Datenbankapplikationen mit Ruby on Rails. Datenbanksysteme 2011 Universität Osnabrück Gastvorlesung von Nicolas Neubauer
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- Justus Brandt
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1 Datenbankapplikationen mit Ruby on Rails Datenbanksysteme 2011 Universität Osnabrück Gastvorlesung von Nicolas Neubauer
2 Ruby on Rails: Einstieg Ruby plattformunabhängige, höhere Programmiersprache 1995 erschienen Yukihiro Matsumoto, Entwickler ~ 2000 Bekanntheit außerhalb Japans Objektorientierung dynamische Typisierung Garbage Collection...
3 Ruby on Rails: Einstieg Rails Open Source Webapplication Framework 2004 erschienen Anfang 2011 in Version 3 David Heinemeier Hannsson Ziel: schnellere, agilere Webentwicklung häufig benötigte Funktionalität bereits vorhanden
4 Ruby on Rails: Ruby Kurzeinführung in Ruby alles ist ein Objekt 42 ist eine konstante Zahl (Fixnum) :symbol ist ein konstanter String String ist ein String mit Inhalt String meine_variable = 42 ist eine Variablenzuweisung Punktsyntax für Methodenaufrufe: Ruby ist klasse.sub( klasse, toll )
5 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Collections [] ist ein leeres Array <=> Array.new [42,23] ist ein Array mit Einträgen 42 und 23 mein_array[0] gibt den ersten Eintrag zurück {} ist ein leerer Hash (etwa Hash-Map in Java) {:key => value, :key2 => value2 } mein_hash[:key] gibt den Wert für den Schlüssel :key zurück
6 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Kontrollstrukturen if i == 5 return i ist 5 end return i ist 5 if i == 5 unless i == 5 # ~ if!(i == 5) return i ist nicht 5 end return i ist nicht 5 unless i == 5
7 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Kontrollstrukturen while i > 0 i -= 1 end until i == 0 i -= 1 end for element in mein_array puts element.to_s end
8 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Methoden und Variablen def hallo_welt lokale_variable1 = 23 #dynamisch typisiert lokale_variable2 = Hallo = In der Instanz = vgl. static in Java $globale_variable = überall sichtbar end Impliziter Rückgabewert der Methode hallo_welt() ist String: überall sichtbar
9 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Beispiel - Collatz def collatz(x) anz_iterationen = 0 until x == 1 if x % 2 == 0 x = x/2 else x = 3*x+1 end anz_iterationen += 1 end end
10 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Syntax-Besonderheiten Weglassen von Klammern bei Eindeutigkeit [42,23].include? 42 <=> [42,23].include?(42) methode_mit_hash_paramater :key => value <=> methode_mit_hash_paramter({:key => value }) Übergeben von Codeblöcken an Methoden 10.times do i puts i end
11 Ruby on Rails: Ruby Ruby: Syntax-Besonderheiten Demo
12 Ruby on Rails: Rails 3 Konzepte von Rails Don t Repeat Yourself Model-View- Controller Convention Over Configuration
13 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern Idee: Code nach Kategorien M,V,C strukturieren. bessere Programmstruktur Wiederverwertbarkeit von Komponenten Flexibilität
14 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 1. Model und ORM Programmteile, die auf Datenhaltung arbeiten Abstraktion von der eigentlichen Datenhaltung class Modelklasse def besorge_nachrichten() end Nachrichten: {[NachrichtID, Nachricht, Nutzer,...]}
15 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 1. Model und ORM: Objektrelationales Mapping Nachricht: {[NachrichtID, Nachricht, Nutzer,...]} class Nachricht end
16 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 1. Model und ORM: Objektrelationales Mapping Nachricht.all übersetze in SQL übersetze Tupel-Ergebnisse in Objekte SELECT * FROM Nachricht
17 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 2. View (grafische) Datenrepräsentation Templates %></li> <li>hallo Welt!</li>
18 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 3. Controller Applikationssteuerung Vermitteln zwischen Daten und Repräsentation
19 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern 3. Controller zeige_alle_nachrichten() Controller-Klasse Template <html>... </html> Model.besorge_alle_Nachrichten() View.zeige_Template_mit_ Nachrichten(alle_Nachrichten) Modell Klasse
20 Ruby on Rails: Grundlegende Konzepte Model-View-Controller Design Pattern Controller View Model
21 Ruby on Rails: Anwendung Eine Beispielapplikation neue Rails Applikation erzeugen: $ rails new meine_applikation -d mysql Datenbanktyp im Backend, SQLite: Standard Applikationsname
22 Ruby on Rails: Anwendung Eine Beispielapplikation eigentliche Applikationsdaten Konfigurationsdateien, Datenschemadefinitionen, Migrations Testumgebung
23 Ruby on Rails: Anwendung Eine Beispielapplikation: Datenbankverbindung Rails mit Datenbank verbinden YAML-Konfigrationsdatei: config/database.yml development: adapter: mysql encoding: utf8 reconnect: false database: DATENBANKNAME pool: 5 username: BENUTZERNAME password: PASSWORT host: HOSTNAME
24 Ruby on Rails: Anwendung Eine Beispielapplikation Student n m Vorlesung n 1 Professor
25 Ruby on Rails: Anwendung Convention over Configuration Idee: Halte dich an bestimmte Bedingungen erhalte Funktionalität ohne Konfigurationsaufwand.
26 Ruby on Rails: Anwendung - Convention over Configuration Namenskonventionen Beispiel: Entity-Typ Vorlesung Tabellenname underscored im Plural: vorlesungen (informatik_vorlesungen) Model-Klasse im Mixed Case: Vorlesung (InformatikVorlesung) Obacht: englische Pluralbildung: Vorlesung wird Vorlesungs (vgl. Lecture, Lectures) Also: Entitäten in Englisch benennen
27 Ruby on Rails: Anwendung - Convention over Configuration Schlüsselkonventionen Schlüsselkonvention: synthetischer Schlüssel id für jede Entität Vorlesung: {[VorlNr, Titel, PersNr,...]} lectures: {[id, vorl_nr, titel, pers_nr,...]}
28 Ruby on Rails: Anwendung - Convention over Configuration Schlüsselkonventionen Konvention für Fremdschlüsselbeziehungen Vorlesung: {[VorlNr, Titel, PersNr,...]} lectures: {[id, vorl_nr, titel, professor_id,...]}
29 Ruby on Rails: Anwendung Model-Generierung Model-Klassen aus Datenbankschema ableiten lectures: {[id, titel,...]} class Lecture < ActiveRecord::Base... end $ rails generate model lecture
30 Ruby on Rails: Anwendung Objektrelationales Mapping Komfortabler Umgang mit Daten: #Erzeuge neue Vorlesung: new_vl = Lecture.new #Fülle Daten new_vl.titel = Ruby on Rails new_vl.sws = 4 new_vl.professor_id = 1 #Speichern new_vl.save
31 Ruby on Rails: Anwendung Objektrelationales Mapping Komfortabler Umgang mit Daten: SHOW COLUMNS FROM lectures, synthetisiere Setter und Getter für alle Attribute nutze Setter für gefundenes Attr. titel nutze Setter für gefundenes Attr. sws nutze Setter für gefundenes Attr. professor_id INSERT INTO lectures (...) VALUES (...)
32 Ruby on Rails: Anwendung Don t Repeat Yourself Woher weiß Rails, welche Attribute ein bestimmtes Objekt hat? Attribute stehen bereits in der Datenbank Wiederhole dich nicht selbst!
33 Ruby on Rails: Anwendung Datenbankabstraktion, ORM CRUD-Operationen mit Klassen/Objekten kapseln CREATE (INSERT), READ (SELECT), UPDATE, DELETE my_vl = Lecture.new my_vl = Lecture.first my_vl.save my_vl.delete INSERT INTO lectures... SELECT * FROM lectures UPDATE lectures SET... DELETE FROM lectures... Zur Erinnerung: Funktionalität umsonst wegen Konventionen
34 Ruby on Rails: Anwendung Datenbankabstraktion, ORM Komfortabler Umgang mit Daten: #Besorge eine Vorlesung: vl = Lecture.first #Welcher Professor hält die Vorlesung vl.professor #=> <Objekt vom Typ Professor>
35 Ruby on Rails: Anwendung Datenbankabstraktion, ORM Komfortabler Umgang mit Daten: SELECT * FROM professors WHERE id = [vl.professor_id], Erzeuge neues Professor-Objekt aus dem Ergebnis-Tupel
36 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Model und Beziehungen Professor 1 n Lecture class Professor < ActiveRecord::Base has_many :lectures end class Lecture < ActiveRecord::Base belongs_to :professor end
37 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Model und Beziehungen Lecture n m Student class Lecture < ActiveRecord::Base has_many_and_belongs_to_many :students end class Student < ActiveRecord::Base has_many_and_belongs_to_many :lectures end
38 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Model und Beziehungen n:m-relationen-modellierung in der Datenbank nicht zu verfeinern lectures: {[id,titel,...]} students: {[id,matr_nr,...]} Join -Table nötig, Konvention: entität1_entität2: {[entität1_id, entität2_id]} lectures_students: {[lecture_id, student_id]} Obacht: L < S, daher nicht students_lectures
39 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Model und Beziehungen Erweiterungen von Model-Klassen um modelbezogene Logik: #liefert alle Professoren eines Studenten def professors self.lectures.collect { l l.professor } end
40 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Datenbankabstraktion - Zusammenfassung M in MVC - Rails Models generiert (DRY, Konventionen) Kapseln von Datenbankanfragen grundlegende CRUD-Operationen kostenlos relationale Datenbank Lecture.all Model Tupel [#Lecture1,...] SELECT *...
41 Ruby on Rails: Anwendung - ORM Datenbankabstraktion - Zusammenfassung Demo
42 Ruby on Rails: Anwendung Controller C in MCV - Rails Controller Rails Applikation aus dem Browser aufrufen Klassisch: Server: dbs, Port: 3333 Aufgerufene Seite: lectures www-root/lectures/show/2.html
43 Ruby on Rails: Anwendung Controller C in MCV - Rails Controller Rails Applikation aus dem Browser aufrufen Rails (Konvention): dbs:3333/lectures/show/42 Server:Port Controller id Action
44 Ruby on Rails: Anwendung Controller Instantiiere die Klasse LecturesController Rufe die Methode ( Action ) show auf Übergebe der Methode im Parameter-Hash für die Variable id den Wert 42
45 Ruby on Rails: Anwendung Controller Controller erzeugen rails generate controller lectures lectures_controller.rb class LecturesController < ApplicationController end
46 Ruby on Rails: Anwendung Controller class LecturesController < ApplicationController def show id = params[:id] #enthält Wert 2 my_vl = Lecture.find(id) #findet Lecture mit id 2 end end
47 Ruby on Rails: Anwendung Controller class LecturesController < ApplicationController def show id = params[:id] #enthält Wert = Lecture.find(id) #findet Lecture mit id 2 render :controller => lectures, :action => show end end
48 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates V in MVC - Rails Views Konvention: lectures edit.html.erb Ordner für Controller insert.html.erb Templates für Actions Layouts für Controller lectures.html.erb Template-Sprache: (Embedded-)Ruby
49 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates render :controller => lectures, :action => show, Verarbeite Template für Action show (Konvention: show.html.erb im Ordner lectures) Sende Ergebnis an Nutzer zurück
50 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates: Embedded Ruby Ausgebende und Nicht-Ausgebende Tags <%= Ich bin ein String! %> <% Ich bin auch ein String! %> Ausgabe Ich bin ein String! Sinnvoll bei Blöcken <% if(bedingung) %> <%= gib_etwas_aus() %> <% end %>
51 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates: Zugriff auf Variablen Zugriff auf Variablen <%= lokal %> <%= lokal %> Beispiel <h1>alle Vorlesungen</h1> <ul> do lecture %> <li><%= lecture.title %></li> <% end %> </ul>
52 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates Layout beinhaltet Rahmenstruktur Platzhalter für Inhalt des eigentlichen Templates <html> <head> <title>lectures</title> </head> <body> <%= yield %> </body> </html>
53 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates Request Response Objekte zur Anzeige View(s) Controller Rails- Objekte Anfrage Model(s) SQL DB
54 Datenbankapplikationen mit Ruby on Rails, Teil 2 Datenbanksysteme 2011 Universität Osnabrück Gastvorlesung von Nicolas Neubauer
55 Ruby on Rails: Anwendung Views & Templates Request Response Objekte zur Anzeige View(s) Controller Rails- Objekte Anfrage Model(s) SQL DB
56 Ruby on Rails: Anwendung Wiederholung Demo
57 Ruby on Rails Wiederholung Model-View-Controller Don t Repeat Yourself Convention over Configuration Objektrelationales Mapping Browser-Request Verarbeitung Templates
58 Ruby on Rails Neue Applikation von 0 Bisher: Vorhandene Datenbank Jetzt: Komplett neue Applikation
59 Ruby on Rails Scaffolds Scaffold = Gerüst rails generate scaffold lectures erzeugt: Migration Model Controller Views Tests
60 Ruby on Rails Migration Methode für iterative Datenbankentwicklung class CreateLectures < ActiveRecord::Migration def self.up create_table :lectures do t t.string :titel i.integer :vorl_nr end end def self.down drop_table :lectures end end
61 Ruby on Rails Migration Methode für iterative Datenbankentwicklung class AddSWSLectures < ActiveRecord::Migration def self.up add_column :lectures, :sws, :integer end def self.down remove_column :lectures, :sws end end
62 Ruby on Rails Migration übernimmt später CREATE/ALTER TABLE $ rails generate scaffold lectures titel:string sws:integer vorl_nr:integer professor:references DATENFELD:DATENTYP string text integer float datetime...
63 Ruby on Rails Migration übernimmt später CREATE/ALTER TABLE $ rails generate scaffold lectures titel:string sws:integer vorl_nr:integer professor:references <=> $ rails generate scaffold lectures titel:string sws:integer vorl_nr:integer professor_id:integer
64 Ruby on Rails Migration sind eigene Klassen in meine_applikation/db/migrate können automatisiert ausgeführt werden rake db:migrate VERSION=123 Datenbank kennt aktuelle Version
65 Ruby on Rails Model automatisch generierte Model-Klassen class Lecture < ActiveRecord::Base belongs_to :professor end $ rails generate scaffold lectures titel:string sws:integer vor_nr:integer professor:references Obacht: Klasse Professor wird nicht angepasst
66 Ruby on Rails Controller & Views Controller und Views für CRUD-Operationen betrachtet Entität als Ressource REST-Operationen GET POST PUT DELETE Bietet HTML- und XML-Zugriffsmöglichkeiten
67 Ruby on Rails Controller & Views class LecturesController < ApplicationController def = Lecture.find(params[:id]) respond_to do format format.html # show.html.erb format.xml { render :xml } end end... end
68 Ruby on Rails Controller & Views Erinnerung: def show... end render :action => show HTML-Oberflächen für CRUD-Operationen
69 Ruby on Rails Neue Applikation von 0
70 Ruby on Rails Neue Applikation von 0 Demo
71 Ruby on Rails Scaffolds: Wiederholung rails generate scaffold lectures erzeugt: Migration!!!!!!! CREATE TABLE... Model!!!!!!!! Lecture.new Controller!!!!!! Views!!!!!!!! show.html.erb Tests!!!!!!!!...
72 Ruby on Rails Fortgeschrittene ORM-Techniken mehrwertige Relationen und Relationen mit Attributen Student Vorlesung n m Note k Professor
73 Ruby on Rails Fortgeschrittene ORM-Techniken mehrwertige Relationen und Relationen mit Attributen Student 1 Note n Prüfung n n 1 1 Vorlesung Professor
74 Ruby on Rails Fortgeschrittene ORM-Techniken Entitäten mit N:M-Selbstreferenz m n Vorlesung has_and_belongs_to_many :vorgaenger, :class_name => "Lecture", :join_table => "lectures_lectures", :foreign_key => "nachfolger_id", :association_foreign_key => "vorgaenger_id"
75 Ruby on Rails Scaffolds: Wiederholung rails generate scaffold lectures erzeugt: Migration!!!!!!! CREATE TABLE... Model!!!!!!!! Lecture.new Controller!!!!!! Views!!!!!!!! show.html.erb Tests!!!!!!!!...
76 Ruby on Rails Testen in Rails Test-Driven-Development Kernidee von Rails integrierte Tests für Models (Unit-Tests) Controller (Functional Tests) Views (Functional Tests) Controller-Interaktion (Integration Tests)
77 Ruby on Rails Testen in Rails Verzeichnis test Testdaten Tests für Controller/Views Tests für Controller-Interaktion Tests für Models
78 Ruby on Rails Einfacher Unit-Test unit/student_test.yml require 'test_helper' class StudentTest < ActiveSupport::TestCase # Replace this with your real tests. test "the truth" do assert true end end
79 Ruby on Rails Einfacher Unit-Test require 'test_helper' class StudentTest < ActiveSupport::TestCase test "valid semester" do s = Student.new s.name = "Willi" s.matr_nr = 123 s.semester = -1 #fehlerhafte daten assert!s.save, "Neg. Semester erlaubt" end end
80 Ruby on Rails Einfacher Unit-Test Test ausführen $ ruby -Itest test/unit/student_test.rb für test_helper.rb Test(s) Lädt Testdaten in Datenbank Führt alle Tests aus
81 Ruby on Rails Einfacher Unit-Test Ergebnis: Loaded suite test/unit/student_test Started F Finished in seconds. 1) Failure: test_valid_semester(studenttest) [test/unit/student_test.rb:11]: Neg. Semester erlaubt 1 tests, 1 assertions, 1 failures, 0 errors, 0 skips
82 Ruby on Rails Test-Driven-Development Erst Test schreiben, dann Funktionalität entwickeln Beispiel: Validierung von Daten eines Models app/models/student.rb validates :semester, :presence => true, :inclusion => Obacht: Niemand verhindert INSERT INTO...
83 Ruby on Rails Einfacher Unit-Test Ergebnis: Loaded suite test/unit/student_test Started. Finished in seconds. 1 tests, 1 assertions, 0 failures, 0 errors, 0 skips
84 Ruby on Rails Fixtures Nicht auf Produktivdaten testen Fixtures = Testdaten YAML oder CSV Test-Datenbank in database.yml konfigurieren ggf. mit rake db:test:prepare initialisieren vor dem Testen automatisch in die Testdatenbank geladen
85 Ruby on Rails Fixtures fixtures/students.yml one: matr_nr: 1 name: MyString semester: 1 two: matr_nr: 1 name: MyString semester: 1
86 Ruby on Rails Fixtures fixtures/students.yml willi: matr_nr: 123 name: Willi Wacker semester: 5 lectures: infob
87 Ruby on Rails Fixtures fixtures/lectures.yml infoa: titel: Info A vorl_nr: 1 sws: 9 infob: titel: Info B vorl_nr: 2 sws: 9 vorgaenger: infoa
88 Ruby on Rails Unit-Test mit Testdaten models/student.rb def fehlende_vl erg = [] self.lectures.each do l erg = erg + (l.vorgaenger - self.lectures) end return erg.uniq end
89 Ruby on Rails Unit-Test mit Testdaten require 'test_helper' class StudentTest < ActiveSupport::TestCase test "vl_ohne_vorgaenger funktion" do s = students(:willi) assert s.fehlende_vl.include? (lectures(:infoa)), "Willi sollte Info A fehlen" end end
90 Ruby on Rails Unit-Test mit Testdaten Ergebnis: Loaded suite test/unit/student_test Started.. Finished in seconds. 2 tests, 2 assertions, 0 failures, 0 errors, 0 skips
91 Ruby on Rails Weitere Informationen Mehr zum Thema Testen mit Rails Übungsblatt und Übung
92 Ruby on Rails Ein echtes Beispiel Was fehlt eigentlich noch? echte Queries Datenbank-Performance ausnutzen IMDB-Datenbank: O(n * log n) bei 60 Millionen Einträgen... ActiveRecord-Query-Interface
93 Ruby on Rails ActiveRecord Datenabfragen mit eigenem Query-Interface Movie.first Movie.find(123) Movie.where(:name => abc ).where(:year => 1942) Movie.where( name Movie.order( name ) offset, limit, group, having,... Benötigt passende Model-Klasse
94 Ruby on Rails ActiveRecord Direkte Anfragen an die Datenbank ActiveRecord::Base.connection. select_all( SELECT * FROM movies... ) select_one( SELECT * FROM movies... )... Liefert einen Array mit Hashes oder Hashes h = [{:title => Casablanca, :id => 1}, {...}] h[0][:title]
95 Ruby on Rails: Active Record Erinnerung models/student.rb def fehlende_vl erg = [] self.lectures.each do l erg = erg + (l.vorgaenger - self.lectures) end return erg.uniq end
96 Ruby on Rails: Active Record Erinnerung models/student.rb def fehlende_vl Lecture.find_by_sql("SELECT l.* FROM lectures l, lectures_students ls, lectures_lectures ll WHERE ls.lecture_id = ll.nachfolger_id and ls.student_id = " + self.id.to_s + " and ll.vorgaenger_id = l.id and ll.vorgaenger_id not in (SELECT ls2.lecture_id FROM lectures_students ls2 WHERE ls2.student_id = " + self.id.to_s + ")") end
97 Ruby on Rails: ActiveRecord Erinnerung Ergebnis: Loaded suite test/unit/student_test Started.. Finished in seconds. 2 tests, 2 assertions, 0 failures, 0 errors, 0 skips
98 Ruby on Rails Zusammenfassung Datenbankabstraktion mit ORM und ActiveRecord Applikationsdesign mit Model-View-Controller Don t Repeat Yourself Convention over Configuration Scaffolds & Migrations Bestehende Datenbanken und neue Applikationen Tests
99 Ruby on Rails Literatur und weitere Informationen Agile Web Development with Rails. Thomas, Dave; Heinemeier Hansson, David. (Obacht: Fourth Edition für Rails 3, Rest veraltet!) Rails API: Ruby-Dokumentation: Rails Guides:
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