การจัดโครงสร้างข้อมูล
คู่มือนี้ครอบคลุมแนวคิดหลักๆ ในสถาปัตยกรรมข้อมูลและแนวทางปฏิบัติแนะนำสำหรับการจัดโครงสร้างข้อมูล JSON ใน Firebase Realtime Database
การสร้างฐานข้อมูลที่โครงสร้างถูกต้องต้องอาศัยการวางแผนล่วงหน้าอย่างมาก ที่สำคัญที่สุด คุณต้องวางแผนวิธีบันทึกและเรียกข้อมูลในภายหลังเพื่อให้กระบวนการนี้ง่ายที่สุด
โครงสร้างข้อมูล: เป็นต้นไม้ JSON
ระบบจะจัดเก็บข้อมูล Firebase Realtime Database ทั้งหมดเป็นออบเจ็กต์ JSON คุณอาจนึกถึงฐานข้อมูลเป็นต้นไม้ JSON ที่โฮสต์ในระบบคลาวด์ โดยไม่มีตารางหรือระเบียน ซึ่งแตกต่างจากฐานข้อมูล SQL เมื่อคุณเพิ่มข้อมูลลงในต้นไม้ JSON ข้อมูลดังกล่าวจะกลายเป็นโหนดในโครงสร้าง JSON ที่มีอยู่ซึ่งมีคีย์ที่เชื่อมโยง คุณสามารถระบุคีย์ของคุณเอง เช่น รหัสผู้ใช้หรือชื่อเชิงความหมาย หรือระบบจะระบุคีย์ให้คุณโดยใช้เมธอด Push()
หากคุณสร้างคีย์ของคุณเอง คีย์ต้องเข้ารหัส UTF-8, มีความยาวได้สูงสุด 768 ไบต์ และต้องไม่มี ., $, #, [, ], / หรืออักขระควบคุม ASCII 0-31 หรือ 127 นอกจากนี้ คุณยังใช้อักขระควบคุม ASCII ในค่าเองไม่ได้ด้วย
ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาแอปพลิเคชันแชทที่อนุญาตให้ผู้ใช้จัดเก็บโปรไฟล์พื้นฐานและรายชื่อติดต่อ โปรไฟล์ผู้ใช้ทั่วไปจะอยู่ที่เส้นทาง เช่น /users/$uid ผู้ใช้ alovelace อาจมีรายการฐานข้อมูลที่มีลักษณะดังนี้
{
"users": {
"alovelace": {
"name": "Ada Lovelace",
"contacts": { "ghopper": true },
},
"ghopper": { ... },
"eclarke": { ... }
}
}
แม้ว่าฐานข้อมูลจะใช้ต้นไม้ JSON แต่ข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในฐานข้อมูลจะแสดงเป็นประเภทเนทีฟบางประเภทที่สอดคล้องกับประเภท JSON ที่มีเพื่อช่วยให้คุณเขียนโค้ดที่ดูแลรักษาได้ง่ายขึ้น
แนวทางปฏิบัติแนะนำสำหรับโครงสร้างข้อมูล
หลีกเลี่ยงการฝังข้อมูล
เนื่องจาก Firebase Realtime Database อนุญาตให้ฝังข้อมูลได้ลึกสุด 32 ชั้น คุณจึงอาจคิดว่านี่ควรเป็นโครงสร้างเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม เมื่อดึงข้อมูลในตำแหน่งในฐานข้อมูล คุณจะดึงข้อมูลโหนดย่อยทั้งหมดของโหนดนั้นด้วย นอกจากนี้ เมื่อคุณให้สิทธิ์เข้าถึงระดับอ่านหรือเขียนแก่ผู้ใช้ที่โหนดในฐานข้อมูล เท่ากับว่าคุณให้สิทธิ์เข้าถึงข้อมูลทั้งหมดภายใต้โหนดนั้นด้วย ดังนั้นในทางปฏิบัติ โครงสร้างข้อมูลควรเป็นโครงสร้างแบบแบนที่สุด
ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าทำไม Structured Data ที่ฝังอยู่จึงไม่ดีคือโครงสร้างที่ฝังอยู่หลายชั้นต่อไปนี้
{
// This is a poorly nested data architecture, because iterating the children
// of the "chats" node to get a list of conversation titles requires
// potentially downloading hundreds of megabytes of messages
"chats": {
"one": {
"title": "Historical Tech Pioneers",
"messages": {
"m1": { "sender": "ghopper", "message": "Relay malfunction found. Cause: moth." },
"m2": { ... },
// a very long list of messages
}
},
"two": { ... }
}
}
การออกแบบที่ซ้อนกันนี้ทำให้เกิดปัญหาในการวนดูข้อมูล ตัวอย่างเช่น การแสดงชื่อการสนทนาใน Chat จะต้องดาวน์โหลดchatsทั้งต้นไม้ รวมถึงสมาชิกและข้อความทั้งหมดไปยังไคลเอ็นต์
รวมโครงสร้างข้อมูล
หากข้อมูลแยกออกเป็นเส้นทางแยกต่างหากแทน ซึ่งเรียกว่า "การแปลงข้อมูลให้เป็นรูปแบบปกติ" ระบบจะดาวน์โหลดข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพในการเรียกใช้แยกต่างหากตามต้องการ ลองดูโครงสร้างแบบแบนนี้
{
// Chats contains only meta info about each conversation
// stored under the chats's unique ID
"chats": {
"one": {
"title": "Historical Tech Pioneers",
"lastMessage": "ghopper: Relay malfunction found. Cause: moth.",
"timestamp": 1459361875666
},
"two": { ... },
"three": { ... }
},
// Conversation members are easily accessible
// and stored by chat conversation ID
"members": {
// we'll talk about indices like this below
"one": {
"ghopper": true,
"alovelace": true,
"eclarke": true
},
"two": { ... },
"three": { ... }
},
// Messages are separate from data we may want to iterate quickly
// but still easily paginated and queried, and organized by chat
// conversation ID
"messages": {
"one": {
"m1": {
"name": "eclarke",
"message": "The relay seems to be malfunctioning.",
"timestamp": 1459361875337
},
"m2": { ... },
"m3": { ... }
},
"two": { ... },
"three": { ... }
}
}
ตอนนี้คุณสามารถเรียกใช้รายการห้องโดยดาวน์โหลดเพียงไม่กี่ไบต์ต่อการสนทนา ดึงข้อมูลเมตาสำหรับแสดงรายการหรือแสดงห้องใน UI ได้อย่างรวดเร็ว ระบบจะดึงข้อมูลข้อความแยกกันและแสดงเมื่อข้อความมาถึง ซึ่งช่วยให้ UI ตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว
สร้างข้อมูลที่ปรับขนาดได้
เมื่อสร้างแอป มักเป็นการดีกว่าที่จะดาวน์โหลดชุดย่อยของรายการ ซึ่งมักเกิดขึ้นหากรายการมีเรคคอร์ดหลายพันรายการ เมื่อความสัมพันธ์นี้เป็นแบบคงที่และเป็นแบบทิศทางเดียว คุณก็เพียงแค่ซ้อนออบเจ็กต์ย่อยไว้ใต้ออบเจ็กต์หลัก
บางครั้งความสัมพันธ์นี้อาจเป็นแบบไดนามิกมากขึ้น หรืออาจจำเป็นต้องทำให้ข้อมูลนี้ไม่เป็นมาตรฐาน ในหลายกรณี คุณสามารถทำให้ข้อมูลไม่เป็นรูปแบบมาตรฐานได้โดยใช้การค้นหาเพื่อดึงข้อมูลชุดย่อย ตามที่อธิบายไว้ในดึงข้อมูล
แต่วิธีนี้อาจยังไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น ความสัมพันธ์แบบ 2 ทางระหว่างผู้ใช้กับกลุ่ม ผู้ใช้จะอยู่ในกลุ่มได้ และกลุ่มจะประกอบไปด้วยรายชื่อผู้ใช้ เมื่อถึงเวลาตัดสินใจว่าผู้ใช้จะอยู่ในกลุ่มใด ทุกอย่างก็ยิ่งซับซ้อน
สิ่งที่ต้องมีคือวิธีแสดงรายการกลุ่มที่ผู้ใช้เป็นสมาชิกอยู่อย่างมีประสิทธิภาพและดึงข้อมูลเฉพาะของกลุ่มเหล่านั้น ดัชนีของกลุ่มจะช่วยได้มากในกรณีต่อไปนี้
// An index to track Ada's memberships
{
"users": {
"alovelace": {
"name": "Ada Lovelace",
// Index Ada's groups in her profile
"groups": {
// the value here doesn't matter, just that the key exists
"techpioneers": true,
"womentechmakers": true
}
},
...
},
"groups": {
"techpioneers": {
"name": "Historical Tech Pioneers",
"members": {
"alovelace": true,
"ghopper": true,
"eclarke": true
}
},
...
}
}
คุณอาจสังเกตเห็นว่าการดำเนินการนี้ทำซ้ำข้อมูลบางส่วนด้วยการจัดเก็บความสัมพันธ์ทั้งภายใต้ระเบียนของ Ada และภายใต้กลุ่ม ตอนนี้ alovelace จะได้รับการจัดทำดัชนีภายใต้กลุ่ม และ techpioneers จะแสดงในโปรไฟล์ของ Ada ดังนั้น หากต้องการลบ Ada จากกลุ่ม จะต้องอัปเดตใน 2 แห่ง
นี่เป็นข้อมูลซ้ำที่จำเป็นสำหรับความสัมพันธ์แบบ 2 ทาง ซึ่งช่วยให้คุณดึงข้อมูลการเป็นสมาชิกของ Ada ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ แม้ว่ารายชื่อผู้ใช้หรือกลุ่มจะมีจำนวนหลายล้านรายการหรือเมื่อRealtime Databaseกฎด้านความปลอดภัยprevent access to some of the records
วิธีการนี้ซึ่งกลับข้อมูลโดยการระบุรหัสเป็นคีย์และตั้งค่าเป็น "จริง" ทําให้การตรวจสอบคีย์เป็นเรื่องง่ายเพียงอ่าน /users/$uid/groups/$group_id และตรวจสอบว่า null หรือไม่ ดัชนีจะเร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าการค้นหาหรือการสแกนข้อมูล