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データベースを学ぶ #1 ORMs / ACID / Transactions / N+1 / Normalization / Failur

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1. はじめに

今回はデータベースまわりの基礎〜中級知識を整理します。
「なんとなく知ってる」では済まされない要素ばかりなので、復習しながらチェックリスト的に見直していきましょう。

2. ORMs（Object-Relational Mappers）

  • 目的: オブジェクトとRDBのテーブルをマッピングして操作を簡単にする
  • 例: Laravel Eloquent、Django ORM、Hibernate
  • メリット: SQLレスで保守性UP
  • デメリット: 複雑クエリは遅くなる、SQL理解は結局必要

3. ACID（トランザクション特性）

  • Atomicity（原子性）: 成功か失敗かのどちらか
  • Consistency（一貫性）: データの整合性を守る
  • Isolation（分離性）: 同時実行でも干渉しない
  • Durability（永続性）: 成功した操作は永続的

4. Transactions（トランザクション）

  • 複数のDB操作を「ひとまとまり」で扱う仕組み
  • 例: 銀行送金（引き落とし + 入金）
  • 失敗時: ROLLBACK
  • 成功時: COMMIT

5. N+1 Problem

  • 現象: 親を取った後に子をループで呼ぶと追加クエリが大量発生
  • 例: User::all() → 各ユーザーの posts を個別にSELECT
  • 解決策: Eager Loading（Laravelなら with()）、JOIN

6. Normalization（正規化）

  • 目的: データの重複や矛盾を防ぐ
  • 第1正規形: 繰り返し排除（1セルに1値）
  • 第2正規形: 主キーに完全従属
  • 第3正規形: 推移的従属を排除
  • 実務では: パフォーマンス重視で「非正規化」も選択肢

7. Failure Modes（障害モード）

  • 考え方: 「どう壊れるか」を前提に設計

  • 例:

    • ネットワーク断（タイムアウト）
    • DBロック（Deadlock）
    • ディスク容量不足

  • 対策: リトライ処理、監視、冗長化

8. Profiling / Performance

  • 目的: ボトルネック特定

  • 手法:

    • SQLの EXPLAIN / EXPLAIN ANALYZE
    • Laravel DB::listen() や Telescope
    • APM（New Relic, Datadog）

  • 見るポイント: インデックス利用、実行時間、キャッシュヒット率

9. Migration

  • 概要: DBスキーマをコード化してバージョン管理

  • Laravel: php artisan make:migration

  • メリット:

    • チーム開発で環境差異をなくす
    • ロールバック可能
    • CI/CDと統合しやすい

10. まとめ

データベースは 正しい設計 + 正しい運用 が両輪。
ORMに頼りきらずSQLを理解する、ACIDとトランザクションを正しく使う、N+1や正規化・非正規化のトレードオフを理解する。
さらに Failure Modes や Profiling を意識すると、実務で差がつくポイントになります。

付録: チェックリスト

  • ORMに頼らずSQLも理解しているか
  • トランザクションでACIDを守れているか
  • N+1問題を潰しているか（Eager Loading / JOIN）
  • 正規化・非正規化のトレードオフを理解しているか
  • 障害モード（ネットワーク断/ロック/容量不足）を想定しているか
  • パフォーマンスプロファイリングを定期的にしているか
  • Migrationでスキーマをコード管理しているか

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