PostgreSQL Tutorial: Introdução completa ao PostgreSQL

O PostgreSQL, normalmente chamado de Postgres, � um sistema de gerenciamento de banco de dados do tipo objeto-relacional (ORDBMS) com �nfase em extensibilidade e em padr�es de conformidade. Como um servidor de banco de dados, sua principal fun��o � armazenar dados de forma segura, apoiando as melhores pr�ticas, permitindo a recupera��o dos dados a pedido de outras aplica��es de software. Ele pode lidar com cargas de trabalho que v�o desde pequenas aplica��es single-machine a aplica��es de grande porte voltadas para a Internet, onde ser� utilizada de forma simult�nea por v�rios usu�rios.

Tendo isso em vista, neste artigo conheceremos algumas das funcionalidades presentes no Postgres, al�m de termos uma no��o geral de sua arquitetura. Criaremos uma base de dados simples para trabalharmos com Tablespaces e schemas. Veremos alguns dos tipos de dados utilizados, instru��es de inser��o e sele��o de dados.

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Sobre o PostgreSQL

O PostgreSQL � um sistema de gerenciamento de banco de dados objeto-relacional (ORDBMS) baseado no POSTGRES vers�o 4.21, que foi desenvolvido na Universidade da Calif�rnia em Berkeley Computer Science Department. Foi pioneiro em muitos dos conceitos que s� se tornaram dispon�veis em alguns sistemas de banco de dados comerciais mais tarde. O PostgreSQL � um descendente de c�digo aberto do c�digo original desenvolvido em Berkeley e suporta uma grande parte do padr�o SQL e oferece muitas caracter�sticas modernas, como � o caso de chaves estrangeiras, functions, triggers, Views, integridades transacionais, data types, fun��es agregadas, operadores, dentre muitos outros.

Saiba mais: A hist�ria do PostgreSQL

Ele consiste em um processo de servidor que l� e grava os arquivos de banco de dados reais, e um conjunto de programas cliente que se comunicam com o servidor. O mais comumente utilizado � o comando psql, que permite ao usu�rio executar consultas SQL e visualizar os seus resultados. Nenhum dos clientes acessa os arquivos do banco de dados diretamente, o que � deixado inteiramente para o servidor. Todos os arquivos de banco de dados s�o armazenados em um diret�rio como, por exemplo, /var/lib/pgsql ou /usr/local/pgsql.

Antes de come�armos a trabalhar com o PostgreSQL precisamos realizar o download do mesmo e em seguida instal�-lo. No momento da instala��o precisamos nos ater ao detalhe que um outro programa � solicitado no momento da instala��o, que � o Microsoft Visual ++, o qual muitas vezes � instalado automaticamente. Caso n�o seja realizada esta instala��o por algum motivo, pode-se realizar o download do programa (vide se��o Links) e em seguida realizar a instala��o como Administrador. At� a cria��o desse artigo a vers�o oficial do PostgreSQL � a 9.4, sendo esta a mais est�vel. Utilizaremos uma m�quina com o Windows 8 instalado para a realiza��o dos nossos testes e para prosseguirmos, baixaremos o PostgreSQL, atrav�s de seu site oficial (vide se��o Links). Siga o processo next...next...finish, pois usaremos as configura��es padr�o: apenas atribuiremos uma senha para acessar o banco.

Como � t�pico de aplica��es cliente/servidor, ambos podem estar em diferentes hosts. Nesse caso, eles se comunicam atrav�s de uma conex�o de rede TCP/IP, e devido a isso, precisamos estar cientes de que os arquivos que podem ser acessados numa m�quina cliente podem n�o ser acess�veis na m�quina do servidor de banco de dados, ou vice-versa. O PostgreSQL pode tratar m�ltiplas conex�es concorrentes dos clientes. Os processos de um servidor realizam a comunica��o sem a interven��o do processo original do postgres. Dessa forma, temos que o processo do servidor principal estar� sempre correndo, esperando por conex�es de clientes. Ap�s a conclus�o da nossa instala��o teremos dispon�veis algumas ferramentas para a nossa utiliza��o, como � o caso da ferramenta gr�fica pgAdmin III e o pgsql.exe.

CREATE DATABASE

Cria um novo banco de dados PostgreSQL.

Para criar um banco de dados, voc� deve ser um superusu�rio ou ter o privil�gio especial CREATEDB. Veja o comando CREATE USER.

Por padr�o, o novo banco de dados ser� criado clonando o modelo de banco de dados de sistema template1. Um modelo diferente pode ser especificado escrevendo o nome do TEMPLATE. Em particular, ao escrever o TEMPLATE0 template0, voc� pode criar um banco de dados virgem contendo apenas os objetos padr�o predefinidos pela sua vers�o do PostgreSQL. Isso � �til se voc� desejar evitar a c�pia de qualquer objeto local de instala��o que possa ter sido inclu�do no template1.


    CREATE DATABASE name
        [ [ WITH ] [ OWNER [=] user_name ]
               [ TEMPLATE [=] template ]
               [ ENCODING [=] encoding ]
               [ LC_COLLATE [=] lc_collate ]
               [ LC_CTYPE [=] lc_ctype ]
               [ TABLESPACE [=] tablespace ]
               [ CONNECTION LIMIT [=] connlimit ] ]

Par�metros

name: O nome de um banco de dados para criar.
user_name: O nome da fun��o do usu�rio que possuir� o novo banco de dados, ou DEFAULT para usar o padr�o (ou seja, o usu�rio que est� executando o comando). Para criar um banco de dados de propriedade de outra fun��o, voc� deve ser um membro direto ou indireto dessa fun��o ou ser um superusu�rio.
template: O nome do template a partir do qual criar o novo banco de dados, ou DEFAULT para usar o template padr�o (template1).
encoding:Codifica��o do conjunto de caracteres para usar no novo banco de dados. Especifique uma constante de cadeia (por exemplo, 'SQL_ASCII'), ou um n�mero de codifica��o de inteiro, ou DEFAULT para usar a codifica��o padr�o (ou seja, a codifica��o do banco de dados de modelo).
lc_collate: Ordem de agrupamento (LC_COLLATE) para usar no novo banco de dados. Isso afeta a ordem de classifica��o aplicada �s strings, por exemplo, em consultas com ORDER BY, bem como a ordem usada em �ndices em colunas de texto. O padr�o � usar a ordem de agrupamento do banco de dados de modelos.
lc_ctype: Classifica��o de caracteres (LC_CTYPE) para usar no novo banco de dados. Isso afeta a categoriza��o de caracteres, por ex. inferior, superior e d�gito. O padr�o � usar a classifica��o de caracteres do banco de dados de modelos. Veja abaixo as restri��es adicionais.
tablespace: O nome do espa�o de tabela que ser� associado ao novo banco de dados, ou DEFAULT para usar o espa�o de tabela do banco de dados de modelo. Esse espa�o de tabela ser� o espa�o de tabela padr�o usado para objetos criados neste banco de dados. Veja CREATE TABLESPACE para mais informa��es.
connlimit: Quantas conex�es simult�neas podem ser feitas neste banco de dados. -1 (o padr�o) significa sem limite.

Par�metros opcionais podem ser escritos em qualquer ordem, n�o apenas na ordem ilustrada acima.

CREATE USER

Define uma nova conta de usu�rio do banco de dados.

O CREATE USER adiciona um novo usu�rio a um cluster de banco de dados do PostgreSQL. Voc� deve ser um superusu�rio do banco de dados para usar este comando.


    CREATE USER name [ [ WITH ] option [ ... ] ]
    
    where option can be:
        
          SYSID uid 
        | CREATEDB | NOCREATEDB
        | CREATEUSER | NOCREATEUSER
        | IN GROUP groupname [, ...]
        | [ ENCRYPTED | UNENCRYPTED ] PASSWORD 'password'
        | VALID UNTIL 'abstime'

Par�metros

name: O nome do novo usu�rio.
uid: A cl�usula SYSID pode ser usada para escolher o ID do usu�rio do PostgreSQL do novo usu�rio. Isso normalmente n�o � necess�rio, mas pode ser �til se voc� precisar recriar o propriet�rio de um objeto �rf�o.

Se isso n�o for especificado, o ID do usu�rio atribu�do mais alto mais um (com um m�nimo de 100) ser� usado como padr�o.

CREATEDB

NOCREATEDB: Essas cl�usulas definem a capacidade de um usu�rio de criar bancos de dados. Se CREATEDB for especificado, o usu�rio que est� sendo definido ter� permiss�o para criar seus pr�prios bancos de dados. O uso do NOCREATEDB negar� ao usu�rio a capacidade de criar bancos de dados. Se n�o especificado, NOCREATEDB � o padr�o.

CREATEUSER

NOCREATEUSER: Essas cl�usulas determinam se um usu�rio ter� permiss�o para criar novos usu�rios. O CREATEUSER tamb�m far� do usu�rio um superusu�rio, que pode substituir todas as restri��es de acesso. Se n�o especificado, NOCREATEUSER � o padr�o.

groupname: Um nome de um grupo existente no qual inserir o usu�rio como um novo membro. V�rios nomes de grupos podem ser listados.
password: Define a senha do usu�rio. Se voc� n�o planeja usar a autentica��o de senha, pode omitir essa op��o, mas o usu�rio n�o poder� se conectar se decidir mudar para a autentica��o de senha. A senha pode ser definida ou alterada posteriormente, usando ALTER USER.

ENCRYPTED

UNENCRYPTED: Essas palavras-chave controlam se a senha � armazenada criptografada nos cat�logos do sistema. (Se nenhum for especificado, o comportamento padr�o ser� determinado pelo par�metro de configura��o password_encryption.) Se a string de senha apresentada j� estiver no formato criptografado MD5, ela ser� armazenada como est�, independentemente de ser especificado ENCRYPTED ou UNENCRYPTED (desde o sistema n�o pode descriptografar a string de senha criptografada especificada). Isso permite o recarregamento de senhas criptografadas durante o dump/restore.

Observe que os clientes mais antigos podem n�o ter suporte para o mecanismo de autentica��o MD5 necess�rio para trabalhar com senhas armazenadas criptografadas.

abstime: A cl�usula VALID UNTIL define um tempo absoluto ap�s o qual a senha do usu�rio n�o � mais v�lida. Se esta cl�usula for omitida, a senha ser� v�lida para todos os tempos.

pgAdmin III

Ao iniciarmos o pgAdmin teremos do lado esquerdo o object browser, que ir� apresentar o grupo de servidores que utilizaremos. Ao darmos um duplo clique em �Servers�, precisaremos informar a senha de acesso, conforme apresentado na Figura 1. Em seguida, veremos alguns novos itens sendo apresentados, dentre os quais teremos Databases, Login Roles (Permiss�es de usu�rio) e Tablespaces, como mostra a Figura 2.

**Figura 2**. Layout padr�o do PostgreSQL

Em Databases teremos todas as bases de dados que criarmos sendo apresentadas onde, no nosso caso, ao selecionarmos postgres (tabela base), ser� apresentado o script SQL de cria��o no painel inferior do lado direito. Com rela��o ao Tablespace teremos a apresenta��o de dois itens pertencentes a ele: o pg_default e o o pg_global. Para que possamos escrever nossas queries, podemos seguir pelo menu e escolher a op��o Tools e, em seguida, Query Tool, ou clicando no �cone, como mostra a Figura 3.

Psql

O psql � um arquivo execut�vel, um cliente em modo texto que pode ser encontrado no diret�rio de instala��o do Postgres, que no nosso caso encontra-se em C:\Program Files\PostgreSQL\9.4\bin. Para executar este arquivo precisamos abrir o prompt de comando, como podemos ver na Figura 4.

O acesso a nossa base de dados � especificado como:


    psql.exe �h localhost �p 5432 �U postgres �d postgres

Ao declararmos esta instru��o, a senha de acesso ser� solicitada e em seguida estaremos aptos a trabalhar com a base de dados PostgreSQL utilizando comandos de texto. As linhas que s�o iniciadas como postgres=# s�o as utilizadas para o prompt de comando. Percebam que realizamos uma instru��o SELECT na qual pedimos para saber a data de hoje. Percebam tamb�m que a instru��o foi realizada em duas linhas e finalizamos utilizando o ponto-e-virgula (;). Para que possamos encerrar o prompt utilizamos a instru��o \q.

Agora que tivemos o conhecimento inicial das duas formas de utiliza��o iremos come�ar com a cria��o de uma base de dados e um tablespace, suas tabelas e atribuir permiss�es de acesso a elas.

Criando o Tablespace

Um Tablespace permite que o super usu�rio possa definir um local alternativo no sistema de arquivos de dados onde estes conter�o os objetos de banco de dados, como � o caso de tabelas e �ndices. Claro que para a cria��o e utiliza��o de Tablespaces � necess�rio que o usu�rio tenha privil�gios necess�rios para isso, dessa forma, � poss�vel criar nomes de tablespace para bancos de dados, tabelas, dentre outros itens dentro desse espa�o de tabela especificado. Ou seja, um tablespace � na verdade um nome l�gico que atribu�mos a uma pasta f�sica. Dito isso, iremos criar uma nova pasta localizada na unidade C:/, a qual chamaremos de funcion�rios. Em seguida, partiremos para o pgAdmin III e clicaremos com o bot�o direito sobre Tablespaces e adicionaremos um novo, o qual configuraremos de acordo com as Figuras 5 e 6.

**Figura 5**. Atribuindo nome do Tablespace em properties

Adicionando o diret�rio para o Tablespace em definitions — **Figura 6**. Adicionando o diret�rio para o Tablespace em "definitions"

Agora criaremos nosso Database clicando com o bot�o direito sobre Databases e, em seguida, selecionando a op��o �New Database� e daremos a ele o nome de TesteDevmedia, como podemos ver na Figura 7. E para selecionarmos a nossa Tablespace faremos isso indo at� a aba �Definition� e na tag Tablespace iremos selecionar o que criamos anteriormente, como mostra a Figura 8.

**Figura 7**. Criando o banco de dados TesteDevmedia

**Figura 8**. Atribuindo o Tablespace ao nosso banco de dados

Cria��o do Schema

Um esquema � essencialmente um namespace que cont�m objetos nomeados (tabelas, tipos de dados, fun��es e operadores), cujos nomes podem duplicar os de outros objetos existentes em outros esquemas. Dessa forma, os objetos nomeados s�o acessados com a qualifica��o de seus nomes em conjunto com o nome do esquema criado como prefixo, ou mesmo definindo um caminho de pesquisa que pode incluir o esquema criado. Dito isso, criaremos o nosso schema com o nome de EmpresaDevmedia. O processo de cria��o � similar ao apresentado anteriormente para a cria��o do Database e do Tablespace, onde clicamos com o bot�o direito do mouse sobre Schema e em seguida, New Schema.

Tabela de testes

O PostgreSQL � um sistema de gerenciamento de banco de dados relacional, o que significa que ele � um sistema para gerenciar dados armazenados de acordo com seus relacionamentos. Estes s�o essencialmente termos matem�tico para tabelas. A no��o de armazenar dados em tabelas se tornou bastante comum ultimamente, de forma a parecer bastante �bvio a sua utiliza��o, mas h� uma s�rie de outras formas de organiza��o de bancos de dados, como podemos citar os arquivos e diret�rios em sistemas operacionais como Unix, que formam um exemplo de um banco de dados hier�rquico.

Cada tabela � uma cole��o constitu�da por linhas, onde cada uma possui o mesmo conjunto de colunas nomeadas e para cada uma dessas colunas temos um tipo de dados espec�fico. Enquanto as colunas possuem uma ordem fixa em cada linha, � importante lembrarmos que o SQL n�o garante a ordem das linhas dentro da tabela.

Agora que temos a nossa estrutura de testes pronta, chegou a hora de criarmos nossa tabela de testes, a qual chamaremos de tb_funcionarios. As tabelas s�o estruturas dentro das quais temos a maior parte de nossos dados armazenados. Al�m delas temos tamb�m os �ndices. Dentro do nosso schema podemos ver a estrutura que tem criada, onde nela encontramos Collations, Functions, Views, Tables, dentre outros itens, como podemos ver na Figura 9.

**Figura 9**. Apresenta��o da �rvore schema EmpresaDevmedia

Criaremos ent�o nossa tabela clicando sobre Tables (com o bot�o direito do mouse) e na op��o �New Table� definiremos para ela o Tablespace localizado em �Definition�. Em seguida, selecionaremos a guia Columns para que possamos criar nossas colunas, que ser�o c�digo, nome, e-mail e telefone. Ap�s criarmos as colunas teremos que definir a nossa chave prim�ria, que no Postgres definimos indo at� a guia Constraints, como podemos ver nas Figuras 10, 11 e 12.

**Figura 10**. Adicionando chave prim�ria

**Figura 11**. Atribuindo um nome para a chave prim�ria

**Figura 12**. Selecionando a coluna para ser a chave prim�ria

Na Listagem 1 temos a estrutura da nossa tabela, onde temos a defini��o de cada um dos campos atribu�dos a nossa tabela. Nesta estrutura podemos perceber uma diferen�a referente aos demais bancos de dados: os campos de texto normalmente s�o atribu�dos como Varchar(), mas no Postgres � diferente, pois estes campos s�o definidos como character varying.


      CREATE TABLE "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios
      (
        codigo integer NOT NULL,
        nome character varying(100),
        email character varying(100) NOT NULL,
        telefone character varying(14),
        CONSTRAINT pk_funcionario PRIMARY KEY (codigo)
      )
      WITH (
        OIDS=FALSE
      );
      ALTER TABLE "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios
        OWNER TO postgres;

Listagem 1. Cria��o da tabela tb_funcionarios

Com nossa tabela criada podemos inserir alguns dados de testes, os quais utilizaremos o Query Tools do pgAdmin III, onde passaremos a query de acordo com a Listagem 2.


    INSERT INTO "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios(codigo, nome, email, telefone)
        VALUES (1, 'Edson Dionisio', 'edson.dionisio@gmail.com', '81997402803');
    INSERT INTO "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios(codigo, nome, email, telefone)
        VALUES (2, 'Marilia Kessia', 'mkessia@gmail.com', '81997402810');
    INSERT INTO "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios(codigo, nome, email, telefone)
        VALUES (3, 'Caroline Franca', 'carol.dionisio@gmail.com', '81997402123'); 
    INSERT INTO "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios(codigo, nome, email, telefone)
        VALUES (4, 'Maite Dionisio', 'maite.dionisio@gmail.com', '81997402322');
    INSERT INTO "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios(codigo, nome, email, telefone)
        VALUES (5, 'Tatsu Yamashiro', 'tatsu.yamashiro@arrow.com', '99999740999');

Listagem 2. Adicionando dados a nossa tabela

Notem que todos os tipos de dados usam um formato de entrada simples, onde as constantes que n�o s�o valores num�ricos, geralmente devem estar entre aspas simples (').

Para recuperarmos os dados de uma tabela utilizamos a instru��o Select. A declara��o � dividida em uma lista de sele��o, uma lista de tabela e uma qualifica��o opcional, a qual especifica as restri��es. Em seguida, utilizaremos esta instru��o para vermos o que ser� retornado da nossa tabela que foi populada corretamente com as informa��es que atribu�mos a ela, como podemos ver no c�digo a seguir e na Figura 13:


    SELECT codigo, nome, email, telefone FROM "EmpresaDevmedia".tb_funcionarios;

**Figura 13**. Dados adicionados na tabela tb_funcionarios

Tipos de dados

No exemplo anterior tivemos a apresenta��o de um tipo de dados diferente dos vistos nos demais bancos de dados e, devido a isso, apresentaremos uma pequena lista contendo alguns dos tipos de dados presentes no Postgres, como segue:

json - dados de texto em formato JSON;
Character varying[(n)] - formato para tipos de dados string;
Money - tipo de dado utilizado para valores monet�rios;
point - ponto geom�trico em um plano;
serial - utilizado para realizar auto incremento de valores inteiros.

Com rela��o aos tipos de dados presentes no Postgres, eles s�o separados em tipos distintos, como � o caso do tipo JSON, presente desde a vers�o 9.2, mas com muito mais implementa��es na vers�o 9.4. Cada um dos tipos de dados possui uma representa��o externa determinada por fun��es de entrada e sa�da. Claro que al�m desses tipos de dados apresentados, o banco de dados Postgres possui muitos outros tipos.

Como simples exemplo dos tipos de dados utilizaremos o tipo json, pois ele pode ser usado para armazenar dados no formato JSON (Nota��o JavaScript Object). Estes dados podem tamb�m ser armazenados como texto, mas esse tipo tem a vantagem de verificar se cada valor armazenado � um valor JSON v�lido. O PostgreSQL permite apenas uma codifica��o do servidor por banco de dados, dessa forma, n�o � poss�vel para o JSON ser utilizado de forma mais r�gida com a sua especifica��o, a menos que o servidor de codifica��o seja UTF-8. Caso sejam inclu�dos caracteres diferentes de forma direta, estes ir�o falhar. Vejamos na Listagem 3 um exemplo de utiliza��o dos tipos de dados json e serial.


      CREATE TABLE clientes ( id serial primary key, data json );
      INSERT INTO clientes VALUES (1, '{ "nome": "Marilia Kessia", 
      "email": "mkessia@gmail.com" }');
      INSERT INTO clientes VALUES (2, '{ "nome": "Caroline Fran�a",
      "email": "caroline.dionisio@gmail.com" }');
      INSERT INTO clientes VALUES (3, '{ "nome": "Heitor Dionisio",
      "email": "heitor.dionisio@gmail.com" }');
      INSERT INTO clientes VALUES (4, '{ "nome": "Edson Dionisio", 
      "email": "edson.dionisio@gmail.com" }');

Listagem 3. Exemplo de utiliza��o dos tipos de dados json e serial

Criamos uma nova tabela �clientes� e a ela atribu�mos dois campos: a chave prim�ria (como serial) e o campo do tipo json. Percebam que ao inserirmos os dados, passamos eles com aspas simples (�). J� para recuperarmos os dados salvos na base podemos realizar a opera��o a seguir:


    SELECT id, data->>'nome' AS nome FROM clientes;

Percebam que nesta opera��o temos o operador (->), que retorna o tipo JSON original, podendo este ser um objeto, o que difere do s�mbolo (->>) que nos retorna um texto. Dessa forma, podemos utilizar o operador (->) para retornar um objeto aninhado e, com isso, associar os operadores. Essa versatilidade permite usarmos os operadores JSON combinados com fun��es agregadas do PostgreSQL, de forma a trazermos qualquer tipo de resultado.

Com rela��o ao tipo de dados serial, estes n�o s�o tipos verdadeiros, mas sim uma nota��o conveniente para a cria��o de colunas de identificadores exclusivos, bastante similares a colunas de auto incremento que podemos ver em outras bases de dados.

Um outro tipo de dados que podemos citar no momento � o Array, onde o PostgreSQL permite que colunas de uma tabela sejam definidas como matrizes multidimensionais de comprimento vari�vel, aceitando Matrizes definidas pelo usu�rio, tipos de enumera��o, ou mesmo tipos compostos, mas n�o matrizes de dom�nios, pois estas ainda n�o s�o suportadas.

Vejamos na Listagem 4 um exemplo de utiliza��o de Arrays.


      CREATE TABLE funcionarios (nome character varying(100), sal_semestre  
      integer[], agenda text[][]);
      INSERT INTO funcionarios VALUES ('Edson Dionisio', '{2000, 2500, 3000, 
      3500}', '{{"Reuni�o", "Almo�o"}, {"Projetos", "Reuni�o 2"}}');

Listagem 4. Utilizando Arrays

Temos a cria��o de uma tabela funcion�rios na qual passamos o nome, um campo do tipo array de inteiros e uma matriz do tipo text. Em seguida, inserimos os dados e ao consultarmos recebemos o seguinte resultado apresentado na Figura 14.

**Figura 14**. Dados retornados da consulta

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PostgreSQL Tutorial

Neste artigo conheceremos o PostgreSQL, desde as instru��es de inser��o e sele��o de dados a cria��o de fun��es e triggers, al�m da utiliza��o de Views.

Guia do artigo:

Sobre o PostgreSQL

CREATE DATABASE

Par�metros

CREATE USER

Par�metros

CREATEDB

CREATEUSER

ENCRYPTED

pgAdmin III

Psql

Criando o Tablespace

Cria��o do Schema

Tabela de testes

Tipos de dados

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SQL SUM: somando os valores de uma...

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