Описание
SQLite – это легкая реляционная база данных с открытым исходным кодом, предназначенная для встраивания непосредственно в приложения, предлагающая эффективное решение для хранения и управления данными без необходимости в выделенном сервере.
Что такое SQLite?
SQLite – это библиотека базы данных на языке C, которая реализует полноценный реляционный механизм базы данных SQL, автономный, без сервера и настройки. Она хранит всю базу данных (таблицы, индексы, данные и т.д.) в одном файле на диске, что облегчает ее переносимость и использование в различных системах. Созданная D. Richard Hipp в 2000 году, SQLite широко используется в приложениях, требующих локальной базы данных, таких как мобильные приложения, встраиваемые системы, веб-браузеры и настольные программы.
Основные характеристики
- Без сервера (Serverless):
- В отличие от баз, таких как MySQL или PostgreSQL, SQLite не требует отдельного процесса сервера. Библиотека встроена непосредственно в приложение, которое обращается к файлу базы данных через вызовы функций. Это снижает накладные расходы и упрощает настройку.
- Автономный:
- SQLite не зависит от внешних библиотек (за исключением стандартной библиотеки C) и содержит все, что необходимо для работы. Это делает его идеальным для сред с ограниченными ресурсами, такими как встроенные устройства.
- Единый файл:
- Вся база данных, включая данные, схемы и индексы, хранится в одном файле с расширением .db или .sqlite. Этот файл переносим и может быть легко скопирован или перемещен между системами, при условии, что они совместимы с архитектурой SQLite.
- ACID-транзакции:
- SQLite поддерживает транзакции с ACID-свойствами (Атомарность, Согласованность, Изолированность, Долговечность), гарантируя надежность при чтении и записи данных, даже в случае сбоев (например, отключения электроэнергии).
- Поддержка стандартного SQL:
- SQLite реализует большую часть стандарта SQL (SQL92, с расширениями), включая поддержку таблиц, индексов, первичных и внешних ключей, триггеров, представлений и подзапросов. Тем не менее, у него есть некоторые ограничения, такие как частичная поддержка ALTER TABLE и отсутствие поддержки RIGHT OUTER JOIN и FULL OUTER JOIN.
- Динамическая типизация:
- В отличие от других реляционных баз данных, SQLite использует динамическую типизацию, позволяя столбцу хранить значения разных типов (например, целые числа, тексты или NULL в одном столбце). Он определяет "типовые аффинитеты" (такие как INTEGER, TEXT, BLOB) для управления хранением, но не накладывает строгих ограничений.
- Легкий и быстрый:
- SQLite чрезвычайно эффективен, размер библиотеки составляет около 700 КБ. Он оптимизирован для операций чтения и записи при умеренном объеме данных, обеспечивая производительность, сопоставимую или превосходящую другие системы в сценариях с низкой конкуренцией.
- Лицензия общего пользования:
- SQLite является общественным достоянием, что означает, что его можно свободно использовать в коммерческих или открытых проектах без лицензионных ограничений.
Внутренняя работа
- Архитектура:
- SQLite работает как библиотека, встроенная в приложение, которое выполняет прямые вызовы для управления файлом базы данных. Он использует внутренний движок базы данных, который включает SQL-анализатор, оптимизатор запросов и менеджер хранения.
- Хранение основано на эффективном бинарном формате файла, который использует фиксированные страницы диска (обычно 4 КБ) для организации данных и индексов в структуре B+ дерева.
- Конкуренция:
- SQLite поддерживает множественные подключения к одной и той же базе, но с ограничениями. Он использует блокировку файла для управления конкуренцией, позволяя только одну операцию записи за раз (сериализация). Чтения могут выполняться одновременно, но записи блокируют другие операции.
- Начиная с версии 3.7.0, SQLite поддерживает режим WAL (Write-Ahead Logging), который улучшает конкуренцию, позволяя одновременные чтения во время операций записи, хотя все еще ограничивает одну запись за раз.
- Расширяемость:
- SQLite позволяет настраиваемые расширения, такие как функции, определенные пользователем (UDF) на C или других языках, и поддерживает дополнительные модули, такие как FTS (Full-Text Search) для продвинутого текстового поиска.
Плюсы
- Простота использования: не требует настройки сервера или сложного администрирования, идеально подходит для разработчиков, которым нужно простое решение.
- Переносимость: файл базы данных можно легко перемещать или копировать без внешних зависимостей.
- Низкое потребление ресурсов: потребляет мало памяти и места на диске, идеально подходит для устройств с ограниченными ресурсами, таких как смартфоны или IoT.
- Надежность: поддержка ACID-транзакций гарантирует целостность данных даже в сценариях сбоя.
- Широкое применение: используется в миллиардах устройств, включая браузеры (Firefox, Chrome), мобильные операционные системы (Android, iOS), и приложения, такие как Adobe Lightroom и Skype.
Минусы
- Ограниченная конкуренция: не подходит для приложений с высокой конкуренцией записи, таких как веб-серверы с тысячами одновременных пользователей. Базы данных, такие как PostgreSQL или MySQL, более подходят в этих случаях.
- Масштабируемость: хотя он эффективен для баз данных объемом до нескольких терабайт, SQLite не оптимизирован для больших объемов данных или сложных аналитических нагрузок.
- Неполные функции SQL: отсутствует поддержка некоторых продвинутых функций, таких как RIGHT OUTER JOIN, хранимые процедуры и сложные изменения схем через ALTER TABLE.
- Безопасность: SQLite не имеет управления доступом (например, пользователей и разрешений), так как доступ управляется файловой системой.
Сценарии использования
- Мобильные приложения: используется в Android и iOS для хранения данных приложений, таких как сообщения, контакты и настройки.
- Встраиваемые системы: распространен в устройствах IoT, умных телевизорах и бытовой технике благодаря низкому потреблению ресурсов.
- Настольные приложения: программы, такие как браузеры (для хранения истории и файлов cookie) и медиаплееры, используют SQLite.
- Прототипирование: полезен для разработки и тестирования приложений перед миграцией на клиент-серверную базу данных.
- Локальные базы данных: идеально подходит для автономных приложений, которые не требуют удаленного доступа или высокой конкуренции.
Заключение
SQLite является надежным, легким и универсальным решением для приложений, которым нужна локальная база данных, надежная и легкая в интеграции. Хотя он не подходит для сценариев с высокой конкуренцией или большими объемами данных, его простота, переносимость и эффективность делают его популярным выбором во множестве случаев, от мобильных устройств до встраиваемых систем.