データベースの必要性

この章で得られるスキル：

• ✅ ファイル管理の課題を説明できる
• ✅ DBMSの主な機能を説明できる
• ✅ テーブル、行、列の概念を説明できる
• ✅ OneCompilerでテーブルの内容を表示できる

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Step 0: まず体験してみよう

シナリオ：社員名簿をExcelで管理している会社

ある会社では、社員の情報をExcelファイルで管理していた。

社員名簿.xlsx

社員ID	名前	部門名	給与
1	田中太郎	営業部	350,000
2	佐藤花子	開発部	400,000
3	鈴木一郎	開発部	320,000

問題1：2人が同時に編集したら？

田中さんが社員を追加しているのと同時に、佐藤さんが給与を更新した。 → 後から保存した方の変更だけが残り、もう一方の変更が消えてしまった！

問題2：部門名を変更したら？

「営業部」を「セールス部」に変更することになった。 しかし、社員名簿に加えて、プロジェクト管理表や出張申請書など、 あちこちのファイルに「営業部」と書かれている。 → 一部のファイルだけ更新して、データが食い違ってしまった！

問題3：大量データの検索

社員が1万人に増えた。「東京勤務で給与30万以上の社員」を探すには？ → Excelのフィルター機能では限界がある。処理も遅い。

重要

これらの問題は、Excelやテキストファイルでデータを管理する限り避けられない。 データベースを使えば、これらの問題をすべて解決できる。

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Step 1: データ管理の課題

ファイルベースのデータ管理には、以下の限界がある。

課題	具体例
同時編集ができない	複数人がExcelを同時に開くとロックされる。共有設定にしても競合が起きる
データの整合性が保てない	複数のファイルに同じ情報があると、一方だけ更新されて食い違いが起きる
大量データの検索が遅い	数万件のデータからフィルターや検索をかけると処理に時間がかかる
アクセス制御ができない	「給与情報は人事部だけが見られる」のような制限が難しい
データの復旧が難しい	誤って上書き保存すると元に戻せない

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Step 2: DBMSの役割

データベース管理システム（DBMS）とは

DBMS（Database Management System） とは、データベースを管理するための専用ソフトウェアである。 データの保存・検索・更新・削除を安全かつ効率的に行う仕組みを提供する。

代表的なDBMSには以下のようなものがある。

DBMS	特徴
PostgreSQL	オープンソースで高機能。本教材で使用
MySQL	Webアプリケーションで広く使われている
Oracle Database	大企業の基幹システムで多く採用されている
SQLite	軽量で組み込み用途に適している

DBMSが解決する課題

DBMSは、ファイルベース管理の課題をすべて解決する。

ファイル管理の課題	DBMSによる解決
同時編集ができない	同時実行制御 で複数人が安全に操作できる
データの整合性が保てない	トランザクション管理 でデータの一貫性を保つ
大量データの検索が遅い	インデックス で高速検索を実現する
アクセス制御ができない	権限管理 でデータへのアクセスを制限できる
データの復旧が難しい	バックアップ・リカバリ 機能でデータを保護する

DBMSの操作言語：SQL

DBMSに対して「データを取得して」「データを追加して」と指示を出すための言語が SQL（Structured Query Language） である。 本教材では、このSQLの書き方を学んでいく。

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Step 3: リレーショナルデータベースとは

「表」でデータを管理する

リレーショナルデータベース（RDB） とは、データを テーブル（表） の形式で管理するデータベースである。 現在最も広く使われているデータベースの種類である。

テーブル、行、列

リレーショナルデータベースでは、以下の3つの用語が基本となる。

用語	別名	意味
テーブル	表	データをまとめた表。1つのテーブルは1種類のデータを管理する
行（レコード）	データの1件分	テーブルの中の1行が、1件分のデータに対応する
列（カラム）	データの項目	テーブルの中の1列が、1つのデータ項目に対応する

例えば、以下のような departments テーブルを見てみよう。

dept_id	dept_name	location
1	営業部	東京
2	開発部	大阪
3	人事部	東京

• このテーブルは 3行（3つの部門データ）を持っている
• このテーブルは 3列（dept_id, dept_name, location）を持っている
• 各行が1つの部門を表している

ポイント

テーブル、行、列の関係は Excelのシートに似ている 。 ただし、データベースのテーブルには「型」や「制約」があり、不正なデータを防げるという点が大きく異なる。 これについては第2章で学ぶ。

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Step 4: テーブルの例

2つのテーブルの関係

データベースでは、関連するデータを 別々のテーブルに分けて 管理する。

例えば、以下の2つのテーブルを見てみよう。

departments（部門テーブル）

dept_id	dept_name	location
1	営業部	東京
2	開発部	大阪
3	人事部	東京

employees（社員テーブル）

emp_id	emp_name	dept_id	hire_date	salary	email
1	田中太郎	1	2020-04-01	350000	tanaka@example.com
2	佐藤花子	2	2021-04-01	400000	sato@example.com
3	鈴木一郎	2	2022-04-01	320000	suzuki@example.com
4	高橋美咲	3	2023-04-01	280000	takahashi@example.com

ここで注目すべきは、社員テーブルの dept_id 列である。 この列は、部門テーブルの dept_id を参照しており、社員がどの部門に所属しているかを示す。 このような列を 外部キー と呼ぶ（詳しくは第2章で学ぶ）。

なぜテーブルを分けるのか？

もし1つのテーブルにすべてのデータを入れると、以下の問題が起きる。

emp_id	emp_name	dept_name	location	salary
1	田中太郎	営業部	東京	350000
2	佐藤花子	開発部	大阪	400000
3	鈴木一郎	開発部	大阪	320000

• 「開発部」「大阪」が 重複して 保存されている
• 「開発部」を「技術部」に変更するとき、 すべての行を更新 しなければならない
• 1行だけ更新を忘れると、データが 食い違ってしまう

テーブルを分割することで、これらの問題を防げる。 この考え方は 正規化 と呼ばれ、第7章で詳しく学ぶ。

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Step 5: OneCompilerでテーブルを見てみよう

OneCompilerの使い方

本教材では、 OneCompiler というオンラインエディタを使ってSQLを実行する。 以下のエディタに表示されているSQLを確認し、「Run」ボタンを押してみよう。

-- departments（部門）テーブルの作成 CREATE TABLE departments ( dept_id INTEGER PRIMARY KEY, dept_name VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE, location VARCHAR(50) ); -- employees（社員）テーブルの作成 CREATE TABLE employees ( emp_id INTEGER PRIMARY KEY, emp_name VARCHAR(50) NOT NULL, dept_id INTEGER REFERENCES departments(dept_id), hire_date DATE NOT NULL, salary INTEGER CHECK (salary > 0), email VARCHAR(100) UNIQUE ); -- 部門データの登録 INSERT INTO departments VALUES (1, '営業部', '東京'); INSERT INTO departments VALUES (2, '開発部', '大阪'); INSERT INTO departments VALUES (3, '人事部', '東京'); -- 社員データの登録 INSERT INTO employees VALUES (1, '田中太郎', 1, '2020-04-01', 350000, 'tanaka@example.com'); INSERT INTO employees VALUES (2, '佐藤花子', 2, '2021-04-01', 400000, 'sato@example.com'); INSERT INTO employees VALUES (3, '鈴木一郎', 2, '2022-04-01', 320000, 'suzuki@example.com'); INSERT INTO employees VALUES (4, '高橋美咲', 3, '2023-04-01', 280000, 'takahashi@example.com'); -- 全部門を表示 SELECT * FROM departments; -- 全社員を表示 SELECT * FROM employees;

SQLの読み方

上記のSQLで使われている命令を簡単に紹介する。

SQL命令	意味
CREATE TABLE	テーブルを作成する
INSERT INTO	データを追加する
SELECT * FROM	テーブルの全データを取得する

今は SELECT * FROM テーブル名; でテーブルの内容を表示できることだけ覚えておこう。

補足

SELECT は「選択する」、 * は「全ての列」、 FROM は「〜から」を意味する。 つまり SELECT * FROM departments; は「departmentsテーブルから全ての列を選択する」という意味である。

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Step 6: データベースを使う場面

データベースは、あらゆるソフトウェアの裏側で使われている。

Webアプリケーション

ECサイトやSNSなどのWebアプリケーションでは、ユーザー情報、商品情報、投稿データなどをデータベースに保存している。 本研修で学ぶ Spring + MyBatis の構成では、JavaプログラムからSQLを発行してデータベースを操作する。

スマホアプリ

LINEやTwitterなどのスマホアプリも、サーバー側にデータベースを持っている。 メッセージの送受信履歴、フォロー関係、タイムラインの投稿データなどが保存されている。

業務システム

銀行の口座管理、病院の患者情報管理、物流の在庫管理など、 企業の基幹業務で使われるシステムには必ずデータベースがある。

身の回りのデータベース

普段使っているアプリやWebサイトのほとんどが、裏側でデータベースを使っている。 「データを保存して、後から検索したり更新したりする」場面があれば、そこにはデータベースがあると考えてよい。

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Step 7: Spring開発での位置づけ

MVCモデルの中でのデータベース

本研修で学ぶSpring Frameworkでは、 MVCモデル というアーキテクチャを使う。 データベースは、このMVCモデルの中で Model（データ） の部分を担当する。

ユーザー → Controller（処理の振り分け）→ Service（ビジネスロジック）→ MyBatis → データベース
                                                                              ↓
ユーザー ← View（画面表示） ← Controller ← Service ← MyBatis ← データベース

MyBatisがSQLとJavaを橋渡しする

Javaプログラムから直接SQLを書くのは大変である。 MyBatis というライブラリが、JavaのメソッドとSQLを対応付けてくれる。

// MyBatisを使うと、Javaのメソッドを呼ぶだけでSQLが実行される
List<Employee> employees = employeeMapper.findAll();

MyBatisについてはDay 18で詳しく学ぶ。 まずはこの章から第9章まで、SQLの基礎をしっかり身につけよう。

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Step 8: 実践課題

課題1：身の回りのデータベース

自分の身の回りで、データベースが使われていると思われる場面を 3つ 挙げてみよう。 それぞれについて、「どんなデータが保存されているか」も考えてみよう。

課題2：ファイル管理とDB管理の比較

ファイル管理（Excel）とデータベース管理の違いを、以下の3つの観点で説明してみよう。

1. 複数人での同時編集
2. データの整合性
3. 大量データの検索

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まとめ

この章では、 データベースの必要性 について学んだ。

🎯 達成できたこと

• ✅ ファイル管理の課題を説明できるようになった
• ✅ DBMSの主な機能を説明できるようになった
• ✅ テーブル、行、列の概念を説明できるようになった
• ✅ OneCompilerでテーブルの内容を表示できるようになった

📚 学んだ内容

• ファイルベース管理には、同時編集・整合性・検索速度などの限界がある
• DBMS（データベース管理システム）がこれらの課題を解決する
• リレーショナルデータベースは「テーブル（表）」でデータを管理する
• テーブルは「行（レコード）」と「列（カラム）」で構成される
• テーブルを分割して管理することで、データの重複や不整合を防げる

🚀 次のステップ

次の章では、 テーブル設計の基礎 を学ぶ。 「テーブルをどう作るか」「データの正しさをどう保証するか」を理解しよう。

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💡 よくある質問

Q1: Excelとデータベースはどちらがよいのか？

A: 用途による。少人数で少量のデータを扱う場合はExcelで十分である。しかし、複数人で大量のデータを安全に扱う必要がある場合は、データベースが適している。業務システムやWebアプリケーションでは、ほぼ確実にデータベースが使われる。

Q2: SQLはプログラミング言語なのか？

A: SQLは「問い合わせ言語（Query Language）」と呼ばれ、一般的なプログラミング言語（Java、Pythonなど）とは性質が異なる。プログラミング言語は「どうやって処理するか（手順）」を記述するが、SQLは「何が欲しいか（結果）」を記述する。このような言語を 宣言型言語 と呼ぶ。

Q3: PostgreSQLとMySQLの違いは何か？

A: どちらもリレーショナルデータベースのDBMSであり、基本的なSQLの書き方は共通している。PostgreSQLは標準SQLへの準拠度が高く高機能、MySQLはシンプルで高速という特徴がある。本教材ではOneCompilerで実行可能なPostgreSQLを使用するが、学んだ知識はMySQLにもそのまま活かせる。

Q4: データベースのデータはどこに保存されるのか？

A: DBMSが動いているサーバーのディスク（ストレージ）に保存される。Excelファイルのように1つのファイルとして見えるわけではなく、DBMSが専用の形式で管理している。バックアップ機能により、データの消失を防ぐこともできる。

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練習問題

この章の内容を理解できたか確認しよう。

ExcelやCSVファイルでデータを管理する場合の課題として、最も適切なものを選べ。

A. 複数人が同時にファイルを編集すると、変更が上書きされて消える可能性があるB. ファイルのサイズが大きくなると、パソコンの画面に表示しきれなくなるC. ファイルの名前が長すぎると保存できなくなる

正解

A. 複数人が同時にファイルを編集すると、変更が上書きされて消える可能性がある

解説

ファイルベースのデータ管理では、以下のような課題がある。

• 同時編集ができない: 複数人がExcelを同時に編集すると、後から保存した方の変更で上書きされてしまう
• データの整合性が保てない: 複数のファイルに同じ情報があると、一方だけ更新されて食い違いが起きる
• 大量データの検索が遅い: 数万件のデータから条件検索をかけると処理に時間がかかる
• アクセス制御ができない: 特定の人だけがデータを見られるような制限が難しい

これらの課題は、データベース（DBMS）を使うことで解決できる。

この問題を達成済みにする

DBMSが提供する機能として正しいものを すべて 選べ。

A. 複数人が同時にデータを操作しても安全に管理できるB. データへのアクセス権限を設定できるC. Excelファイルを自動で作成してくれるD. バックアップからデータを復旧できる

正解

A. 複数人が同時にデータを操作しても安全に管理できる

B. データへのアクセス権限を設定できる

D. バックアップからデータを復旧できる

解説

DBMS（Database Management System） は、データベースを管理するための専用ソフトウェアである。

主な機能：

• 同時実行制御: 複数人が安全にデータを操作できる
• 権限管理: データへのアクセスを制限できる
• バックアップ・リカバリ: データの保護と復旧ができる
• トランザクション管理: データの一貫性を保てる
• インデックス: 大量データの高速検索を実現する

Cの「Excelファイルを自動で作成する」はDBMSの機能ではない。DBMSはExcelとは異なる仕組みでデータを管理する。

この問題を達成済みにする

テーブル、行（レコード）、列（カラム）の違いを、自分の言葉で説明せよ。

解答例

テーブルはデータを格納する表のこと。行（レコード）は1件のデータを表し、列（カラム）はデータの項目（属性）を表す。

解説

リレーショナルデータベースでは、データを テーブル（表） で管理する。

• テーブル: データを格納する表。Excelのシートに相当する
• 行（レコード/ロウ）: 1件分のデータ。Excelの1行に相当する
• 列（カラム）: データの項目（属性）。Excelの列見出しに相当する

例えば、社員テーブルの場合：

• テーブル名: employees
• 列: 社員ID, 名前, 部門名, 給与
• 行: 1人分の社員データ（例: 1, 田中太郎, 営業部, 350000）

よくある間違い:

• 「行」と「列」を逆に覚えてしまうケースが多い
• 行は 横方向（1件のデータ）、列は 縦方向（データの属性）である

この問題を達成済みにする

以下のサンプルDBの employees テーブルの定義を見て、正しい説明を選べ。

CREATE TABLE employees (
    emp_id    INTEGER      PRIMARY KEY,
    emp_name  VARCHAR(50)  NOT NULL,
    dept_id   INTEGER      REFERENCES departments(dept_id),
    hire_date DATE,
    salary    INTEGER      CHECK (salary > 0),
    email     VARCHAR(100) UNIQUE
);

A. employees.dept_id は departments.dept_id を参照する外部キーであり、NULLも許可されるB. employees テーブルには部門ごとに1人しか所属できない制約があるC. departments.dept_id はNULLを許可するD. employees.salary にはどんな値でも入れることができる

正解

A. employees.dept_id は departments.dept_id を参照する外部キーであり、NULLも許可される

解説

employees.dept_id は REFERENCES departments(dept_id) で外部キーが設定されているが、 NOT NULL 制約がないためNULLも許可される。部門未所属の社員（渡辺あかり）がその例である。

• B: 部門ごとの人数を制限する制約は存在しない
• C: departments.dept_id は PRIMARY KEY であるためNULLは禁止される
• D: employees.salary には CHECK (salary > 0) 制約があるため、0以下の値は入れられない

この問題を達成済みにする

SQL記述の約束

• テーブル名・カラム名は 小文字 で入力する（例: employees, dept_id）
• SQLキーワードは 大文字 で入力する（例: SELECT, FROM, WHERE）

正しい例: SELECT emp_name FROM employees WHERE dept_id = 1;

employees テーブルの全データを取得するSQL文の空欄を埋めよ。

​

*

​

employees;

解答例

SELECT * FROM employees;

解説

SELECT * ですべての列を取得し、FROM テーブル名 でどのテーブルからデータを取得するかを指定する。

基本構文：

SELECT * FROM テーブル名;

ポイント：

• * はすべての列を意味するワイルドカード
• FROM の後にテーブル名を指定する
• テーブル名は 小文字 で入力する
• SELECT と FROM などのキーワードは 大文字 で入力する

この問題を達成済みにする