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Grundlagen der Programmierung: Datenbanken

Überblick über Datenbanken

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Datenbanken dienen dazu, umfangreiche Datenmengen zu speichern und diese auf einfache Art und Weise zugänglich und aktualisierbar zu machen, obwohl mehrere Benutzer gleichzeitig auf diese zugreifen.

Transkript

Wie bei den meisten Dingen in der Programmierung, wenn Sie Datenbanken verstehen wollen, dann sollten Sie sich nicht gleich auf die Features der Datenbank-Software stürzen. Gehen Sie es anders an und erkennen Sie, dass diese Dinge entworfen wurden, um ein Problem zu lösen. Was also ist jetzt das Problem? Nun, das mag ganz einfach erscheinen. Da gibt es irgendwelche Daten, Informationen, Sie, Ihre Firma, Ihre Kunden oder sogar das Unternehmen, das Sie erst aufbauen möchten. Auf jeden Fall sind Daten vorhanden, die Sie speichern müssen. Und bei diesen Daten kann es sich um alles Mögliche handeln. Es könnten Informationen über Kunden, Produkte, Mitarbeiter, Bestellungen oder Details über die Besucher auf Ihrer Webseite sein. Diese Daten könnten im Textformat vorliegen, es könnten Namen und Beschreibungen sein oder Zahlenmaterial, Mengen oder Datumswerte, Dokumentdateien, Bilder, Audio oder Video. Interessant dabei ist, dass Sie bereits Daten speichern können. Sie können einfach eine Textdatei öffnen und Ihre Information eingeben oder die Daten in einem Tabellenblatt eintragen. Dokumente organisieren Sie ganz einfach in Ordnern. Viele kleinere Unternehmen würden so etwas mit einer Tabellenkalkulation angehen. Und viele behalten diese Praxis auch jahrelang bei. Das kann durchaus in Ordnung sein, da ein Datenbestand alleine ja noch kein ausreichender Grund ist, eine Datenbank anzulegen. Über Daten zu verfügen ist nicht das Problem; das Problem ist, was als nächstes kommt. Und da gibt es jede Menge potenzieller Probleme. Ich greife mal sechs davon heraus und beschreibe sie, ohne auf technische Details einzugehen. Mögliche Probleme sind: der Umfang Ihrer Daten; wie leicht sie sich aktualisieren lassen, wie genau sie sind, wie sicher sie sind, ob es Redundanz gibt und wie wichtig diese Daten sind. Sehen wir uns eines nach dem anderen an. An erster Stelle ist die Größe, ist der Umfang, denn was als kleine Datenmenge beginnt, hat das Bestreben zu einer großen Datenmenge zu werden. Und wenn Ihre Tabellenblattlösung hübsch und schnell ist, wenn sie 100 Zeilen umfasst, was passiert, wenn sie auf zwei Millionen Zeilen anwächst? Möglicherweise teilen Sie sie in einen Stapel verschiedener Dateien auf und sehen sich dann einem neuen Problem gegenüber: die Geschwindigkeit. Wie wollen Sie hier etwas wiederfinden? Als nächstes ist zu beachten, wie leicht sich Ihre Daten aktualisieren lassen. Was passiert, wenn zwei Mitarbeiter dieses Tabellenblatt zur selben Zeit bearbeiten müssen? Wie sieht es aus, wenn es gleichzeitig 20 oder, sagen wir, 200 Mitarbeiter sind? Wenn Sie mit einem dateibasierten System arbeiten, kommt dies schlicht und ergreifend einfach nicht vor. Letztlich überschreibt ja jeder die Änderungen der anderen Mitarbeiter. Dann ist da die Genauigkeit der Daten. Gibt es etwas, was mich tatsächlich daran hindert, falsche Daten in eine derartige Tabelle einzugeben? Was ist, wenn Sie nicht die richtigen Tasten treffen und ein Datum dann in der Vergangenheit statt in der Zukunft liegt? Oder wenn Sie Wichtiges auslassen mit der Absicht, diese Eingaben später nachzuholen? Normalerweise gibt es nichts, was mich davon abhält. Und wenn dann diese Dateien immer älter werden, dann füllen sie sich mit Daten, die ungenau sind. Der Datenbestand ist nicht konsistent und überhaupt nicht mehr vertrauenswürdig. Und dann ist da noch der Gedanke der Sicherheit. Die meiste Zeit müssen Sie diese Daten zeigen. Doch nur weil die Daten mit jemandem gemeinsam genutzt werden müssen, heißt das noch lange nicht, dass sie mit allen Leuten auch zu teilen sind. Denn einige Daten könnten vertraulich sein, es könnte sich um Lohnabrechnungen handeln, um Gesundheitsangaben. Wer also darf die Daten ansehen und wer darf sie bearbeiten? Und wenn jemand diese Daten bearbeiten darf, kennen wir dann lediglich die letzte Person, die diese Datei bearbeitet hat oder wissen wir, wer welchen Eintrag und welche Änderung zu jedem einzelnen Zeitpunkt vorgenommen hat? Denn bei bestimmten Informationen, z. B. über Gesundheit und Finanzen, da sind Gesetze zu beachten, um sicherzustellen, dass jede Änderung an vertraulichen Daten auch tatsächlich überwacht wird. Und es gibt das Konzept der Redundanz oder Duplikation der Daten, wobei mehrere Kopien derselben Daten angelegt werden. Nun ist Redundanz an sich keine schlechte Sache, z. B. bei Backups. Es ist manchmal gut, mit Redundanz zu arbeiten, doch in den Daten selbst ist Redundanz fehl am Platze, weil sie zu Konflikten führt. Vielleicht enthält eine Datei zwei Einträge für dasselbe Produkt; der eine Eintrag besagt, dass das Produkt 12 Euro kostet, der andere spricht von 10 Euro. Welcher Preis ist nun richtig? Oder es kann sein, dass Informationen über mehrere verschiedene Dateien verteilt sind. Eine Datei gehört der eigenen Abteilung, die andere Datei einer anderen Abteilung. Welche von beiden Dateien zählt denn nun? Der nächste Punkt betrifft die Wichtigkeit Ihrer Daten. Möglicherweise haben Sie schon einmal schmerzliche Erfahrung gemacht, wenn Sie in einer Tabellenkalkulation oder einer Textverarbeitung gearbeitet haben und ein Absturz aufgetreten ist oder die Verbindung zum Server getrennt wurde. Dann haben Sie fünf Minuten Arbeit verloren, vielleicht eine Stunde oder einen ganzen Tag. Das ist ärgerlich und unangenehm. Wenn es sich aber bei den verlorenen Informationen um die gestrigen Bestellungen handelt, die Allergien eines Patienten, die Einzelheiten eines Aktienhandels oder die Sitzbuchung eines Transatlantikfluges, für den jemand viel Geld bezahlt hat, dann ist das nicht nur unangenehm, das ist einfach nicht akzeptabel. Daten sind kritisch. Bei vielen Firmen machen die Daten das gesamte Unternehmen aus. Es dürfen keinerlei Daten verlorengehen, nicht eine einzige Änderung. Anderenfalls haben Sie eines der genannten Probleme. Möglicherweise haben Sie auch alle diese Probleme und daneben noch mehr, doch dies sind die Gründe, warum wir eine Datenbank brauchen. Das sind die Probleme. Es geht nicht darum, einen Platz bereitzustellen, wo Sie Ihre Daten unterbringen. Das können wir bereits. Es geht darum, dass die Daten wachsen und immer unhandlicher werden und trotzdem alles noch leicht zugänglich sein muss und sich leicht aktualisieren lässt; selbst wenn viele Leute gleichzeitig damit arbeiten. Es geht darum, die Daten genau und intern konsistent zu halten, sie zu sichern und den Zugriff darauf zu kontrollieren. Wer darf die Daten lesen, wer bearbeiten? Und ist es genau zu verfolgen, wer was gemacht hat und wann es gemacht wurde? Man muss gewährleisten, dass zwar Ihre Backups redundant sein können, weil diese Daten wichtig sind, die Daten selbst aber nicht. Es gibt nur eine Wahrheit, und nachdem Sie eine Änderung an diesen Daten vorgenommen haben, werden Sie diese Änderungen niemals verlieren. Sie werden auch diese Daten niemals verlieren. Genau das ist es, was uns eine Datenbank geben kann: Struktur. Sie ist nicht nur ein Platz, wo Sie Ihre Daten speichern. Eine Datenbank ist ein strukturiertes System, in das Sie Ihre Daten stellen, das einem in Bezug auf die Daten Regeln auferlegt. Und es sind Ihre Regeln, weil die Wichtigkeit dieser Dinge sich entsprechend Ihren Bedürfnissen ändert. Es kann sein, dass die Größe Ihr Hauptproblem ist, Sie haben Terabytes von Informationen. Dann haben Sie andere Prioritäten als jemand, der wesentlich kleinere Datenbestände hat, wobei jede einzelne Änderung kontrolliert, überwacht und protokolliert wird, sobald sie erfolgt ist. Wenn also Ihre Erfahrung nur darin besteht, eine Datenbank anzuwenden, die jemand anderes erstellt hat, dann können Sie gar nicht richtig einschätzen, was wichtig ist. Das ist vollkommen entschuldbar bei jemandem, der höchstens Filemaker oder Microsoft Access kennt und denkt, das ist es, was eine Datenbank ausmacht. Das Ganze ähnelt einem Tabellenblatt, ist nur etwas umständlicher zu verwenden, aber das ist noch lange nicht alles. Die eigentliche Leistungsfähigkeit einer Datenbank ist unsichtbar. Es sind gerade die Dinge, die Sie nicht sehen können, die im Hintergrund ablaufen, die Sicherheit, die erzwungene Integrität der Daten, die Fähigkeit, schnell und zuverlässig darauf zuzugreifen, dass sie robust sind, dass jede Menge Leute gleichzeitig damit arbeiten können, und dass sie sogar unbeschadet Abstürze und Hardware-Probleme überstehen, ohne die Daten zu beschädigen. Letztlich müssen wir verstehen, wie wir unsere Struktur beschreiben und die entsprechenden Regeln definieren, so dass all diese unsichtbaren Dinge auch tatsächlich passieren. Bis jetzt bin ich weder auf eine konkrete Datenbank-Software noch auf einen besonderen Datenbank-Typ eingegangen, weil es unterschiedliche Typen gibt und manche bei einem oder mehreren dieser Probleme besser abschneiden als andere. Dahin kommen wir noch. Doch vorher müssen wir noch eine Reihe von Begriffen klären.

Grundlagen der Programmierung: Datenbanken

Fangen Sie ganz von vorne an und erfahren Sie alles über die Grundlagen zu Datenbanken und deren Einsatzzwecke, um danach eigene Lösungen und Anwendungen zu entwickeln.

3 Std. 6 min (39 Videos)
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