嵌入式数据库——SQLite基础

一、数据库核心概念深度解析

1. 数据

定义：数据是描述事物的符号记录，是数据库的核心存储单元，可涵盖数字、文本、图像、音频、视频等多种形式，能被计算机系统识别、存储并通过程序进行加工处理。

分类：

• 结构化数据：具有固定格式和长度，如表格中的数值、字符串（例：学生表中的学号、成绩）。
• 半结构化数据：具备一定结构但不严格，如 JSON、XML 文件。
• 非结构化数据：无固定结构，如图片、视频、音频文件。

2. 数据库（Database）

定义 ：长期存储在计算机存储介质（硬盘、固态硬盘、U 盘等）上，由数据库管理系统（DBMS）统一管理的结构化、可共享的数据集集合。

核心特征：

• 数据结构化：数据不再孤立存储，而是按特定模型组织（如关系模型）。
• 数据共享性：多个用户 / 程序可同时访问数据，且能保证数据一致性。
• 低冗余度：避免数据重复存储，节省存储空间。
• 数据独立性：数据的存储结构和逻辑结构分离，修改存储结构不影响应用程序。
• 可控性：通过权限管理、备份恢复机制保障数据安全。

3. 数据库管理系统（DBMS）

定义：位于用户应用程序与操作系统之间的系统软件，负责对数据库进行统一管理与控制，是数据库系统的核心。

核心功能：

• 数据定义：支持用户通过 SQL 语句创建、修改、删除数据库及表结构（CREATE/ALTER/DROP）。
• 数据操作：实现数据的增删改查（INSERT/DELETE/UPDATE/SELECT）。
• 数据控制：管理用户权限、保障数据安全（授权、回收权限）。
• 数据维护：提供数据备份、恢复、索引优化、日志管理等功能。常见 DBMS 类型：
• 关系型 DBMS：基于关系模型（二维表），如 Oracle、DB2、SQL Server、MySQL、SQLite。
• 非关系型 DBMS：基于键值、文档、列族等模型，如 Redis、MongoDB、Cassandra（适用于嵌入式场景的多为轻量级关系型）。

二、数据库体系分类与选型

1. 按应用规模分类

类型	代表产品	核心特点	适用场景
大型数据库	Oracle、IBM DB2	支持海量数据（TB/PB 级）、高并发、复杂事务处理、跨平台、企业级架构	银行、金融、大型企业核心系统
中型数据库	MySQL、Microsoft SQL Server	兼顾性能与易用性，支持中小型企业业务，开源 / 商业版可选，适配多操作系统	电商、政务、中小企业管理系统
小型数据库	SQLite、Berkeley DB	体积极小、无需独立服务、嵌入式集成度高、资源占用低	嵌入式设备、移动应用、单机程序

2. 嵌入式数据库核心选型对比

嵌入式场景需兼顾资源占用、响应速度、集成难度，以下为主流选型深度对比：

数据库名称	开发 / 归属方	核心特性	嵌入式适配性	适用场景
SQLite	D. Richard Hipp	开源 C 语言实现，零配置、单文件存储、支持 ACID 事务、兼容 SQL92 标准，体积仅 250KB	极高（轻量级、无依赖）	移动 APP、嵌入式设备、单机程序
Firebird	开源社区	关系型、支持存储过程 / 触发器、多版本并发控制（MVCC），体积稍大	中（需一定资源）	功能复杂的嵌入式系统、小型服务器
Berkeley DB	Sleepycat Software（Oracle）	键值存储模型、无服务器架构、直接链接应用程序，支持高并发读写	极高（极简架构）	缓存系统、配置存储、轻量数据存取
eXtremeDB	McObject	内存数据库、运行效率极高、支持实时事务，可定制化部署	高（高性能需求）	工业控制、实时嵌入式系统、车载设备

三、SQLite 核心基础

1. SQLite 核心特性详解

SQLite 是嵌入式关系型数据库的标杆，其特性远超基础认知，具体如下：

1. 零配置部署：无需安装服务、无需启动后台进程，直接调用 API 即可使用，彻底解决嵌入式设备 "部署复杂" 痛点。
2. 单文件存储：整个数据库（表、索引、视图、触发器）封装为单个磁盘文件，便于迁移、备份（直接复制文件即可完成备份）。
3. 跨平台共享：数据库文件支持大端 / 小端字节序机器间自由共享，适配嵌入式设备多架构（ARM、x86、RISC-V）部署。
4. 轻量高效 ：
   • 源码约 3 万行 C 代码，编译后仅 250KB~500KB，内存占用极低。
   • 数据操作速度优于多数同类数据库，单表查询、增删改响应时间达微秒级。
5. 完整事务支持：严格遵循 ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）原则，支持事务回滚、崩溃恢复，保障数据安全。
6. 全 SQL 兼容：支持绝大多数 SQL92 标准，包括索引、触发器、视图、存储过程（简化版），降低开发迁移成本。
7. 容量上限 ：单数据库文件最大支持2TB存储，满足绝大多数嵌入式场景数据需求。

2. SQLite 与传统数据库的核心差异

对比维度	SQLite	传统数据库（MySQL/Oracle）
架构模式	嵌入式库（直接链接应用程序）	客户端 - 服务器模式（独立服务进程）
部署复杂度	零配置，无依赖	需安装、配置、启动服务
资源占用	极低（内存 / CPU / 磁盘）	较高（适配高并发、海量数据）
并发能力	单写多读（写操作独占锁）	多读写并发（MVCC / 锁机制）
适用场景	单机 / 嵌入式 / 移动应用	企业级、高并发、分布式系统

3. SQLite 安装与环境配置（全平台）

（1）Linux 系统安装

• 在线安装（Ubuntu/Debian） ：

  # 更新软件源
  sudo apt update
  # 安装sqlite3及开发库（含头文件，用于C语言编程）
  sudo apt-get install sqlite3 libsqlite3-dev

• 在线安装（CentOS/RHEL） ：

  sudo yum install sqlite3 sqlite3-devel

• 本地安装 ：

  1. 从 SQLite 官网（https://www.sqlite.org/download.html）下载对应架构的源码包（如sqlite-autoconf-3450100.tar.gz）。

  2. 解压并编译安装：

     tar -zxvf sqlite-autoconf-3450100.tar.gz
     cd sqlite-autoconf-3450100
     ./configure --prefix=/usr/local/sqlite
     make && sudo make install

  3. 配置环境变量（永久生效）：

     echo "export PATH=/usr/local/sqlite/bin:$PATH" >> /etc/profile
     source /etc/profile

（2）Windows 系统安装

1. 官网下载预编译包（sqlite-dll-win32-x86-3450100.zip/sqlite-dll-win64-x64-3450100.zip）。
2. 解压后将sqlite3.exe添加到系统环境变量（Path），即可在命令行直接使用。
3. 开发集成：将sqlite3.lib添加到项目库目录，sqlite3.h添加到头文件目录。

（3）嵌入式设备（ARM / 嵌入式 Linux）

1. 交叉编译源码：指定交叉编译器（如arm-linux-gnueabihf-gcc）编译生成适配设备架构的sqlite3可执行文件和库文件。
2. 移植到设备：通过 NFS/SCP 将可执行文件拷贝到设备/usr/bin目录，库文件拷贝到/lib目录。

4. SQLite3 核心命令

（1）系统命令（.开头）

命令	功能描述
.help	查看所有系统命令帮助文档
.quit / .exit	退出 SQLite3 命令行模式
.schema [表名]	查看指定表的创建语句（含字段类型、约束）；无参数则查看全库表结构
.databases	查看当前打开的所有数据库（显示数据库名、存储路径）
.table	列出当前数据库下所有数据表
.mode [模式]	设置数据输出模式（column列模式、list列表模式、jsonJSON 模式）
.header on/off	开启 / 关闭查询结果的表头显示（默认关闭）
.nullvalue [字符]	设置 NULL 值的显示字符（默认空，例：.nullvalue NULL）
.backup [库名] [文件]	备份整个数据库到指定文件
.restore [库名] [文件]	从指定文件恢复数据库

（2）SQL 核心命令（标准 SQL）

基本的 sql 命令，不以 . 开头，但是都要 ; 结尾

创建一张数据库的表 stu

create table stu(id Integer,name char,score Integer);

插入一条记录

insert into stu values(1001,'zhangsan',80);

插入部分字段记录

insert into stu(name,score) values(1002,'lisi');

查询所有记录

select *from stu;

查询数据库部分内容字段

select name,score from stu;

根据属性查询

select * from stu where score=80;

删除一条记录

delete from stu where id=1001;

更新一条记录

update stu set name='wangwu' where score=90;

添加一列

alter table stu add column address char;

删除一列

1.创建一张表（提取字段）

create table stu1 as select id,name,score from stu;

2.删除原有表

drop table stu;

3.将新的表的名字改成原有的表名字

alter table stu1 rename to stu;