Das große MySQL-Tutorial für Einsteiger

Die Grundlage unseres digitalen Universums ist ein stetig wachsender Datenberg. Zentrales Element des Internets und der vernetzten Welt sind Datenbank-Management-Systeme wie MySQL. Diese ermöglichen es, große Datenmengen elektronisch zu verarbeiten, widerspruchsfrei abzulegen und dauerhaft aufzubewahren. Dabei werden komplexe Datenbestände in handliche Teilmengen zerlegt und bei Bedarf in Relation gesetzt. In unserem MySQL-Tutorial für Anfänger führen wir Sie in die Grundlagen der Datenbankverwaltung ein und zeigen Ihnen an Beispielen, wie Sie die Datenhaltung für Ihr Webprojekt mit MySQL optimieren.

MySQL gehört neben Oracle und Microsoft SQL Server zu den weltweit populärsten relationalen Datenbank-Management-Systemen (eine aktuelle Übersicht finden Sie auf db-engines.com). Die 1994 vom schwedischen Unternehmen MySQL AB entwickelte Software steht heute unter der Schirmherrschaft der Oracle Corporation und wird auf Basis eines dualen Lizenzsystems vertrieben: Neben der proprietären Enterprise-Ausführung bietet Oracle eine GPL-lizenzierte, quelloffene Version an. Diese Doppellizenzierung gibt Unternehmen die Möglichkeit, eigene Anwendungen auf Basis von MySQL zu entwickeln, ohne diese der Open-Source-Lizenz unterwerfen zu müssen. In der Open-Source-Gemeinde stößt die Übernahme von MySQL durch Oracle jedoch überwiegend auf Kritik.

MySQL ist in C und C++ geschrieben und verfügt über einen Yacc-basierten SQL-Parser mit selbst entwickeltem Tokenizer (lexikalischer Scanner). Das Datenbank-Management-System zeichnet sich zudem durch eine breite Betriebssystem-Unterstützung aus.  

Die Eingliederung des MySQL-Projekts in das Oracle-Produktportfolio stößt in der Entwicklerszene überwiegend auf Misstrauen und Kritik. Dies hat in erster Linie damit zu tun, dass die Unterschiede zwischen der GPL-lizenzierten MySQL-Version und dem kostenpflichtigen Enterprise-Produkt stetig zunehmen. Neue Funktionen des Datenbank-Management-Systems stehen immer häufiger nur in der proprietären Version zur Verfügung. Nichtöffentliche Fehler-Datenbanken und mangelnde Tests lassen die Community vermuten, dass das Open-Source-Projekt unter den Fittichen des Software-Goliaths Oracle nur stiefmütterlich behandelt wird. Der Rückhalt in der Open-Source-Gemeinschaft nimmt daher stetig ab.

Bereits 2009 hat das Kernentwicklerteam um den MySQL-Erfinder Michael „Monty“ Widenius dem beliebten Datenbanksystem den Rücken gekehrt und mit MariaDB einen quelloffenen Fork der Software initiiert. Ende 2012 leiteten mit Fedora, OpenSUSE, Slackware und Arch Linux die ersten Linux-Distributionen die Umstellung von MySQL auf MariaDB als Standard-Installation ein. Zahlreiche Open-Source-Projekte sowie namhafte Software-Firmen und Webplattformen folgten dem Beispiel – darunter Mozilla, Ubuntu, Google, Red Hat Enterprise Linux, Web of Trust, Team Speak, die Wikimedia Foundation und das bereits angesprochene Software-Projekt XAMPP.

Schon jetzt zeichnet sich ab, dass sich MariaDB im Vergleich zur quelloffenen MySQL-Version kontinuierlicher weiterentwickelt. Es ist daher anzunehmen, dass der Fork seinem Mutterprojekt bald den Rang ablaufen wird.

Tolkien ist in der Tabelle autoren mit dem Primärschlüssel autoren_id 1 gelistet. Um sämtliche Werke des Autors abzufragen, kommt dieser in der Tabelle werke als Fremdschlüssel zum Einsatz. Es werden somit alle Rows abgerufen, die mit der autoren_id 1 verknüpft sind.

In der Praxis werden MySQL-Datenbankoperationen mit standardisierten SQL-Befehlen wie SELECT, INSERT, UPDATE und DELETE realisiert. Auf diese werden wir in den folgenden Kapiteln unseres MySQL-Tutorial noch näher eingehen.

Natürlich hätte man sämtliche Daten zu beiden Autoren und deren Werken in nur einer Tabelle speichern können. Eine solche Datenhaltung führt jedoch dazu, dass eine Datenbank eine Vielzahl redundanter Einträge beinhaltet, da beispielsweise die Daten zu den Spalten vorname und nachname in diesem Fall für jedes Werk einzeln aufgeführt werden müssten. Eine solche Redundanz belastet nicht nur den Speicher, sondern führt auch dazu, dass etwaige Aktualisierungen an mehreren Stellen der Datenbank vorgenommen werden müssen. Bei der Arbeit mit relationalen Datenbanksystemen beschränkt man sich daher darauf, nur einen Sachverhalt pro Tabelle abzubilden. Man spricht in diesem Fall von einer Normalisierung der Daten.

Das zentrale Anwendungsfeld von MySQL ist die Datenspeicherung im Rahmen dynamischer Webangebote. Die Kombination von MySQL mit der Webserver-Software Apache und den Skriptsprachen PHP oder Perl hat sich als klassisches Software-Gerüst in der Webentwicklung etabliert. Der Web-Stack lässt sich als LAMP (Linux), MAMP (macOS) oder WAMP (Windows) mit allen gängigen Server-Betriebssystemen realisieren.

MySQL-Einsteigern empfehlen wir die lokale Textumgebung XAMPP, um erste Erfahrungen mit dem Datenbank-Verwaltungssystem zu sammeln. Dieses setzt in der aktuellen Version auf MariaDB.

Um Ihnen die MySQL-Grundlagen näher zu bringen, werden wir mit praxisnahen Beispielen arbeiten. Unserer MySQL-Einführung liegt dabei die Testumgebung XAMPP zugrunde. Code-Snippets und Screenshots konzentrieren sich auf Datenbankoperationen, die via PHP mithilfe eines Apache HTTP Servers lokal auf einem Windows-Rechner realisiert wurden. Statt der klassischen MySQL-Datenbank kommt dabei der Fork MariaDB zum Einsatz. Derzeit sind beide Datenbank-Management-Systeme so kompatibel, dass sich alle Operationen 1:1 übertragen lassen. Für Sie als Endanwender macht es im Rahmen eines Einsteiger-Tutorials keinen Unterschied, ob Sie mit MySQL oder MariaDB arbeiten. Wie Sie eine solche Testumgebung lokal auf Ihrem Windows-Rechner installieren, ist Thema unseres XAMPP-Tutorials. Möchten Sie den Umgang mit relationalen Datenbanken von der Pike auf lernen, empfehlen wir, direkt mit MariaDB einzusteigen. Eine alternative Testumgebung auf Basis von MySQL steht Ihnen mit AMPPS jedoch ebenfalls kostenlos zur Verfügung. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, einen benutzerdefinierten Web-Stack aufzusetzen. MySQL und MariaDB lassen sich bei Bedarf mit diversen Betriebssystemen, Webservern und Skriptsprachen kombinieren. Kostenlose, GPL-lizenzierte Downloadpakete werden unter mysql.de und mariadb.com angeboten. Detaillierte Installationsanleitungen für verschiedene Plattformen finden Sie in den englischsprachigen Dokumentationen von MySQL und MariaDB.

Bei der Verwaltung von MySQL stützen wir uns auf die freie Webanwendung phpMyAdmin. Diese ist bereits im Installationsumfang des XAMPP-Software-Bundles enthalten, wird auf der offiziellen Projekt-Website jedoch auch separat als Download-Paket angeboten. phpMyAdmin gilt als Standardsoftware zur Administration von MySQL-Datenbanken im World Wide Web. Die in PHP und JavaScript geschriebene Webanwendung ermöglicht es, Datenbankoperationen über eine grafische Benutzeroberfläche durchzuführen. So erstellen und verwalten Sie die Tabellen Ihrer relationalen Datenbank bequem per Klick im Webbrowser. Die Kenntnis entsprechender SQL-Befehle ist dazu zunächst nicht notwendig.

Am linken Rand der Benutzeroberfläche finden Sie ein Navigations-Panel. Hier werden alle Tabellen aufgeführt, auf die Sie mithilfe von phpMyAdmin in Ihrer Datenbank zugreifen können. Unter dem Programm-Logo in der linken oberen Ecke hält die Software Links zur Startseite sowie zu offiziellen Dokumentationen bereit. Darüber hinaus haben Sie die Möglichkeit, das Navigations-Panel zu konfigurieren und Ihre Ansicht zu aktualisieren.

Wir starten unseren MySQL-Crashkurs damit, dass Sie Ihre erste Datenbank anlegen.

Bestätigen Sie Ihre Eingabe mit einem Klick auf „Create“ (Anlegen). Die von Ihnen erstellte Datenbank wird im Navigations-Panel auf der linken Bildschirmseite angezeigt. Neu erstellte Datenbanken enthalten zunächst keine Inhalte. Um Daten zu hinterlegen, erstellen Sie im nächsten Schritt eine Tabelle.

Eine Beschreibung der Tabellenstruktur und möglicher Formatierungen finden Sie in folgender Tabelle.

Die hier dargestellten Optionen umfassen die wichtigsten Einstellungen zur Formatierung von Tabellenspalten. Wenn Sie mithilfe der Bildlaufleiste weiter nach rechts scrollen, finden Sie weitere Einstellungsmöglichkeiten, die wir in diesem MySQL-Tutorial für Einsteiger nicht ansprechen.

Nachstehende Tabelle führt verschiedene Datentypen, die sich mit MySQL und MariaDB verarbeiten lassen, sowie deren Wertebereich und Speicherbedarf auf.

Für die Beispieltabelle users haben wir folgende Einstellungen getroffen:

Mögliche Werte für die Spalte id wurden als Ganzzahl (Integer, INT) definiert und tragen das Attribut UNSIGNED. Die id kann somit lediglich positive Zahlenwerte annehmen. Unter „Index“ haben wir für die id die Einstellung PRIMARY ausgewählt. Die Identifikationsnummer fungiert somit als Primärschlüssel für die Tabelle users. Das Häkchen bei „A_I“ (Auto_Increment) signalisiert dem Datenbank-Management-System, dass IDs für jeden Eintrag als fortlaufende Nummern automatisch erzeugt werden sollen.

Die Werte für die Spalten forename, surname, email und password wurden als Datentyp VARCHAR definiert. Es handelt sich somit um variable Zeichenketten, deren Länge (M) wir mit der Option „Length/Value“ auf 50 Zeichen eingeschränkt haben. Für die Spalte email wurde zudem die Index-Option UNIQUE aktiviert. So stellen wir sicher, dass jede E-Mail-Adresse in unserer Tabelle nur einmal gespeichert wird.

Für die Spalten created_at und updated_at haben wir den Datentyp TIMESTAMP gewählt. Das Datenbank-Management-System speichert Zeitdaten zur Erstellung und Aktualisierung von Datensätzen somit im Format YYYY-MM-DD HH:MM:DD. Da das System für jeden neuen Eintrag automatisch einen Zeitstempel erstellen soll, wählen wir für die Spalte created_at den Standardwert CURRENT_TIMESTAMP. Die Spalte updated_at wird erst dann relevant, wenn wir einen Eintrag aktualisieren. Wir erlauben daher Null-Werte für diese Spalte und setzten NULL als Standardwert.

Eine detaillierte Beschreibung der SQL-Syntax folgt im Kapitel zu Datenbankabfragen.

Ein Klick auf „Save“ speichert Ihre Einstellungen. Die Tabelle users wird im Navigations-Panel unter der Datenbank test angezeigt.

Zur Verwaltung von Datentabellen stehen Ihnen in der Menüleiste verschiedene Tabs zur Verfügung. Möchten Sie die Struktur einer Datentabelle verändern, wählen Sie den Tab „Structure“. Neue Datensätze fügen Sie Ihrer Tabelle im Tab „Insert“ (Einfügen) hinzu. Darüber hinaus ermöglicht es phpMyAdmin, Tabellen zu durchsuchen, Berechtigungen zu verwalten und Datensätze zu exportieren oder aus anderen Tabellen zu importieren.

Änderungen an der Tabellenstruktur können unter Umständen zu Datenverlust führen. Bevor sie bereits angelegte Tabellenspalten bearbeiten oder löschen, sollten Sie in jedem Fall ein Back-up Ihrer Datenbank anlegen. Wechseln Sie dazu in den Tab „Export“ (Exportieren), wählen Sie das gewünschte Datenformat für das Back-up aus und bestätigen Sie mit „Go“. Es öffnet sich ein Dialogfenster, in dem Ihr Webbrowser das Speicherziel für den Download abfragt. Eine Alternative zum Datenbank-Back-up via phpMyAdmin stellt das kostenlose Sicherungsprogramm MySQLDumper dar.

Datenbankverbindung aufbauen

Nachdem wir unsere Bespieltabelle users mit Einträgen befüllt haben, werden wir uns in den nächsten Kapiteln anschauen, wie sich die hinterlegten Daten via PHP über den Apache Webserver abfragen lassen.

Dazu stellen wir im ersten Schritt eine Datenbankverbindung her. In PHP stehen Ihnen dazu drei Schnittstellen zur Verfügung: MySQL Extension, MySQL Improved Extension (MySQLi) und PHP Data Objects (PDO).

• MySQL-Extension: Bei MySQL-Extension handelt es sich um eine überholte MySQL-Schnittstelle, die früher sehr populär war, heute jedoch als veraltet gilt. Gegenüber MySQLi und PDO hat die alte MySQL-Extension den Nachteil, dass sie weder Prepared Statements noch benannte Parameter unterstützt.

• MySQLi: Bei MySQLi handelt es sich um eine verbesserte Version der klassischen PHP-Erweiterung für den Zugriff auf MySQL-Datenbanken. Die Schnittstelle arbeitet sowohl prozedural als auch objektorientiert. Der Einsatz ist auf MySQL- und MariaDB-Datenbanken beschränkt.

• PDO: Bei PHP Data Objects (PDO) handelt es sich um eine objektorientierte Schnittstelle, die eine Abstraktionsschicht für den Datenzugriff zur Verfügung stellt. Somit lassen sich via PDO nicht nur MySQL-Datenbanken, sondern auch andere Datenbanksysteme wie PostgreSQL, Oracle, MSSQL oder SQLite in PHP einbinden.

Im Folgenden werden wir uns auf Datenbankverbindungen via PDO beschränken.

Um im Rahmen eines PHP-Scripts Anfragen an eine Datenbank stellen zu können, muss diese zunächst authentifiziert werden. Eine Datenbankverbindung via PDO wird mithilfe folgender Codezeile hergestellt:

Es empfiehlt sich, diese am Anfang eines jeden Scripts einzufügen, das Datenbankoperationen enthält.

Wir nutzen das PHP-Schlüsselwort new, um eine Instanz der PDO-Basisklasse zu erstellen. Deren Konstruktor erwartet grundsätzlich drei Parameter. Den Data Source Name (DSN) sowie einen Benutzernamen und das Passwort für die Datenbank – sofern vorhanden. Der DSN besteht in unserem Fall aus folgenden Parametern:

• PDO-Datenbanktreiber: mysql
• Datenbankserver (host=): localhost
• Datenbankname (dbname=): test
• Zeichensatz (charset=): utf8

Haben Sie für Ihre Datenbank keine Zugangsdaten definiert, nutzen Sie den Benutzernamen root und ein leeres Passwort:

Die Datenbankverbindung wird in der Variable $pdo gespeichert. Diese ermöglicht Ihnen, im späteren Verlauf des Programmcodes Bezug auf die Datenbankverbindung zu nehmen.

Wurde eine Verbindung zur Datenbank aufgebaut, können Sie im nachfolgenden Script-Code beliebig viele Abfragen an die Datenbank senden. Beenden Sie das Script, bricht auch die Datenbankverbindung ab.

Datenabfragen mit SELECT, INSERT, UPDATE und DELETE

Um Daten aus unserer Datenbank abzurufen, greifen wir auf die Datenbanksprache SQL zurück. Diese ist semantisch an die englische Sprache angelehnt und bewusst einfach gehalten. Die SQL-Syntax ist weitgehend selbsterklärend.

In SQL arbeitet man mit Statements, diese werden auch als Abfragen oder Anfragen bezeichnet.

Eine einfache SELECT-Query besteht beispielsweise aus folgenden Komponenten:

Sie definieren zunächst den SQL-Befehl SELECT und im Anschluss die jeweiligen Spalten und Tabellen, auf die sich der Befehl beziehen soll. Ein Strichpunkt schließt das Statement ab.

Zudem haben Sie die Möglichkeit, das Statement um eine optionale Bedingung sowie eine Sortier- oder Gruppierfunktion zu erweitern:

Dabei gilt die Konvention, dass SQL-Befehle großgeschrieben werden, Datenbank-, Tabellen- und Feldnamen hingegen klein. Diese dient lediglich der Lesbarkeit. SQL ist prinzipiell eine formatfreie Sprache und macht somit keinen Unterschied zwischen Groß- und Kleinschreibung.

Nutzen Sie Tabellen- und Spaltennamen die bereits vordefinierten SQL-Schlüsselwörtern entsprechen (was nicht zu empfehlen ist), müssen diese in Backticks (``) gesetzt werden.

Wir veranschaulichen die Syntax einfacher SQL-Statements am Beispiel der Befehle SELECT, INSERT, UPDATE und DELETE.

SELECT

Den Befehl SELECT nutzen Sie, um ausgewählte Datenreihen (rows) aus einer beliebigen Anzahl von Tabellen abzurufen. Möchten Sie beispielsweise Vor- und Nachnamen sowie die E-Mail-Adressen aller Benutzer in der zuvor erstellten Beispieltabelle im Webbrowser ausgeben, erstellen Sie im Verzeichnis htdocs Ihrer XAMPP-Umgebung eine neue PHP-Datei text.php und fügen folgendes Skript ein:

Das Code-Beispiel liest sich wie folgt: Zunächst starten wir das Skript mit dem PHP-Start-Tag <?php. In Zeile 2 stellen wir die Verbindung zu unserer Datenbank test auf localhost her und speichern diese in der Variable $pdo. Das SQL-Statement mit dem Befehl SELECT findet sich in Zeile 3. Hier wird das Datenbank-Management-System angewiesen, die Spalten forename, surname und email aus der Tabelle users abzurufen. Dieses Statement speichern wir in der Variablen $sql.

Die Zeilen 4 bis 7 zeigen eine foreach-Schleife. Diese bietet uns die Möglichkeit, über ein beliebiges Array zu iterieren, sprich: eine Datenstruktur schrittweise durchzugehen. Welches Array wir iterieren möchten und wie die abgefragten Daten gespeichert werden sollen, definieren wir in Klammern hinter dem foreach-Konstrukt:

Die Variable $pdo spricht die gewünschte Datenbank über die in Zeile 2 definierte Verbindung an. Dieser senden wir mit der Funktion query() das in der Variable $sql gespeicherte SQL-Statement.

Der Webserver ruft somit die Spalten forename, surname und email der Tabelle users aus der Datenbank test ab und geht im Rahmen einer foreach-Schleife jede einzelne Tabellenzeile durch. Wohin die ausgelesenen Daten gespeichert werden sollen, definiert das PHP-Schlüsselwort as in der Array-Variable $row.

Im ersten Durchgang der foreach-Schleife sähe dieses Array folgendermaßen aus.

Sollen alle Spalten einer Datentabelle ausgelesen werden, verwenden Sie im SQL-Statement den Asterisken (*) als Platzhalter.

In beiden vorhergehenden Beispielen gibt uns der Webserver Nutzerdaten in der Reihenfolge aus, in der wir sie in die Tabelle users eingetragen haben (der ID entsprechend). Möchten Sie die Daten sortiert ausgeben, definieren Sie die Reihenfolge mithilfe des SQL-Schlüsselworts ORDER BY. In folgendem Beispiel werden die Daten gemäß der alphabetischen Reihenfolge der Vornamen ausgegeben:

Dieses liest sich wie folgt: Rufe die genannte Tabelle auf und füge die Werte 1, 2 und 3 in die Spalten 1, 2 und 3 ein.

Ein einfaches PHP-Skript, um unserer Bespieltabelle users einen weiteren Datensatz hinzuzufügen, könnte folgendermaßen aussehen:

UPDATE

Möchten Sie einen bestehenden Datensatz aktualisieren, nutzen Sie den SQL-Befehl UPDATE gemäß folgendem Grundschema:

In Worten ausgedrückt bedeutet dieses SQL-Statement: Wähle die angegebenen Tabelle aus und ersetzte den Wert in Spalte1 durch Wert1 und den Wert in Spalte2 durch Wert2, sofern die Spalte3 den Wert3 enthält. Achtung: Vergessen Sie die Bedingung, überschreibt MySQL die betreffenden Felder in allen Datensätzen.

Wir haben es somit mit einem SQL-Statement zu tun, das eine Datenbankoperation an eine Bedingung knüpft. Übertragen auf unsere Beispieltabelle, ließe sich die E-Mail-Adresse des Nutzers John Doe durch folgendes PHP-Skript aktualisieren:

Um die Werte zu übertragen, nutzen wir folgendes UPDATE-Statement:

Da wir alle Datensätze aktualisieren möchten, formulieren wir keine Bedingung für das Update.

Arbeiten Sie in Ihrer Datenbank mit IDs, bietet es sich an, anhand dieser zu löschende Einträge zu identifizieren. Möchten Sie beispielsweise den Eintrag 5 in unserer Beispieltabelle löschen, gehen Sie wie folgt vor:

Der SQL-Befehl DELETE löscht stets eine ganze Datenbankzeile. Möchten Sie lediglich Werte in bestimmten Spalten eines Datensatzes löschen, realisieren Sie dies mit einem UPDATE-Statement. Mit UPDATE tabelle SET spalte = NULL WHERE … können Sie einer Spalte den Wert NULL zuweisen – vorausgesetzt natürlich, dass Sie für die betreffende Spalte den NULL-Wert zugelassen haben.

Mit PDO lassen sich Datenbankoperationen als sogenannte Prepared Statements umsetzen. Diese „vorgefertigten Abfragen“ sind heute gängige Praxis in der Webentwicklung und werden von allen modernen Datenbank-Management-Systemen unterstützt. In den bisherigen Beispielen haben wir Parameterwerte direkt im SQL-Statement übergeben. Prepared Statements hingegen arbeiten mit Platzhaltern, die erst nachträglich mit Werten besetzt werden. Dies ermöglicht es dem Datenbank-Management-System, die Gültigkeit von Parametern zu prüfen, bevor diese verarbeitet werden. Prepared Statements bieten, sofern diese im Quelltext konstant umgesetzt werden, einen effektiven Schutz gegen SQL-Injection. Bei diesem Angriffsmuster erstellen oder verändern Hacker SQL-Befehle, um an sensible Daten zu gelangen, Daten zu überschreiben oder eigene Befehle in ein System einzubringen. SQL-Injection basiert auf einer bekannten Sicherheitslücke im Umgang mit SQL-Datenbanken: Werden Benutzereingaben beispielsweise via $_GET mit statischen Parametern übergeben, bietet dies Angreifern die Möglichkeit, den Input mit Metazeichen anzureichern, die zu ungewollten Effekten führen können, sofern diese ohne Maskierung in den SQL-Interpreter gelangen. Dem lässt sich durch parametrisierte Abfragen effektiv vorbeugen. Prepared Statements fungieren dabei als Templates für SQL-Befehle, die getrennt von den eigentlichen Parametern an die Datenbank übermittelt werden. Diese validiert die übergebenen Daten, maskiert Metazeichen automatisch und fügt die Parameter anstelle der Platzhalter in das SQL-Statement ein. Prepared Statements bieten neben dem Sicherheitsaspekt zudem einen Performance-Vorteil. Dieser zeigt sich, wenn derselbe SQL-Befehl in einer Schleife mit verschiedenen Parametern ausgeführt werden soll. Nachdem ein Prepared Statement einmal geparst wurde, liegt dieses im Datenbanksystem vor und muss dort lediglich mit neuen Parametern ausgeführt werden. Komplizierte Abfragen lassen sich so deutlich beschleunigen. In PDO werden Prepared Statements mithilfe der Funktion prepare() umgesetzt. Diese bereitet ein Statement für die Ausführung vor und gibt ein Statement-Objekt zurück. Als Platzhalter für die jeweiligen Werte kommt entweder das Fragezeichen (?) oder ein benannter Parameter (Named Parameter) zum Einsatz.

Prepared Statements mit unbenannten Parametern

Folgendes Codebeispiel zeigt die Datenbankoperation INSERT als Prepared Statement mit unbenannten Parametern:

Zunächst erzeugen wir mithilfe der Funktion prepare() ein Statement-Objekt der gewünschten Abfrage und speichern dieses im Array $statement. Statt konkreter Parameterwerte kommt das Fragezeichen als Platzhalter zum Einsatz.

Beinhaltet ein SQL-Statement lediglich Platzhalter, müssen separat übergebene Werte im nachfolgenden Code an dieses gebunden werden. In PHP kommt dazu die Funktion bindParam() zum Einsatz. Wir nutzen den Pfeil-Operator (->), um auf die bindParam()-Methode des Objekts $statement zuzugreifen und diesem Variablen zuzuweisen (1 entspricht dem ersten Fragezeichen, 2 dem zweiten usw.).

Das so erstellte SQL-Template kann nun beliebig oft mit den gewünschten Parametern ausgeführt werden. Im aktuellen Beispiel definieren wir Variablenwerte für zwei Datensätze. Die Ausführung des vorgefertigten SQL-Statements erfolgt für jeden Datensatz via execute().

Prepared Statements mit benannten Parametern

Übersichtlicher als der Fragezeichenplatzhalter sind benannte Parameter. Dabei handelt es sich um benutzerdefinierte Platzhalter, die Sie nach Bedarf nach folgendem Schema benennen können:

Benannte Parameter dürfen weder Leerzeichen noch Bindestriche (-) enthalten. Verwenden Sie stattdessen den Unterstrich (_).

Folgendes Beispiel zeigt die Datenbankoperation INSERT als Prepared Statement mit benannten Parametern:

Im Prepared Statement finden sich die benannten Parameter :forename, :surname, :email und :password. Diese binden wir via bindParam() an die Variablen $forename, $surname, $email und $password. Im aktuellen Beispiel haben wir sowohl die Parameter als auch die Variablen den Spaltennamen unserer Beispieltabelle entsprechend benannt. Durch die Syntax vorgegeben wird dies nicht. Eine einheitliche Benennung ist im Sinne eines gut lesbaren Quellcodes jedoch zu empfehlen. Die Zuweisung der Variablenwerte sowie die Ausführung des SQL-Statements erfolgt analog zum vorhergehenden Beispiel.

MySQL und MariaDB unterstützen diverse Funktionen, um mit Datums- und Zeitangaben zu arbeiten. Eine vollständige Liste finden Sie hier. In unserem MySQL-Tutorial für Einsteiger beschränken wir uns auf eine Auswahl.

Ein mögliches Anwendungsszenario für Zeit- und Datumsfunktionen in MySQL sind beispielsweise Datenbankabfragen, bei denen alle Datensätze ausgelesen werden sollen, die an einem bestimmten Tag erstellt wurden.

Folgendes Skript gibt uns alle Datensätze unserer Beispieltabelle users aus, die heute erstellt wurden:

Um lediglich die Einträge von heute auszugeben, nutzen wir im SQL-Statement folgende Bedingung:

Zunächst extrahieren wir mithilfe der Funktion DATE() das Datum aus dem in der Spalte created_at gespeicherten Zeitstempel und gleichen diesen im nächsten Schritt mit dem aktuellen Datum ab. Der Befehl SELECT wählt somit lediglich die Einträge aus, deren Zeitstempel mit dem heutigen Datum übereinstimmen.

Alternativ könnten wir den Eintrag auswählen, den wir am 16.12.2016 aktualisiert haben. Dazu müssen wir lediglich die Bedingung unseres SQL-Statements anpassen:

In diesem Fall wird die aus dem Zeitstempel extrahierte Datumsangabe mit einem konkreten Datum abgeglichen. Darüber hinaus können Sie Abfragen auf ein bestimmtes Jahr, einen Monat oder eine Tag eingrenzen.

Folgendes Statement bezieht sich auf alle Einträge in der Tabelle users, die im Dezember erstellt wurden:

Neben dem Gleichheitszeichen unterstützt SQL in Bedingungen zudem folgende Vergleichsoperatoren:

Darüber hinaus lassen sich mehrere Bedingungen mit logischen Operatoren verknüpfen:

Folgendes Statement wählt beispielsweise alle Einträge aus, die nach Februar und vor April erstellt wurden:

Bisher haben wir Datums- und Zeitangaben in unserer Datenbank im vorgegeben Format gespeichert. Mit MySQL und MariaDB sind Sie auf dieses jedoch nicht festgelegt. Die Funktion DATE_FORMAT() bietet Ihnen die Möglichkeit, Daten und Uhrzeiten mit optionalen Parametern beliebig zu formatieren.

Die nachstehende Tabelle zeigt mögliche Parameter für die Funktion DATE_FORMAT() gemäß MySQL-Dokumentation.

Lässt sich ein Skript nicht wie gewünscht ausführen, liegt dies in der Regel an syntaktischen Fehlern im Quellcode oder falsch benannten Tabellen, Spalten und Variablen. Der Datenbankserver spielt in diesem Fall jedoch nicht zwangsläufig eine Fehlermeldung aus. Oft bleibt das gewünschte Ergebnis ohne Hinweis auf die fehlgeschlagene Operation aus.

Mit errorInfo() stellt PDO daher eine Funktion bereit, mit der sich erweiterte Fehlerinformationen zur letzten Datenbankoperation gezielt abrufen lassen – beispielsweise, um diese über den Webbrowser auszugeben.

In folgendem Skript zur Aktualisierung der E-Mail-Adresse kommt die Funktion errorInfo() in Kombination mit einer if-Schleife zum Einsatz. Deren Bedingung ist die korrekte Ausführung des SQL-Statements. Wird dieses fehlerfrei ausgeführt, gibt der Webserver den String Update successful aus. Andernfalls wird der unter else aufgeführte Code ausgeführt.

Im aktuellen Beispiel informieren wir den Nutzer darüber, dass ein SQL-Fehler aufgetreten ist und geben das betreffende SQL-Statement sowie erweiterte Fehlerinformationen via errorInfo() aus:

Führen wir das Skript über den Webserver aus, bekommen wir folgende Information ausgegeben:

In der Praxis werden detaillierte Fehlerinformationen jedoch nur selten über den Webbrowser ausgegeben. Endanwender können mit diesen Angaben in der Regel nur wenig anfangen. Potenzielle Angreifer hingegen nutzen Fehlermeldungen mitunter, um SQL-Abfragen nachzuvollziehen und so Schwachstellen einer Anwendung ausfindig zu machen. Es empfiehlt sich daher, Nutzer nur allgemein über einen Fehlerfall zu informieren und konkrete Fehlerinformationen intern zu speichern. Umsetzen lässt sich dies beispielsweise folgendermaßen:

Die Tabelle zeigt eine Auswahl unserer Lieblingssongs aus den 1960er Jahren und soll als Negativbeispiel für ein schlechtes Datenbankdesign dienen.

Auf den ersten Blick fällt auf, dass die Tabelle zahlreiche redundante Datenfelder aufweist. Diese beseitigen wir, in dem wir die Daten im Rahmen der Normalisierung in separate Tabellen aufteilen und mithilfe von Fremdschlüsseln verknüpfen.

Normalformen

Gutes Datenbankdesign zeichnet sich durch ein Minimum an Redundanz aus. Vermeiden lassen sich doppelte Einträge durch die Normalisierung von Datentabellen. Im Rahmen des relationalen Datenbankmodells haben sich drei aufeinander aufbauende Normalformen etabliert, die Ihnen feste Regeln für die optimale Datenstrukturierung vorgeben.

1. Normalform

Eine Tabelle entspricht der 1. Normalform, wenn alle Attributwerte atomar sind. Als atomar gelten Attributwerte, wenn diese lediglich eine Information enthalten. Verdeutlichen lässt sich dies an unserem Negativbeispiel.

Betrachten Sie beispielsweise die Spalten album_title und interpret in der Tabelle album. Statt jede in der Tabelle enthaltene Information in einer separaten Spalte aufzuführen, haben wir es uns vermeintlich leicht gemacht und Informationen zum Erscheinungsjahr eines Albums sowie zum Bestehen einer Band einfach in Klammern hinter dem Albumtitel bzw. der Interpretenangabe notiert. Doch diese Schludrigkeit rächt sich spätestens dann, wenn wir beispielsweise alle Titel abfragen wollen, die in einem bestimmten Jahr veröffentlicht wurden.

Wir empfehlen daher Datentabellen stets nach den Regeln der 1. Normalform zu erstellen. Für unser Tabellenbeispiel würde dies folgendermaßen aussehen:

Sämtliche Daten sind nun separiert und somit ohne weiteres auslesbar. Unsere Tabelle enthält jedoch nach wie vor Redundanzen. Wie sich diese beseitigen lassen, zeigen wir in den nächsten Schritten.

2. Normalform

Eine Tabelle entspricht der 2. Normalform, wenn alle Bedingungen der 1. Normalform erfüllt sind und jedes Nichtschlüsselattribut vom gesamten Primärschlüssel der Tabelle voll funktional abhängig ist.

Oft enthalten Datentabellen lediglich eine Spalte, die als Primärschlüssel fungiert. Tabellen dieser Art entsprechen automatisch der 2. Normalform, wenn die Bedingungen der 1. Normalform erfüllt sind. Mitunter kommt es aber vor, dass sich der Primärschlüssel einer Tabelle aus zwei Spalten ergibt. Dies ist bei unserem Tabellenbeispiel der Fall.

Um einen gewünschten Titel aus der title-Spalte der Tabelle title abzurufen, bräuchten wir zum einen die album_id als auch die in der Spalte track hinterlegte Titelnummer. Der Titel Sympathy for the Devil ließe sich beispielweise durch den Primärschlüssel album_ID = 3 AND track = 1 abrufen. Wir haben es also mit einem zusammengesetzten Primärschlüssel zu tun. Dieser wird jedoch ausschließlich für Abfragen benötigt, die sich auf die title-Spalte beziehen. Die Spalten album_title, released, interpret und years_active sind ausschließlich von der album_id abhängig. Es besteht für diese Spalten somit keine volle funktionale Abhängigkeit vom gesamten Primärschlüssel. Die Bedingungen der 2. Normalform sind nicht erfüllt.

Dies lässt sich ändern, indem wir die Spalte title in eine neue Tabelle auslagern und durch einen Fremdschlüssel (album_id) mit der Ausgangstabelle verknüpfen:

Die überarbeitete Tabelle album beinhaltet lediglich einen einteiligen Primärschlüssel und erfüllt somit automatisch die Bedingungen der 2. Normalform. Die neue Tabelle title beinhaltet lediglich die Nicht-Schlüsselspalte title. Diese ist von beiden Teilen des Primärschlüssels (album_id und track) voll funktional abhängig und entspricht somit ebenfalls der 2. Normalform.

Doch auch in der 2. Normalform enthält unsere Datentabelle album redundante Einträge.

3. Normalform

Soll eine Tabelle der 3. Normalform entsprechen, müssen alle Bedingungen der 2. Normalform (und somit auch der 1. Normalform) erfüllt sein. Zudem gilt, dass kein Nichtschlüsselattribut in transitiver Abhängigkeit zu einem Schlüsselattribut stehen darf. Diese Bedingung hört sich kompliziert an, lässt sich jedoch mit wenigen Worten erklären: Eine transitive Abhängigkeit besteht immer dann, wenn ein Nichtschlüsselattribut von einem anderen Nichtschlüsselattribut abhängt.

Genau dies trifft auf unsere Beispieltabelle album zu. Hier finden sich die Spalten interpret und years_active. Während sich der Interpret durch die album_id ermitteln lässt, ist die Jahresangabe des Bandbestehens wiederum vom Interpreten und somit transitiv von der album_id abhängig. Dies hat den Nachteil, dass das Datenbank-Management-System jedes Mal, wenn ein neues Album eines bereist aufgeführten Interpreten eingetragen wird, automatisch einen redundanten Wert in der Spalte years_active abspeichert.

Um die Bedingungen der 3. Normalform zu erfüllen und somit alle Redundanzen aus unserer Tabelle zu entfernen, müssen wir auch die Spalte interpret inklusive years_active in eine separate Tabelle auslagern und via Fremdschlüssel (interpret_id) mit der Ausgangstabelle album verknüpfen.

Wir erhalten somit drei normalisierte Tabellen: interpret, album und title.

Möchten wir nun einen bestimmten Titel in unserer Datenbank inklusive der Informationen zum Album sowie zum Interpreten ausgeben, müssen wir die drei separaten Tabellen mithilfe des SQL-Befehls JOIN und der jeweiligen Fremdschlüssel verbinden.

JOIN-Typen in MySQL und MariaDB

Fremdschlüsselbeziehungen ermöglichen es Ihnen, Daten aus verschiedenen Tabellen gleichzeitig mit nur einem SQL-Statement abzurufen. Dazu stehen Ihnen in MySQL und MariaDB vier JOIN-Typen zur Verfügung:

• INNER JOIN: Bei einem INNER JOIN sucht das Datenbank-Management-System nach gemeinsamen Einträgen in beiden via JOIN verbunden Tabellen. Es werden nur die Datensätze eingelesen, in denen es Übereinstimmungen gibt, sprich: in denen die Werte in den verknüpfenden Spalten (Primärschlüssel und Fremdschlüssel) in beiden Tabellen übereinstimmen.

• OUTER JOIN: Bei einem OUTER JOIN unterschiedet man zwischen linker und rechter Datentabelle. Anders als beim INNER JOIN werden nicht nur die Datensätze eingelesen, bei denen sich Übereinstimmungen in beiden Tabellen finden, sondern zusätzlich auch alle übrigen Datensätze der rechten bzw. der linken Tabelle.

• LEFT JOIN: Es werden alle Datensätze der linken Tabelle eingelesen sowie alle Datensätze der rechten Tabelle, in der sich Übereinstimmungen finden.

• RIGHT JOIN: Es werden alle Datensätze der rechten Tabelle eingelesen sowie alle Datensätze der linken Tabelle, in der sich Übereinstimmungen finden.

Im Rahmen unseres MySQL-Einsteiger-Tutorials beschränken wir auf den INNER JOIN.

Die Syntax eines INNER JOINs entspricht folgendem Grundschema:

Der SQL-Befehl SELECT in Kombination mit dem Platzhalter * weist das Datenbank-Management-System an, die Werte aller Spalten auszulesen, für die die Bedingungen der ON- und der WHERE-Klausel gelten.

Da es sich um einen INNER JOIN handelt, werden nur die Datensätze, bei denen sich eine Übereinstimmung zwischen dem Fremdschlüssel der tabelle1 und dem Primärschlüssel der tabelle2 findet, aus der Datenbank geholt. Darüber hinaus lässt sich mithilfe der WHERE-Klausel eine optionale Filterfunktion definieren.

Wir verdeutlichen dies an einem Beispiel, das sich auf unsere normalisierten Tabellen album, interpret und title bezieht:

Das Beispielskript zeigt einen INNER JOIN, bei dem die Tabelle album mit der Tabelle interpret verbunden wird. Wir lesen lediglich die Datensätze aus, bei denen eine Übereinstimmung zwischen Primärschlüssel und Fremdschlüssel besteht.

Im Rahmen eines SQL-Statements haben wir somit die Interpretenangabe aus der Tabelle interpret und die Angaben zum Albumtitel und zum Erscheinungsjahr der Platte aus der Tabelle album ausgelesen.

Welche Datensätze des Joins ausgegeben werden, lässt sich mit einer Bedingung in der WHERE-Klausel einschränken. Möchten wir beispielsweise lediglich die Alben ausgeben, die im Jahr 1968 erschienen sind, können wir folgendermaßen vorgehen:

Mithilfe des JOIN-Befehls lassen sich beliebig viele Tabellen zur einen Datenverbund zusammenschließen. Im folgenden Beispiel verknüpfen wir die Tabelle album in einem INNER JOIN mit den Tabellen interpret und title, um uns sämtliche Informationen zu den in der Datenbank gespeicherten Musiktiteln ausgeben zu lassen.

Unser MySQL-Tutorial für Einsteiger versteht sich als Crashkurs, der Ihnen die Grundlagen SQL-basierter Datenbanksysteme näherbringt und an praxisrelevanten Beispielen einfache Datenbankoperationen veranschaulicht. Sollte Ihr Interesse über die hier dargestellten Anwendungsmöglichkeiten hinausgehen, empfehlen wir die bereits im Einführungskapitel verlinkten Dokumentationen der DBMS MySQL und MariaDB. Außerdem finden Sie im Internet zahlreiche Websites, die Tutorials und Anwendungsbeispiele zum beliebten Datenbank-Management-System anbieten. Zu empfehlen ist zudem die Internetplattform Stack Overflow, auf der sich eine rege Nutzercommunity von mehr als 6,5 Millionen Entwicklern über aktuelle Fragen und Problemstellungen der Software-Entwicklung austauscht. Und natürlich stehen Ihnen auch hier im IONOS Digital Guide viele weiterführende Artikel zum Thema Datenbanken zur Verfügung – Sie finden sie über die unten aufgeführten Tags.