该种结构在实际运行时确实存在保护性较差的问题，比如此时，应用程序出现问题导致进程崩溃，由于SQLite与其所依赖的进程位于同一进程空间，那么此时SQLite也将随之退出。但是对于独立的服务器进程，则不会有此问题，它们将在密闭性更好的环境下完成它们的工作。

        3. 单一磁盘文件：
        SQLite的数据库被存放在文件系统的单一磁盘文件内，只要有权限便可随意访问和拷贝，这样带来的主要好处是便于携带和共享。其他的数据库引擎，基本都会将数据库存放在一个磁盘目录下，然后由该目录下的一组文件构成该数据库的数据文件。尽管我们可以直接访问这些文件，但是我们的程序却无法操作它们，只有数据库实例进程才可以做到。这样的好处是带来了更高的安全性和更好的性能，但是也付出了安装和维护复杂的代价。

        4. 平台无关性：
        这一点在前面已经解释过了。和SQLite相比，很多数据库引擎在备份数据时不能通过该方式直接备份，只能通过数据库系统提供的各种dump和restore工具，将数据库中的数据先导出到本地文件中，之后在load到目标数据库中。这种方式存在显而易见的效率问题，首先需要导出到另外一个文件，如果数据量较大，导出的过程将会比较耗时。然而这只是该操作的一小部分，因为数据导入往往需要更多的时间。数据在导入时需要很多的验证过程，在存储时，也并非简简单单的顺序存储，而是需要按照一定的数据结构、算法和策略存放在不同的文件位置。因此和直接拷贝数据库文件相比，其性能是非常拙劣的。

        5. 弱类型：
        和大多数支持静态类型的数据库不同的是，SQLite中的数据类型被视为数值的一个属性。因此对于一个数据表列而言，即便在声明该表时给出了该列的类型，我们在插入数据时仍然可以插入任意类型，比如Integer的列被存入字符串'hello'。针对该特征唯一的例外是整型的主键列，对于此种情况，我们只能在该列中存储整型数据。

        6. SQL语句编译成虚拟机代码：
        很多数据库产品会将SQL语句解析成复杂的，相互嵌套的数据结构，之后再交予执行器遍历该数据结构完成指定的操作。相比于此，SQLite会将SQL语句先编译成字节码，之后再交由其自带的虚拟机去执行。该方式提供了更好的性能和更出色的调试能力。