前言

前幾天開始接觸 SQL，也從 users 和 notes 認識了 Table、Primary Key、Foreign Key 和 One-to-Many。到了這裡，已經知道資料怎麼查詢、怎麼新增，也開始知道資料表之間的關係該怎麼設計，但還有一個問題：這些資料到底要存在哪裡？

前面的 Note API 如果只是把資料放在 Node.js 的陣列裡，例如：

const notes = [];

程式執行期間確實可以新增、修改和刪除資料，但這些資料其實只存在目前這次程式執行的記憶體中。只要 Server 重開，原本的資料就會一起消失。

因此，實際的後端系統通常會把「處理資料」和「保存資料」分開。Node.js / Express 負責接收 Request、執行程式邏輯和回傳 Response，而 Database 則負責長期保存資料。

Client
  ↓
Node.js / Express
  ↓
Database

今天要做的事情，就是把前幾天學到的 SQL 和 Database Design，真正放進一個可以保存資料的 Database 裡。

Database 解決什麼問題？

Database 可以理解成專門用來儲存、管理和查詢資料的系統。

它和 Node.js 記憶體中的陣列最大的差別，在於資料不需要依賴目前這次程式執行。Node.js Server 關閉之後，只要 Database 本身還在，下一次啟動 Server 時仍然可以重新取得原本的資料。

以目前的 Note API 為例，原本可能是：

Client
  ↓
Node.js / Express
  ↓
記憶體中的 notes[]

使用 Database 之後會變成：

Client
  ↓
Node.js / Express
  ↓
Database
  ↓
users / notes

例如使用者新增一篇 Note，Express 收到 Request 後，會把資料寫入 Database；之後使用者再次查詢 Note，Express 再從 Database 把資料讀出來。

因此 Database 解決的不只是「資料放在哪裡」，更重要的是讓資料從程式本身獨立出來，成為一個可以持續保存、管理和查詢的資料來源。

SQL 和 NoSQL

開始接觸 Database 後，另一組很常出現的概念就是 SQL 和 NoSQL。

SQL Database 通常採用關聯式資料模型，資料會被放在 Table 中，不同 Table 之間可以透過 Primary Key 和 Foreign Key 建立關係。

前一天設計的 users 和 notes 就是一個典型例子：

users
id | name | email

notes
id | title | content | user_id

notes.user_id 可以對應到 users.id，因此一個 User 可以擁有多篇 Note。

NoSQL 則不是單一種類的 Database，而是一大類不同於傳統關聯式資料庫的資料庫模型，其中包含 Document、Key-Value、Wide-Column 和 Graph 等類型。

以常見的 Document Database 為例，資料可能會用接近 JSON 的形式儲存：

{
  "id": 1,
  "name": "Amy",
  "email": "amy@example.com"
}

因此 SQL 和 NoSQL 的差異，不只是「有沒有使用 SQL」，更重要的是資料如何被組織，以及資料之間如何建立關係。

目前的 Note API 已經有明確的 User、Note，以及 User 和 Note 之間的關係，因此使用關聯式 Database 會很自然。

SQL 和 PostgreSQL 有什麼不同？

這時候又會出現另一個容易混淆的地方：如果前幾天學的是 SQL，為什麼現在又要學 PostgreSQL？

因為 SQL 是語言，而 PostgreSQL 是資料庫管理系統。

例如：

SELECT *
FROM notes;

這段是 SQL，描述的是「從 notes 查詢資料」。

真正負責儲存資料、執行 SQL、管理 Table，以及處理 Primary Key、Foreign Key 等 Constraint 的，則是 PostgreSQL。

可以簡單理解成：

SQL
→ 和 Database 溝通的語言

PostgreSQL
→ 實際儲存與管理資料的 Database 系統

所以前幾天寫的 SQL 並不是只能在 QueryPlane 這類 Playground 裡使用。SQL 最終是要交給某個 Database 系統執行，而今天我們選擇的就是 PostgreSQL。

為什麼選 PostgreSQL？

目前這個學習專案選擇 PostgreSQL，首先是因為 Note API 本身就是很典型的關聯式資料結構。

我們已經有：

users
notes

而且兩者之間存在：

users.id
   ↑
   │
notes.user_id

PostgreSQL 對 Primary Key、Foreign Key、UNIQUE、NOT NULL、Transaction 和 Index 等關聯式資料庫常用功能都有完整支援。

另一方面，PostgreSQL 也支援 JSON / JSONB 等資料型別，因此並不是只能處理非常固定的表格資料。

對目前這個學習專案來說，PostgreSQL 有一個很大的好處，就是可以把前幾天已經學過的 SQL 和 Database Design 直接延續下來，而不用重新學習另一套資料模型。

在 macOS 安裝 PostgreSQL

前一天使用 QueryPlane，是直接在瀏覽器裡建立資料表和測試 SQL。這種方式比較像 Playground，適合剛開始學習時快速測試。

現在則要把 PostgreSQL 真正安裝到自己的開發環境中，讓之後的 Node.js / Express 可以連接它。

這次以 macOS 為例，可以從 PostgreSQL 官方網站下載安裝程式。

PostgreSQL 官方下載頁

進入 macOS 的下載頁後，可以選擇 PostgreSQL 的安裝程式。對第一次接觸 PostgreSQL 的人來說，直接使用圖形化安裝程式會比較容易。

安裝過程中會看到可以選擇的元件，通常維持預設即可。這些元件中，目前最重要的是：

PostgreSQL Server
→ 真正負責儲存與管理資料

pgAdmin 4
→ 用圖形介面管理 PostgreSQL

接著安裝程式會要求設定 PostgreSQL 的管理者帳號密碼。

預設的管理者帳號通常是：

postgres

例如：

Username: postgres
Password: ********

這個密碼需要記住，因為之後使用 pgAdmin 連接 PostgreSQL Server 時會用到。

安裝過程中也會看到 Port 設定：

5432

如果沒有特殊需求，可以直接使用預設的 Port。

因此 PostgreSQL 安裝完成後，可以先把目前的連線資訊理解成：

Host: localhost
Port: 5432
User: postgres
Password: 安裝時設定的密碼

這些資訊之後 Node.js 連接 PostgreSQL 時也會使用。

PostgreSQL 和 pgAdmin 的關係

安裝完成後，可以在 macOS 的應用程式中找到 pgAdmin 4。

第一次開啟 pgAdmin 時，可能會要求設定一組 Master Password。這個密碼是 pgAdmin 自己使用的，和 PostgreSQL 的 postgres 密碼不同。

可以先把兩個密碼分開理解：

pgAdmin Master Password
→ pgAdmin 本身使用的密碼

postgres Password
→ PostgreSQL Server 的登入密碼

進入 pgAdmin 後，可以在左側看到：

Servers

展開之後，通常可以看到剛才安裝的 PostgreSQL Server。

Servers
└── PostgreSQL

第一次連線時，如果要求輸入密碼，就輸入安裝 PostgreSQL 時設定的 postgres 密碼。

這裡其實可以建立一個很重要的觀念：

PostgreSQL
→ 真正負責儲存資料

pgAdmin
→ 操作 PostgreSQL 的工具

所以資料不是「存進 pgAdmin」，而是存進 PostgreSQL。pgAdmin 只是提供一個比較容易操作 PostgreSQL 的介面。

建立 notes_db

連接 PostgreSQL 後，先建立一個給 Note API 使用的 Database。

在左側找到：

Servers
└── PostgreSQL
    └── Databases

在 Databases 上按右鍵，選擇建立 Database。

將名稱設定為：

notes_db

建立完成後，就會看到：

Databases
└── notes_db

可以把 Database 想成一個存放相關資料的主要空間。

前一天設計的 users 和 notes，之後就會成為 notes_db 裡的 Table。

整體關係會變成：

PostgreSQL
└── notes_db
    ├── users
    └── notes

使用 Query Tool 建立資料表

建立好 notes_db 後，就可以在 pgAdmin 中開啟 Query Tool。

選擇 notes_db，開啟 Query Tool，就會看到 SQL 編輯器。

這裡和前幾天使用 QueryPlane 的方式很像，但現在 SQL 是直接交給自己電腦上的 PostgreSQL 執行。

把前一天設計好的 Schema 建立出來：

CREATE TABLE users (
  id BIGINT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(100) NOT NULL,
  email VARCHAR(255) NOT NULL UNIQUE
);

CREATE TABLE notes (
  id BIGINT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,
  title VARCHAR(255) NOT NULL,
  content TEXT NOT NULL,
  user_id BIGINT NOT NULL,
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

執行之後，PostgreSQL 就會真正建立兩張 Table。

回到左側展開：

notes_db
└── Schemas
    └── public
        └── Tables

就會看到：

users
notes

這時候可以再展開 users 和 notes，確認欄位是否建立成功。

users
├── id
├── name
└── email

notes
├── id
├── title
├── content
└── user_id

到了這裡，前一天的 Database Design 就真正變成 Database 裡的資料表了。

新增第一筆資料

接下來可以先加入測試資料。

INSERT INTO users (name, email)
VALUES ('Amy', 'amy@example.com');

INSERT INTO notes (title, content, user_id)
VALUES ('第一篇筆記', '這是我的第一篇 Note', 1);

第一個 INSERT 會建立一個 User，第二個 INSERT 則建立一篇屬於這個 User 的 Note。

接著可以使用 SELECT 查詢：

SELECT *
FROM users;

以及：

SELECT *
FROM notes;

如果成功，就可以看到剛才新增的資料。

也可以直接透過 pgAdmin 查看 Table 中的資料。在 notes 上按右鍵，選擇：

View/Edit Data
→ All Rows

就可以用圖形介面查看目前的資料。

這也是 pgAdmin 很方便的地方：平常可以使用 SQL 操作 Database，需要查看資料時，也可以直接透過介面瀏覽。

這和 Node.js 的陣列有什麼不同？

現在可以重新回頭看最開始的問題。

如果資料是：

const notes = [];

那麼資料其實存在 Node.js 的記憶體裡：

Node.js
└── notes[]

Server 一旦停止，這些資料也就消失。

現在改成 PostgreSQL 後：

Node.js
   ↓
PostgreSQL
   ↓
notes

Node.js 只是負責處理 API，而 PostgreSQL 負責保存資料。

因此即使 Node.js Server 重開：

Node.js
↓
重新啟動

只要 PostgreSQL 裡的資料還存在：

PostgreSQL
└── notes
    ├── 第一篇筆記
    └── ...

API 仍然可以重新把資料查詢出來。

這就是 Database 和單純使用程式記憶體保存資料最大的差別。

從 Playground 到真正的 Database

把這幾天的內容放在一起看，整個學習過程其實是一步一步往下建立的。

Day 13
SQL
↓
學會怎麼操作資料

Day 14
Database Design
↓
學會怎麼設計資料表與資料關係

Day 15
PostgreSQL
↓
讓資料真正被保存

QueryPlane 讓我們先快速測試 SQL 和資料表設計，而 PostgreSQL 則讓這些資料真正存在自己的開發環境中。

今天也第一次透過 pgAdmin 操作真正的 Database，從建立 Database、建立 Table，到新增和查詢資料，前幾天學到的 SQL 和 Database Design 開始連成一條完整的流程。

接下來，還需要把 Node.js / Express 和 PostgreSQL 接起來。

到時候整個架構會變成：

Client
   ↓
Node.js / Express
   ↓
PostgreSQL
   ↓
users / notes

這也代表 Note API 會從原本：

API
↓
const notes = []

逐漸變成：

API
↓
Database
↓
永久保存的資料

小結

前幾天是在學資料怎麼操作，也開始理解資料表應該怎麼設計。今天則把這些概念真正放進 PostgreSQL，第一次建立自己的 Database、Table，並實際寫入和查詢資料。

SQL 是我們和 Database 溝通的語言，PostgreSQL 是真正負責儲存與管理資料的系統，而 pgAdmin 則提供了一個方便操作 PostgreSQL 的圖形介面。

從 QueryPlane 裡的練習，到自己的 PostgreSQL Database，前面的 SQL 和 Database Design 終於不只是練習，而開始成為一個真正可以被後端 API 使用的資料層。

前幾天是在學資料怎麼操作、怎麼設計，今天則是讓這些資料真正存在。