数据库开发： SQLite 初学者教程：由浅入深 - C#、 Node.js 、Python集成

已于 2024-12-19 23:13:17 修改
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分类专栏： 数据库 文章标签： 数据库开发 sqlite c#
于 2024-12-19 23:11:24 首次发布
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SQLite 初学者教程：由浅入深

SQLite 是一个轻量级的关系型数据库，广泛应用于嵌入式系统、桌面应用和移动应用中。它的优势在于其小巧、独立和零配置，适合初学者以及需要在本地存储数据的应用场景。微信客户端，爱手机上用的就是SQLite，

SQLite 在微信中的具体应用场景

  1. 聊天记录：微信会将用户的聊天记录存储在本地 SQLite 数据库中，以便快速加载历史消息。聊天记录的结构化存储方式使得查询、筛选和删除变得更加高效。

  2. 联系人和群聊信息：微信的联系人、群聊、公众号订阅等信息会被存储在本地 SQLite 数据库中。这样做能提高启动速度并减少对服务器的依赖。

  3. 缓存数据：微信会缓存很多内容，如朋友圈的图片、视频、动态等。SQLite 可以用来管理这些缓存，以确保快速访问和同步。

  4. 历史数据的本地保存和同步：当微信无法连接到网络时，它仍然能够在本地保存操作记录（如发送消息等），等网络恢复后再与服务器同步。这也依赖于 SQLite 作为本地存储。

今天我们一起来学习一下基于C#的SQLite应用。

1. SQLite 简介

SQLite 是一个轻量级的数据库，它将整个数据库存储在一个文件中，并不需要一个独立的数据库服务进程。相比传统的数据库管理系统，SQLite 对于小型项目或开发过程中进行快速原型设计非常有用。

  • 小巧高效：SQLite 是一个 C 语言库，体积小，易于集成。
  • 无需配置：不需要安装数据库服务，所有数据存储在一个 .db 文件中。
  • 跨平台支持：支持多种操作系统，包括 Windows、Linux、macOS、iOS、Android。

2. 安装 SQLite

SQLite 不需要安装专门的服务器。你只需要下载 SQLite 的可执行文件或者使用一个 SQLite 客户端进行交互。

在 Windows 上安装 SQLite：
  1. 下载 SQLite 官方 Windows 预编译二进制文件：SQLite 下载页面
  2. 下载 sqlite-tools-win32-x86-xxxxxx.zip 文件。
  3. 解压并将 sqlite3.exe 放到一个方便的目录中，例如 C:\sqlite。
在 macOS 上安装 SQLite：

通过 Homebrew 安装：

brew install sqlite
在 Linux 上安装 SQLite：

在基于 Debian 的系统（如 Ubuntu）上使用以下命令：

sudo apt-get install sqlite3

3. SQLite 基础操作

创建数据库

SQLite 会自动创建一个数据库文件（例如 mydatabase.db）。如果文件不存在，SQLite 会自动创建它。

sqlite3 mydatabase.db

sqlite3 mydatabase.db 是 SQLite 命令行工具 的使用命令，而不是某种编程语言的代码。它用于启动 SQLite 的交互式命令行界面并连接到指定的 SQLite 数据库文件（在这个例子中是 mydatabase.db）。

具体解释：

  • sqlite3：这是 SQLite 的命令行工具，允许你与 SQLite 数据库进行交互，执行 SQL 查询、创建表、插入数据等操作。
  • mydatabase.db：这是你希望打开的 SQLite 数据库文件。如果文件不存在，SQLite 会自动创建一个空的数据库文件。

使用示例：

  1. 启动 SQLite 命令行工具： 打开终端或命令提示符，输入以下命令来启动 SQLite 的交互模式：

    sqlite3 mydatabase.db

    这样，你就进入了 SQLite 的交互式命令行界面，并且打开了名为 mydatabase.db 的数据库。如果文件不存在，SQLite 会创建一个空数据库文件。

  2. 执行 SQL 查询： 进入命令行后，你可以输入 SQL 语句进行数据库操作，例如：

    CREATE TABLE users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER);
INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Alice', 30);
SELECT * FROM users;

  3. 退出 SQLite 命令行工具： 输入 .exit 或按 Ctrl + D 来退出命令行界面：

    .exit

创建表

表是数据库的基础结构，可以用来存储数据。以下是创建一个简单的用户表的示例：

CREATE TABLE users (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name TEXT NOT NULL,
    age INTEGER
);
  • id 是主键，AUTOINCREMENT 会自动为每一行分配一个唯一的值。
  • name 是用户的名字，不允许为空。
  • age 是用户的年龄，允许为空。
插入数据

插入数据的 SQL 语句如下：

INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Alice', 30);
INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Bob', 25);

你可以使用 INSERT INTO 来将数据插入到表中。

查询数据

查询数据是通过 SELECT 语句实现的：

SELECT * FROM users;

这将返回 users 表中所有的数据。如果你想要根据条件查询数据，可以使用 WHERE 子句：

SELECT * FROM users WHERE age > 25;
更新数据

使用 UPDATE 语句来修改表中的数据：

UPDATE users SET age = 26 WHERE name = 'Bob';

这条语句会将 Bob 的年龄更新为 26。

删除数据

使用 DELETE 语句来删除数据：

DELETE FROM users WHERE name = 'Alice';

这会删除名字为 Alice 的记录。

4. SQLite 高级操作

事务操作

SQLite 支持事务操作，以保证数据的完整性。你可以通过 BEGIN TRANSACTION、COMMIT 和 ROLLBACK 来管理事务。

BEGIN TRANSACTION;

INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Charlie', 28);
UPDATE users SET age = 29 WHERE name = 'Bob';

COMMIT;

如果事务过程中出现错误，可以回滚：

ROLLBACK;
限制和分页

SQLite 提供了 LIMIT 和 OFFSET 来限制查询结果的数量，适用于分页查询。

SELECT * FROM users LIMIT 2 OFFSET 2;

这将跳过前两行数据，返回接下来的两行数据。

5. SQLite 与 C# 集成

在 C# 中使用 SQLite，首先需要安装 SQLite 的 NuGet 包。推荐使用 System.Data.SQLite。

安装 NuGet 包

在 Visual Studio 中，通过 NuGet 包管理器安装 System.Data.SQLite：

Install-Package System.Data.SQLite
基本操作示例

  1. 连接数据库：

using System;
using System.Data.SQLite;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string connectionString = "Data Source=mydatabase.db;Version=3;";
        using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(connectionString))
        {
            conn.Open();
            
            // 执行其他数据库操作
        }
    }
}

  1. 创建表：

using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(connectionString))
{
    conn.Open();
    string createTableQuery = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name TEXT NOT NULL, age INTEGER)";
    SQLiteCommand cmd = new SQLiteCommand(createTableQuery, conn);
    cmd.ExecuteNonQuery();
}
  1. 插入数据：
using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(connectionString))
{
    conn.Open();
    string insertQuery = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (@name, @age)";
    SQLiteCommand cmd = new SQLiteCommand(insertQuery, conn);
    cmd.Parameters.AddWithValue("@name", "Alice");
    cmd.Parameters.AddWithValue("@age", 30);
    cmd.ExecuteNonQuery();
}

  1. 查询数据：

using (SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection(connectionString))
{
    conn.Open();
    string selectQuery = "SELECT * FROM users";
    SQLiteCommand cmd = new SQLiteCommand(selectQuery, conn);
    SQLiteDataReader reader = cmd.ExecuteReader();
    
    while (reader.Read())
    {
        Console.WriteLine($"ID: {reader["id"]}, Name: {reader["name"]}, Age: {reader["age"]}");
    }
}

6. SQLite 与 Python 集成

        （1. 安装 SQLite

Python 的标准库中已经内置了 sqlite3 模块，因此你不需要额外安装任何包。你只需要确保你的 Python 环境中已经安装了 sqlite3，绝大部分情况下，Python 默认都会包含此模块。

你可以通过以下命令来验证是否安装：

python -c "import sqlite3; print(sqlite3.version)"

如果没有报错并显示 SQLite 的版本号，说明你的 Python 环境已经包含了 sqlite3。

       (2. 基础操作

在 Python 中操作 SQLite 数据库的基本流程和 SQL 语法相似，使用的是 sqlite3 模块。下面介绍如何在 Python 中进行一些基础的 SQLite 操作。

连接数据库

使用 sqlite3.connect() 方法连接到 SQLite 数据库。如果数据库文件不存在，SQLite 会自动创建一个新的数据库文件。

import sqlite3

# 连接到 SQLite 数据库（如果文件不存在，会自动创建）
conn = sqlite3.connect('mydatabase.db')

# 创建一个游标对象，用于执行 SQL 语句
cursor = conn.cursor()
创建表

可以通过执行 SQL 语句来创建数据库表。下面是一个创建 users 表的示例：

cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name TEXT NOT NULL,
    age INTEGER
)
''')
  • id 是主键，并且使用了 AUTOINCREMENT 自动递增。
  • name 是用户的名字，不能为 NULL。
  • age 是用户的年龄，可以为空。
插入数据

插入数据时，我们可以使用 INSERT INTO 语句。为了防止 SQL 注入攻击，我们推荐使用参数化查询。

cursor.execute('''
INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)
''', ('Alice', 30))

# 或者插入多条数据
cursor.executemany('''
INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)
''', [('Bob', 25), ('Charlie', 35)])

# 提交事务
conn.commit()
查询数据

查询数据时，使用 SELECT 语句，并通过游标对象执行。查询结果通常会以元组的形式返回。

cursor.execute('SELECT * FROM users')

# 获取所有查询结果
rows = cursor.fetchall()

for row in rows:
    print(f'ID: {row[0]}, Name: {row[1]}, Age: {row[2]}')
更新数据

更新数据时，我们可以使用 UPDATE 语句。下面的示例演示了如何根据用户的名字更新年龄。

cursor.execute('''
UPDATE users SET age = ? WHERE name = ?
''', (26, 'Bob'))

# 提交事务
conn.commit()
删除数据

删除数据时，我们可以使用 DELETE 语句。

cursor.execute('''
DELETE FROM users WHERE name = ?
''', ('Alice',))

# 提交事务
conn.commit()
        (3. 事务管理

SQLite 事务的管理与其他数据库类似，使用 commit() 提交事务，使用 rollback() 回滚事务。

try:
    # 开始事务
    conn.execute('BEGIN')

    # 执行多条 SQL 语句
    cursor.execute('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ('David', 40))
    cursor.execute('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ('Eve', 22))

    # 提交事务
    conn.commit()
except Exception as e:
    # 如果发生错误，回滚事务
    print(f"Error: {e}")
    conn.rollback()
        (4. 使用 with 语句自动管理连接

Python 的 sqlite3 模块支持使用 with 语句来自动管理数据库连接和事务。使用 with 可以确保在操作完成后自动关闭数据库连接，避免资源泄露。

import sqlite3

# 使用 `with` 自动管理数据库连接和事务
with sqlite3.connect('mydatabase.db') as conn:
    cursor = conn.cursor()

    # 创建表
    cursor.execute('''
    CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
        id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
        name TEXT NOT NULL,
        age INTEGER
    )
    ''')

    # 插入数据
    cursor.execute('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ('Alice', 30))
    cursor.execute('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ('Bob', 25))

    # 查询数据
    cursor.execute('SELECT * FROM users')
    rows = cursor.fetchall()

    for row in rows:
        print(f'ID: {row[0]}, Name: {row[1]}, Age: {row[2]}')
  • 在 with 语句中，Python 会自动管理连接的开启与关闭。
  • 即使发生异常，with 语句也会确保数据库连接被正确关闭。
       (5. 查询结果的处理

sqlite3 提供了几种不同的方式来处理查询结果。

  • fetchall()：返回所有查询结果。
  • fetchone()：返回一条查询结果。
  • fetchmany(n)：返回前 n 条查询结果。

例如：

cursor.execute('SELECT * FROM users')
# 获取单条记录
row = cursor.fetchone()
if row:
    print(f'ID: {row[0]}, Name: {row[1]}, Age: {row[2]}')

# 获取前 2 条记录
rows = cursor.fetchmany(2)
for row in rows:
    print(f'ID: {row[0]}, Name: {row[1]}, Age: {row[2]}')
        (6. SQLite 与 Python 其他库的结合

SQLite 作为一种轻量级的数据库，不仅可以单独使用，还可以与 Python 中的许多其他库结合使用，比如：

  • Pandas：将 SQLite 数据库中的数据加载到 Pandas DataFrame 中进行分析。
  • SQLAlchemy：通过 SQLAlchemy ORM 管理 SQLite 数据库中的数据（与关系数据库无关的高级数据库操作）。

总结

通过 Python 内置的 sqlite3 模块，集成 SQLite 数据库变得非常简便。在这个教程中，我们从连接数据库、创建表、插入查询数据到事务管理都进行了详细介绍。Python 和 SQLite 的结合可以帮助开发者轻松实现本地数据存储，适用于需要高效存储和查询的小型应用程序。

如果你有更多关于 Python 和 SQLite 的问题，随时欢迎继续提问！

7.SQLite与Node.js集成

是的，Node.js 中也有非常方便的方式来集成 SQLite。通过第三方模块，你可以在 Node.js 应用中使用 SQLite 数据库。最常用的模块是 sqlite3，它是一个 Node.js 的 SQLite3 客户端，可以让你轻松地连接、查询和管理 SQLite 数据库。

（1. 安装 sqlite3 模块

在 Node.js 中使用 SQLite，首先你需要安装 sqlite3 模块。可以通过 npm 来安装：

npm install sqlite3

（2. 基本操作示例

以下是如何在 Node.js 中使用 sqlite3 模块来执行 SQLite 数据库的基本操作。

（2.1 连接数据库

首先，你需要在你的 Node.js 程序中引入 sqlite3 模块，并创建数据库连接。如果数据库文件不存在，sqlite3 会自动创建一个新的数据库文件。

const sqlite3 = require('sqlite3').verbose();

// 创建或打开数据库（如果文件不存在会创建）
let db = new sqlite3.Database('mydatabase.db', (err) => {
  if (err) {
    console.error('数据库连接失败：', err.message);
  } else {
    console.log('成功连接到数据库');
  }
});
（2.2 创建表

可以通过 run() 方法执行 SQL 语句来创建表。

const createTableQuery = `
CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
  id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
  name TEXT NOT NULL,
  age INTEGER
);`;

db.run(createTableQuery, (err) => {
  if (err) {
    console.error('创建表失败：', err.message);
  } else {
    console.log('表创建成功');
  }
});
（2.3 插入数据

使用 run() 方法插入数据。如果你需要使用参数化查询，可以防止 SQL 注入问题。

const insertQuery = 'INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)';

db.run(insertQuery, ['Alice', 30], function(err) {
  if (err) {
    console.error('插入数据失败：', err.message);
  } else {
    console.log(`成功插入记录，ID 为：${this.lastID}`);
  }
});
（2.4 查询数据

查询数据可以使用 all() 或 get() 方法。all() 返回所有匹配的记录，而 get() 只返回第一条记录。

const selectQuery = 'SELECT * FROM users';

db.all(selectQuery, [], (err, rows) => {
  if (err) {
    console.error('查询数据失败：', err.message);
  } else {
    rows.forEach((row) => {
      console.log(`${row.id}: ${row.name} - ${row.age}`);
    });
  }
});

或者，如果你只想获取一条记录，可以使用 get()：

db.get('SELECT * FROM users WHERE name = ?', ['Alice'], (err, row) => {
  if (err) {
    console.error('查询失败：', err.message);
  } else {
    console.log(`找到用户：${row.name}, 年龄：${row.age}`);
  }
});
（2.5 更新数据

可以使用 run() 方法来执行 UPDATE 操作：

const updateQuery = 'UPDATE users SET age = ? WHERE name = ?';

db.run(updateQuery, [26, 'Bob'], function(err) {
  if (err) {
    console.error('更新数据失败：', err.message);
  } else {
    console.log(`成功更新了 ${this.changes} 条记录`);
  }
});
（2.6 删除数据

删除数据时也使用 run() 方法：

const deleteQuery = 'DELETE FROM users WHERE name = ?';

db.run(deleteQuery, ['Alice'], function(err) {
  if (err) {
    console.error('删除数据失败：', err.message);
  } else {
    console.log(`成功删除了 ${this.changes} 条记录`);
  }
});
（2.7 关闭数据库连接

当完成所有数据库操作后，应该关闭数据库连接。

db.close((err) => {
  if (err) {
    console.error('关闭数据库失败：', err.message);
  } else {
    console.log('数据库连接已关闭');
  }
});

（3. 事务处理

在 SQLite 中，事务（transaction）是将多个操作作为一个单独的单元进行处理。你可以使用事务来确保一组操作的原子性。

db.serialize(() => {
  // 开始事务
  db.run("BEGIN TRANSACTION");

  db.run('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ['Charlie', 28]);
  db.run('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ['David', 22]);

  // 提交事务
  db.run("COMMIT");
});

如果发生错误，你可以回滚事务：

db.serialize(() => {
  // 开始事务
  db.run("BEGIN TRANSACTION");

  db.run('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ['Eve', 30], function(err) {
    if (err) {
      console.error('发生错误，回滚事务');
      db.run("ROLLBACK");
    }
  });

  // 提交事务
  db.run("COMMIT");
});

（4. 使用 Promise 和 async/await 处理 SQLite 操作

sqlite3 是基于回调的，因此你可能希望将其封装成 Promise 以便使用 async/await，这能使代码更加简洁。

（4.1 封装为 Promise

可以通过 util.promisify() 将回调转换为 Promise，从而使用 async/await 进行数据库操作。

const { promisify } = require('util');
const sqlite3 = require('sqlite3').verbose();

let db = new sqlite3.Database('mydatabase.db');

// 将 db.all 和 db.run 封装为 Promise
const dbAll = promisify(db.all.bind(db));
const dbRun = promisify(db.run.bind(db));

async function runDatabaseOperations() {
  try {
    await dbRun('CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name TEXT NOT NULL, age INTEGER)');
    await dbRun('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)', ['Alice', 30]);
    
    const rows = await dbAll('SELECT * FROM users');
    rows.forEach(row => {
      console.log(`${row.id}: ${row.name} - ${row.age}`);
    });
  } catch (err) {
    console.error('数据库操作失败:', err.message);
  } finally {
    db.close();
  }
}

runDatabaseOperations();

（5. 使用 better-sqlite3 模块

除了 sqlite3，另一个常用的 Node.js SQLite 库是 better-sqlite3，它提供了更高效、更易用的 API，尤其在处理大量数据时表现更好。

可以通过以下命令安装：

npm install better-sqlite3

然后使用如下代码：

const Database = require('better-sqlite3');
const db = new Database('mydatabase.db');

// 创建表
db.prepare('CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER)').run();

// 插入数据
const insert = db.prepare('INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)');
insert.run('Alice', 30);

// 查询数据
const rows = db.prepare('SELECT * FROM users').all();
console.log(rows);

// 关闭数据库
db.close();

better-sqlite3 在查询效率和使用便捷性方面通常表现得比 sqlite3 更好，尤其是在进行大量同步操作时。

总结

Node.js 中可以通过 sqlite3 或 better-sqlite3 等模块来轻松集成 SQLite，进行本地数据库存储。无论是简单的数据插入、查询，还是事务操作，都可以通过这些模块实现。better-sqlite3 提供了一个更高效、更直观的接口，适用于需要高性能的应用场景。

8.SQLite 常见问题与优化建议

常见问题
  1. 数据库文件丢失：SQLite 数据库是一个单独的文件，因此如果文件丢失，数据也会丢失。确保备份数据库文件。
  2. 并发操作：SQLite 是一个轻量级数据库，虽然支持并发读取，但对于写操作，它会进行排队处理。因此，在高并发写入的场景下，它的性能可能受到影响。
  3. 事务处理：在批量操作时，使用事务可以显著提高效率并保证数据的完整性。
优化建议
  1. 使用索引：如果查询某些列频繁，可以考虑为这些列创建索引。
  2. 避免频繁打开和关闭连接：可以考虑将数据库连接保持在内存中，特别是在多次操作数据库时。
  3. 按需查询：对于数据量大的表，可以避免一次性查询所有数据，使用分页查询或只查询必要字段。

总结

SQLite 是一个强大且易于使用的数据库，特别适合于小型项目和嵌入式应用程序。通过本教程，你已经学习了 SQLite 的基础操作以及如何在 C# 中集成 SQLite 进行数据存储。掌握了这些基础，接下来你可以在实际项目中根据需要进行扩展，优化查询和处理数据。

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