035.3 Lezione 1

Lo Structured Query Language (SQL) è specifico per i database. Le operazioni di scrittura e di lettura sono espresse in frasi chiamate statement e query. Sia gli statement sia le query sono costituiti da clausole, che definiscono le condizioni di esecuzione dell’operazione.

Nomi e indirizzi e-mail, per esempio, possono essere memorizzati in una tabella del database che contiene i campi nome e email. Un database può contenere diverse tabelle, quindi ogni tabella deve avere un nome unico. Se usiamo il nome contacts per la tabella dei nomi e delle email, un nuovo record può essere inserito con la seguente dichiarazione (statement):

Questa dichiarazione di inserimento è composta dalla clausola INSERT INTO, che definisce la tabella e i campi in cui i dati saranno inseriti. La seconda clausola, VALUES, imposta i valori che saranno inseriti. Non è necessario scrivere in maiuscolo le clausole, ma è una pratica comune, in modo da riconoscere meglio le parole chiave SQL all’interno di una dichiarazione o di una query.

Una query sulla tabella contacts è fatta in modo simile, ma usando la clausola SELECT:

In questo caso, la clausola SELECT email seleziona un campo dalle voci della tabella contacts. La clausola WHERE restringe la query a righe specifiche:

SQL ha molte altre clausole, e ne vedremo alcune nelle sezioni successive. Ma prima è necessario vedere come integrare il database SQL con Node.js.

SQLite è probabilmente la soluzione più semplice per incorporare le caratteristiche del database SQL in un’applicazione. A differenza di altri popolari sistemi di gestione di database, SQLite non è un server di database a cui un client si connette. SQLite fornisce un insieme di funzioni che permettono allo sviluppatore di creare un database come un file convenzionale. Nel caso di un server HTTP implementato con Node.js Express, questo file si trova solitamente nella stessa directory dello script del server.

Prima di usare SQLite in Node.js, è necessario installare il modulo sqlite3. Esegui il seguente comando nella directory di installazione del server; cioè la directory che contiene lo script Node.js che eseguirai.

Sii consapevole che ci sono diversi moduli che supportano SQLite, come better-sqlite3, il cui uso è leggermente diverso da sqlite3. Gli esempi in questa lezione sono per il modulo sqlite3, quindi potrebbero non funzionare come previsto se scegliete un altro modulo.

Per dimostrare come un server Node.js Express può lavorare con un database SQL, scriviamo uno script che memorizza e visualizza i messaggi inviati da un client identificato da un cookie. I messaggi sono inviati dal client tramite il metodo HTTP POST e la risposta del server può essere formattata come JSON o HTML (da un template) a seconda del formato richiesto dal client. Questa lezione non entrerà nel dettaglio dell’uso dei metodi HTTP, dei cookie e dei template. Le parti di codice mostrate qui presuppongono che tu abbia già un server Node.js Express dove queste caratteristiche sono configurate e disponibili.

Il modo più semplice per memorizzare i messaggi inviati dal client è quello di memorizzarli in un array globale, dove ogni messaggio precedentemente inviato è associato a una chiave di identificazione unica per ogni client. Questa chiave può essere inviata al client come un cookie, che viene presentato al server per recuperare i suoi messaggi precedenti nelle richieste future .

Tuttavia, questo approccio ha una debolezza: poiché i messaggi sono memorizzati solo in un array globale, tutti i messaggi saranno persi quando la sessione corrente del server verrà terminata. Questo è uno dei vantaggi di lavorare con i database, perché i dati sono memorizzati in modo persistente e non vengono persi se il server viene riavviato.

Usando il file index.js come script principale del server possiamo incorporare il modulo sqlite3 e indicare il file che serve come database nella seguente maniera:

Se non esiste già, il file messages.sqlite3 verrà creato nella stessa directory del file index.js. All’interno di questo singolo file, saranno memorizzate tutte le strutture e i rispettivi dati. Tutte le operazioni sul database eseguite nello script saranno intermediate dalla costante db, che è il nome dato al nuovo oggetto sqlite3 che apre il file messages.sqlite3.

Nessun dato può essere inserito nel database finché non viene creata almeno una tabella. Le tabelle vengono create con l’istruzione CREATE TABLE:

Il metodo db.run() è usato per eseguire istruzioni SQL nel database. L’istruzione stessa è scritta come parametro per il metodo. Anche se le istruzioni SQL devono terminare con un punto e virgola quando sono inserite in un programma a riga di comando, il punto e virgola è opzionale nelle istruzioni passate come parametri in un programma.

Poiché il metodo run verrà eseguito ogni volta che lo script viene lanciato con node index.js, l’istruzione SQL include la clausola condizionale IF NOT EXISTS per evitare errori nelle esecuzioni future quando la tabella messages esisterà già.

I campi che compongono la tabella messages sono id, uuid e message. Il campo id è un intero unico usato per identificare ogni voce nella tabella, quindi è creato come PRIMARY KEY. Le chiavi primarie non possono essere nulle e non ce ne possono essere due identiche nella stessa tabella. Pertanto, quasi ogni tabella SQL ha una chiave primaria per tracciare il contenuto della tabella. Anche se è possibile scegliere esplicitamente il valore per la chiave primaria di un nuovo record (purché non esista ancora nella tabella), è conveniente che la chiave sia generata automaticamente. Il flag AUTOINCREMENT nel campo id è usato a questo scopo.

I campi uuid e message memorizzano rispettivamente l’identificazione del cliente e il contenuto del messaggio. Un campo di tipo CHAR(36) memorizza una quantità fissa di 36 caratteri, e un campo di tipo TEXT memorizza testi di lunghezza arbitraria.

La funzione principale del nostro server di esempio è quella di memorizzare i messaggi che sono collegati al client che li ha inviati. Il client invia il messaggio nel campo message all’interno del corpo della richiesta inviata con il metodo HTTP POST. L’identificazione del client è in un cookie chiamato uuid. Con queste informazioni, possiamo scrivere quanto necessario per inserire nuovi messaggi nel database:

Questa volta il metodo db.run() esegue una dichiarazione di inserimento, ma si noti che sia uuid sia req.body.message non sono scritti direttamente nella linea di dichiarazione. Invece, i punti interrogativi sono stati sostituiti per i valori. Ogni punto interrogativo corrisponde ad un parametro che segue lo statement SQL nel metodo db.run().

Usare i punti interrogativi come marcatore nell’istruzione che viene eseguita nel database rende più facile per SQLite distinguere tra gli elementi statici dell’istruzione e i suoi dati variabili. Questa strategia permette a SQLite di eliminare o pulire il contenuto delle variabili che sono parte dello statement, prevenendo una comune violazione della sicurezza chiamata SQL injection. In questo attacco, utenti malintenzionati inseriscono dichiarazioni SQL nei dati variabili nella speranza che le dichiarazioni vengano eseguite inavvertitamente: la “pulizia” sventa l’attacco disabilitando i caratteri pericolosi nei dati.

Come mostrato nel codice di esempio, il nostro intento è quello di utilizzare lo stesso metodo per inserire nuovi messaggi nel database e per generare la lista dei messaggi precedentemente inviati. Il metodo db.all() restituisce l’insieme di tutte le voci della tabella che corrispondono ai criteri definiti nella query.

A differenza delle istruzioni eseguite da db.run(), db.all() genera una lista di record che sono gestiti dalla funzione arrow (⇒) designata nell’ultimo parametro:

Questa funzione, a sua volta, prende due parametri: err e rows. Il parametro err viene utilizzato se si verifica un errore che impedisce l’esecuzione della query. In caso di successo, tutti i record sono disponibili nell’array rows, dove ogni elemento è un oggetto corrispondente a un singolo record della tabella. Le proprietà di questo oggetto corrispondono ai nomi dei campi indicati nella query: uuid e message.

L’array rows è una struttura dati JavaScript. Come tale, può essere usato per generare risposte con metodi forniti da Node.js Express, come res.json() e res.render(). Quando viene mostrato all’interno di un template EJS, un ciclo convenzionale può elencare tutti i record:

Invece di riempire l’array rows con tutti i record restituiti dalla query, in alcuni casi potrebbe essere più conveniente trattare ogni record individualmente con il metodo db.each(). La sintassi del metodo db.each() è simile al metodo db.all(), ma il parametro row in (err, row) ⇒ {} corrisponde ad un singolo record alla volta.

Finora il nostro client può solo aggiungere e interrogare i messaggi sul server. Dato che il client ora conosce l' id dei messaggi precedentemente inviati, possiamo implementare una funzione per modificare un record specifico. Il messaggio modificato può anche essere inviato a una destinazione con metodo HTTP POST, ma questa volta con un parametro per catturare l' id dato dal client nel percorso della richiesta:

Questo dimostra come usare le clausole UPDATE e WHERE per modificare un record esistente. Un’importante differenza rispetto agli esempi precedenti è l’uso di parametri nominali, dove i valori sono raggruppati in un singolo oggetto (param) e passati al metodo db.run() invece di specificare ogni valore da solo. In questo caso, i nomi dei campi (preceduti da $) sono le proprietà dell’oggetto. I parametri con nome permettono di usare i nomi dei campi (preceduti da $) come marcatori invece che come punti interrogativi.

Un’istruzione come quella dell’esempio non causerà alcuna modifica al database se la condizione imposta dalla clausola WHERE non corrisponde a qualche record della tabella. Per valutare se qualche record è stato modificato dall’istruzione, una funzione di callback può essere usata come ultimo parametro del metodo db.run(). All’interno della funzione, il numero di record modificati può essere interrogato da this.changes. Notate che le funzioni arrow non possono essere usate in questo caso, perché solo le funzioni regolari espresse nella forma function(){} definiscono l’oggetto this.

La rimozione di un record è molto simile alla sua modifica. Possiamo, per esempio, continuare a usare il parametro :id per identificare il messaggio da cancellare, ma questa volta invocata dal metodo HTTP DELETE del client:

I record vengono cancellati da una tabella con la clausola DELETE FROM. Abbiamo di nuovo usato la funzione di callback per valutare quante voci sono state rimosse dalla tabella.

Una volta definito, l’oggetto db può essere referenziato in qualsiasi momento durante l’esecuzione dello script, perché il file del database rimane aperto durante la sessione corrente. Non è comune chiudere il database mentre lo script è in esecuzione.

Una funzione per chiudere il database è utile, comunque, per evitare di chiudere bruscamente il database quando il processo del server finisce. Anche se è improbabile, chiudere bruscamente il database può causare incoerenze se i dati in-memoria non sono ancora stati trasferiti nel file. Per esempio, una chiusura improvvisa del database con perdita di dati può verificarsi se lo script viene terminato dall’utente premendo la scorciatoia da tastiera Ctrl+C.

Nello scenario Ctrl+C appena descritto, il metodo process.on() può intercettare i segnali inviati dal sistema operativo ed eseguire un arresto ordinato sia del database che del server:

La scorciatoia Ctrl+C invoca il segnale del sistema operativo SIGINT, che termina un programma in primo piano nel terminale. Prima di terminare il processo alla ricezione del segnale SIGINT, il sistema invoca la funzione di callback (l’ultimo parametro nel metodo process.on()). All’interno della funzione di callback, puoi mettere qualsiasi codice di pulizia, in particolare il metodo db.close() per chiudere il database e server.close(), che chiude correttamente l’istanza Node.js Express stessa.