SQLite на практике

Работа с датой и временем в SQLite

В sqlite есть встроенные функции для работы с датами, но они мне всегда не слишком нравились.

Поэтому разработал расширение sqlean-time. Оно поддерживает точность вплоть до наносекунд и предоставляет удобное структурированное API с большим количеством функций.

https://antonz.org/sqlean-time

Современный SQLite: Вычисляемые столбцы

Вычисляемые (generated) столбцы рассчитываются на основании других столбцов той же таблицы. Например, мы можем рассчитать процент отказов на основе количества запросов:

create table stats (
  date text,
  n_total int,
  n_failed int,
  fail_perc as (n_failed*100.0 / n_total)
);

Другой распространенный сценарий — вытащить поле JSON-документа в отдельный столбец, и при необходимости проиндексировать его:

create table events (
  id integer primary key,
  event blob,
  etime text as (event ->> 'time'),
  etype text as (event ->> 'type')
);

create index events_time on events(etime);

insert into events(event) values
('{"time": "2024-05-01", "type": "credit"}'),
('{"time": "2024-05-02", "type": "debit"}'),
('{"time": "2024-05-03", "type": "close"}');

select etime, etype from events;

Результат:

┌────────────┬────────┐
│   etime    │ etype  │
├────────────┼────────┤
│ 2024-05-01 │ credit │
│ 2024-05-02 │ debit  │
│ 2024-05-03 │ close  │
└────────────┴────────┘

Так SQLite превращается в документную базу данных:

— Храним JSON-документы как текст или blob-поле.
— Извлекаем отдельные поля через вычисляемые столбцы.
— Строим индексы, если нужна быстрая выборка.

Вычисляемые столбцы могут рассчитываться на лету (virtual) или храниться на диске (stored). Stored-столбцы редко используют на практике.

Работает в SQLite 3.31+ (январь 2020).

песочница • документация

Современный SQLite: STRICT-таблицы

Я начинаю марафон! Но не марафон желаний 😅 Буду вкратце рассказывать о полезных функциях современного SQLite, про которые вы (возможно) не слышали.

Начнем со «строгих» таблиц.

Как вы наверняка знаете, SQLite обладает гибкой системой типов (за что некоторые даже называют его «джаваскриптом в мире СУБД»). Вы можете хранить любые значения в столбцах любых типов: например, строки в INTEGER-столбце или бинарные данные в REAL-столбце.

Кто-то любит SQLite за эту гибкость, другие ненавидят за нее же. Поэтому в какой-то момент авторы SQLite добавили «строгие» (STRICT) таблицы:

create table people (
  id integer primary key,
  name   text,
  salary real
) strict;

Они проверяют типы так же, как традиционные СУБД вроде PostgreSQL или MySQL:

insert into people (name, salary)
values ('Alice', 100);
-- OK

insert into people (name, salary)
values ('Bob', 90.5);
-- OK

insert into people (name, salary)
values ('Cindy', 'decent');
-- Runtime error: cannot store TEXT value
-- in REAL column people.salary

Даже в строгой таблице можно объявить столбец как ANY — тогда в нем можно хранить значения любых типов. Получается, можно взять лучшее от обоих миров — строгую проверку типов и опциональную гибкую типизацию.

Работает в SQLite 3.37+ (ноябрь 2021).

песочница • документация

SQL-полиглот

Сделал онлайн-утилиту, которая выполняет заданный запрос на любой СУБД от PostgreSQL до DuckDB (SQLite тоже есть, конечно).

Удобно, чтобы быстро понять, поддерживает ли база тот или иной SQL-синтаксис.

https://codapi.org/sql

Побег из карантина macOS и точный путь к расширению

Свежий релиз sqlpkg принес две приятные фичи:

— Команда install автоматически убирает расширение из карантина macOS, чтобы можно было использовать без дополнительных приседаний.

— Команда which печатает точный путь к установленному расширению, чтобы было проще загрузить его в SQLite.

https://github.com/nalgeon/sqlpkg-cli/releases/0.2.0

Перенести SQLite-расширения с одной машины на другую

Начиная с релиза 0.1.0, sqlpkg сохраняет информацию об установленных пакетах в специальном файле (sqlpkg.lock, он же локфайл).

Используйте его, чтобы установить расширения на новой машине одной командой:

sqlpkg install

https://github.com/nalgeon/sqlpkg-cli/releases/0.1.0

SQL-файлы в песочнице

Когда я запустил Sqlime, как-то забыл поддержать загрузку из .sql файлов. Песочница умела загружать бинарные SQLite-базы из локального файла или по урлу, GitHub-гисты, но не sql-файлы.

Наверно я полагал, что люди в основном будут копипастить SQL руками, так что файлы им не нужны. Возможно, не так уж и ошибался — никто не попросил эту возможность.

Но все же странновато для SQL-песочницы не уметь загружать SQL-файлы. Так что теперь она умеет ツ

Заодно обновил иконки. Использовал svgrepo.com — опенсорсный репозиторий иконок, очень рекомендую.

Одна из моих любимых мелких штук в Sqlime — возможность выделить и запустить фрагмент запроса. Полезно, когда «распутываешь» сложный запрос.

К тому же, ее было несложно реализовать. Ах, если бы все фичи были такими 🙂

Для начала добавил в реестр те расширения, которые пробовал сам, получилось около 60 пакетов

Реестр и менеджер пакетов для SQLite

Расширений для SQLite становится все больше, и я решил, что пришло время сделать менеджер пакетов!

Встречайте sqlpkg - это реестр пакетов с веб-интерфейсом и одноименный консольный менеджер пакетов. Надеюсь, вам пригодится.

https://sqlpkg.org/

Реестр пакетов работает отдельно от менеджера и не требует его. Достаточно найти нужный пакет на сайте, скачать под свою ОС и загрузить стандартными средствами (.load или load_extension).

А менеджер пакетов работает отдельно от реестра и тоже не требует его :) Чтобы установить пакет, достаточно указать менеджеру на файл спецификации. Его можно захостить где угодно или даже разместить локально.

Удобно отлаживать небольшие запросики, а для обучения так и вовсе незаменимая штука

Больше функций в SQL-песочнице

Sqlime — это опенсорсная SQLite-песочница в браузере.

В ней всегда были стандартные функции SQLite: общего назначения, дата-время и математические.

А теперь есть намного больше, от регулярных выражений и матстатистики до динамического SQL!

По сути, я приделал к песочнице все свои расширения, которые до этого подключались только к «обычному» SQLite (кроме работы с файлами и юникода, который под веб не захотел компилироваться).

https://sqlime.org/

sqlite3 + расширения на Python

Сделал Python-пакет sqlean.py. Он полностью совместим со стандартным sqlite3, плюс добавляет множество приятных функций:

— кодирование/декодирование
— динамический SQL
— работа с файлами
— текстовые функции
— IP адреса
— мат. статистика
— UUID
— CSV

https://github.com/nalgeon/sqlean.py

Покрывающий индекс в SQL

Покрывающий индекс — самый быстрый способ выбрать данные из таблицы.

Например, есть запрос, который выбирает сотрудников с указанной зарплатой:

select id, name
from employees
where salary = 90;

Если нет индекса, он обходит всю таблицу (так называемый фулскан).

Создадим индекс по зарплате:

create index employees_idx
on employees(salary);

Теперь тот же запрос будет находить записи по зарплате в индексе (это быстрее, чем обходить всю таблицу). И для каждой найденной записи будет обращаться к таблице, чтобы получить значения id и name.

Но если создать покрывающий индекс:

create index employees_idx
on employees(salary, id, name);

То запрос будет отрабатывать только по индексу, вообще без обращения к таблице. Это еще быстрее.

Покрывающие индексы дорого обходятся при изменении данных в таблице, поэтому на каждый вид запросов их создавать не стоит. Чаще это одно из последних средств оптимизации, когда все остальное уже сделали.

Sqlean shell

sqlean — это набор базовых расширений SQLite, от регулярных выражений и мат. статистики до работы с файлами и динамического SQL.

И теперь он доступен в комплекте с SQLite CLI!

https://github.com/nalgeon/sqlite/releases/3.42.0-sqlean

Некоторые из них в SQLite уже были, но с полным набором удобнее

25 текстовых функций в SQLite

С помощью стандартных функций instr, substr и replace можно много чего сделать. Но мне хотелось более полного набора возможностей, как в PostgreSQL, Python или Go. Пришлось добавить.

Новое расширение text содержит 25 функций для работы со строками: от slice, contains и count до split_part, trim и repeat. И многие из них совместимы с PostgreSQL!

А если добавить функции работы с регулярками из regexp, вас и вовсе будет не остановить ツ

SQL-рецепт: Сравнение с соседями

Предположим, мы хотим сравнить каждую запись с соседними. Например, сравнить продажи за месяц с предыдущим месяцем или с аналогичным месяцем в прошлом году.

Решение — использовать функцию lag() поверх SQL-окна.

Пример

Сравним расходы компании от месяца к месяцу в абсолютном выражении:

select
  year, month,
  expense,
  expense - lag(expense) over w as diff
from expenses
window w as (
  order by year, month
)
order by year, month;

year  mon exp  dif
2020  1    82  
2020  2    75   -7
2020  3   104   29
2020  4    94  -10
2020  5    99    5
2020  6   105    6
2020  7    95  -10
2020  8   110   15
2020  9   104   -6

lag(value, offset) возвращает значение value из строки, отстоящей на offset строк назад от текущей.

По умолчанию offset равно 1, указывать его не обязательно.

Нюансы

— Еще есть функция lead(). Работает в точности как lag(), только смотрит вперед, а не назад.

— Если СУБД не поддерживает инструкцию window, можно встроить определение окна: lag(expense) over (order by ...)

→ Оконные функции SQL

Кодирование данных в SQLite

Все знают про шестнадцатеричное кодирование (hex):

select hex('hello');
-- 68656C6C6F

select unhex('68656C6C6F');
-- hello

Но есть и другие способы.

Base32:

select encode('hello', 'base32');
-- NBSWY3DP

select decode('NBSWY3DP', 'base32');
-- hello

Base64:

select encode('hello', 'base64');
-- aGVsbG8=

select decode('aGVsbG8=', 'base64');
-- hello

Base85:

select encode('hello', 'base85');
-- BOu!rDZ

select decode('BOu!rDZ', 'base85');
-- hello

URL-кодирование:

select encode('hel lo!', 'url');
-- hel%20lo%21

select decode('hel%20lo%21', 'url');
-- hel lo!

И все они теперь доступны в SQLite с помощью расширения crypto.

Неподдерживаемые фичи

Некоторым фичам SQL-стандарта уже больше 30 лет, а они до сих пор не реализованы (и, вероятно, никогда не будут).

Например, стандарт разрешает накладывать условия на таблицу целиком, но СУБД это не поддерживают.

Есть таблица сотрудников:

create table employees (
  id integer primary key,
  name varchar(50),
  salary integer
);

Накладываем условие «зарплатный фонд должен быть меньше 3000»:

create assertion salary_fund
check (
  3000 > (select sum(salary) from employees)
);

И получаем:

error: CREATE ASSERTION is not yet implemented

🤷‍♀️