1 1. 1. Datenbanken 1. Datenmodellierung Daten derselben Art werden zu einer Datenklasse zusammengefasst. Eine Datenklasse wird gewöhnlich in Form einer Tabelle dargestellt. Ein einzelnes Objekt der Datenklasse heißt Datensatz. Ein Datensatz entspricht also einer Tabellenzeile. Beispiel 1: Die Kunden einer Firma sollen in einer Tabelle Kunde gespeichert werden, denn diese Daten gehören alle zur gleichen Datenklasse. Ein einzelner Kunde steht in einer Tabellenzeile. In eine andere Datenklasse gehören die Waren, die die Firma herstellt. Wir speichern sie in der Tabelle Ware. Die Datenklasse der Waren besitzt andere Attribute (Merkmale) wie die Datenklasse der Kunden. Bei den Waren interessieren uns z. B. der Preis, die Bezeichnung der Ware, die noch im Lager vorhandene Anzahl. Die Klasse Ware: Ware - warennummer - bezeichnung - preis - anzahl Aufgabe 1: Zeichne daneben ein solches Diagramm für die Klasse Kunde! Die Attribute der Klasse Ware tauchen in der Tabelle als Spaltennamen auf: warennummer bezeichnung preis anzahl Die Klasse der Kunden und die Klasse der Waren haben eine Beziehung (Relation) zueinander. Deshalb konstruiert man relationale Datenbanken. 2 2. Beziehungen Die Beziehung zwischen Frauen und Männern ist in der Regel eine 1:1- Beziehung. Frau 1 verheiratet 1 Mann Eine 1:n- Beziehung ist beispielsweise die Beziehung zwischen Firmen und Angestellten, da eine Firma mehrere Angestellte beschäftigen, aber ein Angestellter nicht in mehreren Firmen beschäftigt sein kann: Firma 1 beschäftigt n Angestellter Eine n:m- Beziehung entsteht beispielsweise bei einem Buchverleih. Ein Kunde kann mehrere Bücher ausleihen. Ein Buch kann mehrmals nacheinander an verschiedenen Kunden ausgeliehen werden: Kunde n leihen m Buch Natürlich könnte die Firma jedes Mal, wenn ein Kunde kauft, die volle Adresse des Kunden aufnehmen und alle Daten der Waren. Dieses wäre aber sehr umständlich. Also gibt man dem Kunden eine Nummer und ebenso jeder Ware. Die Beziehung der beiden ist dann einfach durch eine Tabelle herzustellen, in der Kundennummer und Warennummer stehen und eventuell noch das Datum und ein Vermerk über die Zahlweise. Aufgabe 3: Um welche Art von Beziehung handelt es sich im Folgenden jeweils? Lehrer Instrumentalunterricht Fitnesstrainer unterrichten teilnehmen leitet Klassen Musikschüler Gymnastikkurse 3 In die Tabelle Kauf kommen die beiden Schlüssel und ein Datum. Es wird nun eine Verbindung der Tabellen benötigt. Wir wählen im Menü Extras Beziehungen, fügen die Tabellen hinzu und schließen. Dann ziehen wir die Felder kundennummer von Kunde und warennummer von Ware in die Tabelle Kauf. (Referentielle Integrität aktivieren.) Aufgabe 5: Erstelle für die Klasse Flug mit den Attributen fluglinie, abflugsort, abflugszeit, ankunftsort, ankunftszeit, passagierzahl eine Tabelle mit dem Primärschlüssel flugnummer. Die Klasse Kunde kann wie bei Aufgabe 4 gestaltet werden. Aufgabe 6: Erstelle für die Klasse Buch mit den Attributen buchnummer, titel, verfasser, verlag, erscheinungsjahr, fachgebiet, bemerkung eine Tabelle. Die Klasse Kunde kann wie bei Aufgabe 4 gestaltet werden, zusätzlich sollen noch schule und klasse registriert werden. 4 In unserer Datenbank erstellen wir eine Abfrage in der Entwurfsansicht. Dazu müssen wir zu unserer Abfrage eine oder mehrere Tabellen hinzufügen. Dann wählen wir im Menü Ansicht SQL- Ansicht. In das sich öffnende Textfenster können wir den Abfragetext schreiben. Wir aktivieren jetzt im Menü Abfrage Ausführen und es erscheint das Ergebnis der Abfrage als Tabelle. 5 3. Abfragesprache SQL In eine Datenbank bringt man nicht nur Daten hinein, man will auch Informationen aus ihr herausziehen. Das geschieht durch Abfragen. Eine einfache Sprache wurde dafür entwickelt: SQL (Standard Query Language). Wir besprechen die wichtigsten Vokabeln von SQL: Auswahl von Daten mit dem SELECT- Befehl Beispiel 1: SELECT * FROM Kunde; Mit diesem Befehl werden aus der Tabelle Kunde alle Datensätze ausgewählt und angezeigt. Das Sternchen * ist ein Joker für alles. Beispiel 2: SELECT bezeichnung, preis FROM Ware; Mit diesem Befehl werden aus der Tabelle Ware die Spalten bezeichnung und preis ausgewählt. Beispiel 3: SELECT bezeichnung, preis FROM Ware WHERE preis>10; Mit diesem Befehl werden aus der Tabelle Ware die Spalten bezeichnung und preis ausgewählt und deren Inhalte angezeigt, wenn der Preis höher als 10 ist. Beispiel 4: SELECT * FROM Kunde WHERE nachname LIKE ”S%”; Hier werden die Zeilen ausgewählt, bei denen der Nachname mit S anfängt. Das Prozentzeichen ist ein Platzhalter für irgendwelche Zeichen dahinter. Beispiel 5: SELECT bezeichnung, preis FROM Ware ORDER BY preis; Mit diesem Befehl werden aus der Tabelle Ware die Spalten bezeichnung und preis ausgewählt und nach Preis geordnet. Aufgabe 7: Gib den gesamten Inhalt der Tabelle Ware aus. Wie lautet der SQL- Befehl dafür? Aufgabe 8: Wähle aus der Tabelle Kunde alle Kunden aus, deren Postleitzahl mit 69 beginnt. 6 Verbinden von zwei Tabellen mit JOIN: Die Objekte der Klasse Flug werden in der gleichnamigen Tabelle gespeichert. Wir geben jedem Datensatz von Flug eine eindeutige Flugnummer (Primärschlüssel). Die Tabelle Kunde enthält die Daten der Kunden. Bei jeder Flugbuchung tragen wir die Flugnummer beim Kunden ein. So werden jedem Passagier seine Flugdaten zugeordnet. Bei der Abfrage der Datenbank möchten wir sowohl die Daten des Kunden als auch die Daten seines Fluges anzeigen. SELECT Vorname, Nachname, Abflughafen, Flugziel, Flugpreis Diese Verbindung zwischen Kunden und Flug stellt der Befehl INNER JOIN her. Flug INNER JOIN Kunde Manche Flüge werden mehrfach gebucht, mache gar nicht. Wir interessieren uns für die Flugnummern aus der Tabelle Flug, die auch in der Tabelle Kunde vorkommen: ON Fluege.Flugnummer=Kunden.Flugnummer Die ganze Abfrage kann also z. B. so aussehen: Beispiel 6: SELECT Vorname, Nachname, Abflughafen, Flugziel, Flugpreis FROM Flug INNER JOIN Kunde ON Flug.flugnummer=Kunde.flugnummer ORDER BY flugpreis DESC; Aufgabe 9: Praktiziere das Analoge mit den Tabellen Ware und Kunde. Wie lautet der SQL- Befehl? Drucke Deine Ergebnistabelle aus. Verbinden von drei Tabellen mit JOIN: In einem Flugzeug sitzen mehr als eine Person. Es wäre also dumm, in der Tabelle der Flüge alle Personendaten einzutragen. Genauso kann es passieren, dass ein Passagier mehrere Flüge bucht, oder umsteigen muss. Deshalb ist es sinnvoll, eine dritte Tabelle mit den Buchungen anzulegen. Jetzt stellen wir mit INNER JOIN zuerst eine Verbindung der Tabellen Kunde und Buchung her und dann mit INNER JOIN eine Verbindung von Flug und Buchung: Beispiel 10: SELECT * FROM Flug INNER JOIN (Kunde INNER JOIN Buchung ON Kunde.flugnummer = Buchung.flugnummer) ON Flug.flugnummer = Buchung.flugnummer; Beispiel 11: SELECT vorname, nachname FROM Kunde INNER JOIN (Buch INNER JOIN Entleihung ON Buch.buchnummer = Entleihung.buchnummer) ON Kunde.kundennummer = Entleihung.kundennummer WHERE datum>#3/4/2006#; 7 Wie im vorhergehenden Beispiel sind drei Tabellen verbunden. Es werden allerdings nur die Spalteninhalte von vorname und nachname angezeigt. Die Auswahl der Datensätze wird noch eingeschränkt durch die Bedingung, dass das Datum der Entleihung nach dem 4. März 2006 liegen soll. Aufgabe 9: Praktiziere das Analoge mit den Tabellen Ware, Kunde und Kauf. Wie lautet der SQL- Befehl? Drucke Deine Ergebnistabelle aus. 8 4. Datenbanken auf dem Server Häufig steht hinter einer Webseite eine Datenbank, in die Daten gespeichert werden, oder aus der Daten abgerufen werden. Das Programm, das die Daten aus der Datenbank abfragt und an den Kunden weiterreicht, läuft auf dem Webserver, ebenso das Datenbankmanagementsystem. Das meistbenutzte Datenbankmanagementsystem im Internet ist MySQL. Man kann es sich downloaden. Wir können so unseren PC zum Server machen und zu Lernzwecken die gleichen Programme laufen lassen, die auf einem Internetserver benutzt werden. Nach dem Download von MySQL stehen im Unterverzeichnis bin bei einem Windows- Rechner die ausführbaren Dateien. Wir starten ein selbstständiges Datenbankmanagementsystem im Betriebssystem. Das MSDOS-Betriebssystemfenster finden wir unter Windows mit Start – Programme – Zubehör – Eingabeaufforderung Wir wechseln in das Verzeichnis P: cd P8\mysql\bin und starten das Datenbankmanagementsystem mit mysqld-nt –standalone Dann öffnen wir uns eine Eingabemöglichkeit, indem wir im Verzeichnis bin die Datei mysql.exe starten. (Dies geht auch durch Doppelklick im Explorer.) Es öffnet sich wieder ein Betriebssystemfenster (mit schwarzem Hintergrund) und der Eingabeaufforderung mysql> Wir können hier SQL-Befehle eintippen, z. B.: SHOW DATABASES; Es werden die vorhandenen Datenbanken angezeigt. Eine neue Datenbank mit Namen Firma machen wir z. B. mit CREATE DATABASE Firma; Eine vorinstallierte Datenbank ist test. Wir können sie benutzen sie mit USE test; (bzw. USE Firma;) Eine Tabelle erstellen wir mit CREATE TABLE Ware (warennummer INTEGER(10), bezeichnung VARCHAR(50), preis FLOAT(10,2), anzahl INTEGER(10) ); Hier ist Ware der Tabellenname und warennummer, bezeichnung, preis, anzahl sind Spaltennamen in der Tabelle. Zu jeder Spalte muss angegeben werden, von welchem der Typ ihr Inhalt sein soll und wie viel Platz dafür zu reservieren ist. Die Warennummer ist hier eine ganze Zahl mit höchstens 10 Stellen, die Bezeichnung eine Buchstabenkette mit höchstens 50 Buchstaben, der Preis eine Fließkommazahl mit 2 Nachkommastellen. Es gibt noch weitere mögliche Typen, wie z. B. DATE. Lies dazu bei Bedarf im Online-Handbuch nach: http://www.little-idiot.de/mysql/mysql-110.html#create Die Eigenschaften einer fertigen Tabelle lassen wir uns anzeigen mit DESCRIBE Ware; Mit ALTER können wir die Tabelleneigenschaften noch verändern. Mit INSERT fügen wir Datensätze in die Tabelle ein: INSERT INTO Ware VALUES (1, "Radiergummi", 0.65 , 20); 9 Die Daten einer Tabelle können wir auch auslesen und in einem Textfile auf der Festplatte speichern: SELECT * FROM Ware INTO OUTFILE "Ware.txt"; Jetzt befindet sich die Textdatei im Unterverzeichnis data\test. Umgekehrt können wir können Daten z. B. aus einer Excel-Tabelle als Textdatei Ware.txt speichern. Dabei sind die Spalten durch Tabulator-Zeichen und die Zeilen durch Enter/New Line getrennt. Diese Datei können wir auch bei Bedarf mit einem Editor bearbeiten. Wir lesen sie in die Datenbank ein mit: LOAD DATA LOCAL INFILE "Ware.txt" INTO TABLE Ware; Aufgabe: Übertrage die Tabellen Ware, Kunde und Kauf von Access nach MySQL. 10 2. Client- Server- Kommunikation Client HTML-Formular 2.1 Server Servlet MySQL-Datenbank INSERT INTO Ware … <INPUT TYPE=TEXT NAME=“warennummer“> getParameter("warennummer") <INPUT TYPE=TEXT NAME=“bezeichnung“> getParameter("bezeichnung") w.warennummer, w.bezeichnung HTML-Eingabeformular <HTML> <HEAD> <TITLE> </TITLE> </HEAD> <BODY> <H1> Kommunikation mit ServletZwei </H1> <FORM METHOD=POST ACTION = "http://localhost:8080/examples/servlet/ServletZwei"> Mein Vorname: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "vorname" > <BR> Mein Nachname: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "nachname"> <BR> <INPUT TYPE = SUBMIT> </FORM> </BODY> </HTML> 2.2 Servlets: Anfrage und Antwort Ein Servlet kann eine Anfrage aus der Html- Seite mit den dort eingegebenen Daten empfangen: import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.*; public class Servlet1 extends HttpServlet { String vorn; public void doPost(HttpServletRequest anfrage, HttpServletResponse antw) throws ServletException, IOException { vorn = anfrage.getParameter("vorname"); antw.setContentType("text/html"); PrintWriter ausgabe = antw.getWriter(); ausgabe.println("<HTML> <BODY> <FONT SIZE = '7' COLOR = 'red'>"); ausgabe.println("Hallo,"); ausgabe.println(vorn); ausgabe.println(", guten Nachmittag!"); ausgabe.println("</FONT> </BODY> </HTML>"); ausgabe.close(); 11 } Werden viele Daten empfangen und soll eine größere HTML- Seite zurückgeschickt werden, so wird das Programm übersichtlicher, wenn wir extra Programmteile für das Empfangen und das Antworten schreiben: import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.*; public class Servlet3 extends HttpServlet { String vorn, nachn; public void doPost(HttpServletRequest anfrage, HttpServletResponse antw) throws ServletException, IOException { empfangen(anfrage); antw.setContentType("text/html"); PrintWriter ausgabe = antw.getWriter(); antworten(ausgabe); ausgabe.close(); } public void empfangen(HttpServletRequest fr) { vorn = fr.getParameter("vorname"); nachn = fr.getParameter("nachname"); } public void antworten(PrintWriter a) { a.println("<HTML> <BODY> <FONT SIZE = '7' COLOR = 'red'>"); a.println("Hallo,"); a.println(vorn + ", "+ nachn); a.println(", guten Nachmittag, Informatik- Kurs!"); a.println("</FONT> </BODY> </HTML>"); } } Aufgabe: Erstelle für die Klasse Ware ein HTML-Eingabeformular, in das die Attribute der Waren (siehe Seite1) eingegeben werden und ein Java-Servlet, das die Eingaben empfängt und zunächst nur zur Kontrolle die Eingaben an den User zurückschickt. 2.3 Servlet: Erzeugung einer neuen Datenbanktabelle mit CREATE TABLE Wir haben bei einem Provider im Internet die Möglichkeit bekommen, in einer eigenen Datenbank auf einem Webserver Daten zu speichern. Den Namen des Servers, auf dem sich unsere Datenbank befindet, den Datenbanknamen, unseren Login-Namen und ein Passwort erhalten wir ebenfalls vom Provider. Wir benutzen hier eine MySQL- Datenbank. Dafür ist noch ein Datenbanktreiber anzugeben: org.gjt.mm.mysql.Driver import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.*; import java.sql.*; public class ServletTabelleNeu extends HttpServlet { String ergebnis="ok"; public void doPost(HttpServletRequest anfrage, HttpServletResponse antw) throws ServletException, IOException { eintragen(); } public void eintragen() { String url = "jdbc:mysql://server01.bshsw.de/usr_web10_1"; String user = "web10"; String psst = "jlfh872f"; String treiber = "org.gjt.mm.mysql.Driver"; Connection con = null; Statement s; 12 String eintrag="CREATE TABLE Ware (warennummer INTEGER(10), bezeichnung VARCHAR(50), preis FLOAT(10,2), anzahl INTEGER(10) );"; try { Class.forName(treiber); con=DriverManager.getConnection(url,user,psst); s=con.createStatement(); s.execute(eintrag); } catch (Exception e) {ergebnis = e.getMessage();} } } Das Servlet ruft die Methode getConnection des DriverManagers auf, um Verbindung zur Datenbank zu bekommen. In unserem Programm wurde ein String eintrag vorbereitet. Er enthält einen Text, der an die Datenbank geschickt werden soll. Das muss ein Text sein, den die Datenbank versteht und den sie ausführt. Er ist in der Datenbanksprache SQL abzufassen. In unserem Fall bewirkt der ausführbare Text (das Statement), dass eine neue Tabelle mit Namen Ware erstellt wird. Sie enthält vier Spalten mit Namen warennummer, bezeichnung, preis, anzahl. 2.4 Einfügen von Datensätzen in die Tabelle mit dem INSERT-Befehl Mit INSERT fügen wir Datensätze in die Tabelle ein: INSERT INTO Kursliste (vorname, nachname, email) VALUES ("Reinhold", "Ley", "[email protected]"); Die Daten einer Tabelle können wir auch auslesen und in einem Textfile auf der Festplatte speichern: SELECT * FROM kursliste INTO OUTFILE "kursliste.txt"; Jetzt befindet sich die Textdatei im Unterverzeichnis data\test. Umgekehrt können wir können Daten z. B. aus einer Excel-Tabelle als Textdatei kursliste.txt speichern. Dabei sind die Spalten durch Tabulator-Zeichen und die Zeilen durch Enter/New Line getrennt. Diese Datei können wir mit einem Editor bearbeiten. Wir lesen sie in die Datenbank ein mit: LOAD DATA INFILE "kursliste.txt" INTO TABLE kursliste; 13 In die zuvor erstellte Datenbanktabelle trägt ein Servlet die Daten ein, die es vom User empfangen hat: <HTML> <HEAD> <TITLE> </TITLE> </HEAD> <BODY> <H1> Daten Eingabe </H1> Zu speichern: <FORM METHOD=POST ACTION = "http://www.dbssoft.de/web10/servlet/ServletWEintrag"> Warennummer: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "warennummer" > <BR> Bezeichnung: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "bezeichnung"> <BR> Preis: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "preis"> <BR> Anzahl: <INPUT TYPE = TEXT SIZE = 20 NAME = "anzahl"> <BR> <INPUT TYPE = SUBMIT> </FORM> </BODY> </HTML> import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.*; import java.sql.*; public class ServletWEintrag extends HttpServlet { Ware w=new Ware(); String ergebnis="ok"; public void doPost(HttpServletRequest anfrage, HttpServletResponse antw) throws ServletException, IOException { empfangen(anfrage); eintragen(); antw.setContentType("text/html"); PrintWriter ausgabe = antw.getWriter(); antworten(ausgabe); ausgabe.close(); } public void empfangen(HttpServletRequest fr) { w.warennummer = Integer.parseInt(fr.getParameter("warennummer")); w.bezeichnung = fr.getParameter("bezeichnung"); w.preis = Double.valueOf(fr.getParameter("preis")).doubleValue(); w.anzahl = Integer.parseInt(fr.getParameter("anzahl")); } public void antworten(PrintWriter a) { a.println("<HTML> <BODY> <FONT SIZE = '7' COLOR = 'red'>"); a.println("Eingabe:</FONT>"); a.println("<table>"); a.println("<tr><td>Nummer:</td><td>"+w.warennummer+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Bezeichnung:</td><td>"+w.bezeichnung+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Preis:</td><td>"+w.preis+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Anzahl:</td><td>"+w.anzahl+"</td></tr>"); a.println("</table> Eintrag:"+ergebnis); a.println("</BODY> </HTML>"); } public void eintragen() { String url = "jdbc:mysql://server01.bshsw.de/usr_web10_1"; String user = "web10"; String psst = "jlfh872f"; String treiber = "org.gjt.mm.mysql.Driver"; Connection con = null; Statement s; String eintrag="insert into Ware (warennummer, bezeichnung, preis, anzahl) values('"+w.warennummer+"','"+w.bezeichnung+"','"+w.preis+"','"+w.anzahl+"')"; try { Class.forName(treiber); con=DriverManager.getConnection(url,user,psst); s=con.createStatement(); 14 s.execute(eintrag); } catch (Exception e) {ergebnis = e.getMessage();} } class Ware { int warennummer; String bezeichnung; double preis; int anzahl; } } Aufgabe: Erstelle für die Klasse Kunde und die Klasse Buch jeweils ein HTML-Eingabeformular, in das ihre Attribute eingegeben werden können und jeweils ein Java-Servlet für Kunde und Buch, das die Eingaben empfängt und in Datenbanktabellen speichert. 2.5 Abfrage aus Datenbanktabelle mit SELECT Für die umgekehrte Richtung erstellen wir ein Servlet, das die Daten aus der Tabelle holt und dem Benutzer im Browser zur Verfügung stellt: import java.io.*; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.*; import java.sql.*; public class ServletWHolen3 extends HttpServlet { Ware w=new Ware(); String ergebnis="ok"; public void doPost(HttpServletRequest anfrage, HttpServletResponse antw) throws ServletException, IOException { holen(); antw.setContentType("text/html"); PrintWriter ausgabe = antw.getWriter(); antworten(ausgabe); ausgabe.close(); } public void holen() { String url = "jdbc:mysql://localhost/usr_web10_1"; String user = "web10"; String psst = "jlfh872f"; String treiber = "org.gjt.mm.mysql.Driver"; Connection con = null; Statement s; String abfrage="SELECT * FROM Ware"; try { Class.forName(treiber); con=DriverManager.getConnection(url,user,psst); s=con.createStatement(); ResultSet resultat = s.executeQuery(abfrage); while (resultat.next()) { w.warennummer= resultat.getInt("warennummer"); w.bezeichnung=resultat.getString("bezeichnung"); w.preis=resultat.getDouble("preis"); w.anzahl=resultat.getInt("anzahl"); } } catch (Exception e) {ergebnis = e.getMessage();} } public void antworten(PrintWriter a) { 15 a.println("<HTML> <BODY> Eintrag:"+ergebnis+"<FONT SIZE = '7' COLOR = 'green'>"); a.println("Aus Datenbank:</FONT>"); a.println("<table>"); a.println("<tr><td>Nummer:</td><td>"+w.warennummer+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Bezeichnung:</td><td>"+w.bezeichnung+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Preis:</td><td>"+w.preis+"</td></tr>"); a.println("<tr><td>Anzahl:</td><td>"+w.anzahl+"</td></tr>"); a.println("</table>" ); a.println("</BODY> </HTML>"); } class Ware { int warennummer; String bezeichnung; double preis; int anzahl; } } Aufgabe: Schreibe ein Java-Servlet, das die Daten aus der Datenbanktabelle Kunde bzw. Buch abfragt und im Browser anzeigt. Erstelle ein HTML-Eingabeformular, in das eine Kundennummer, eine Buchnummer und eine Anzahl eingegeben werden können und ein Java-Servlet, das die Eingabe empfängt und in der Datenbanktabelle Bestellung speichert.