数据库设计范式
数据库三范式(空间最省)
概念: 三范式就是设计数据库的规则
为了建立冗余较小、结构合理的数据库,设计数据库时必须遵循一定的规则。在关系型数据库中这种规则就称为范式。范式是符合某一种设计要求的总结。要想设计一个结构合理的关系型数据库,必须满足一定的范式
满足最低要求的范式是第一范式(1NF)。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式(2NF) , 其余范式以此类推。一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了
第一范式 1NF
概念: 原子性, 做到列不可拆分
第一范式是最基本的范式。数据库表里面字段都是单一属性的,不可再分, 如果数据表中每个字段都是不可再分的最小数据单元,则满足第一范式。
地址信息表中, contry 这一列,还可以继续拆分,不符合第一范式
第二范式 2NF
-
在第一范式的基础上更进一步,目标是确保表中的每列都和主键相关。
-
一张表只能描述一件事.
学员信息表中其实在描述两个事物 , 一个是学员的信息,一个是课程信息
如果放在一张表中,会导致数据的冗余,如果删除学员信息, 成绩的信息也被删除了
第三范式 3NF
概念:消除传递依赖
表的信息,如果能够被推导出来,就不应该单独的设计一个字段来存放
通过 number 与 price 字段就可以计算出总金额,不要在表中再做记录(空间最省)
数据库反三范式
反范式化指的是通过增加冗余或重复的数据来提高数据库的读性能
浪费存储空间,节省查询时间 (以空间换时间)
什么是冗余字段
设计数据库时,某一个字段属于一张表,但它同时出现在另一个或多个表,且完全等同于它在其本来所属表的意义表示,那么这个字段就是一个冗余字段
反三范式示例
两张表,用户表、订单表,用户表中有字段 name,而订单表中也存在字段 name
使用场景当需要查询“订单表”所有数据并且只需要“用户表”的 name 字段时, 没有冗余字段 就需要去 join 连接用户表,假设表中数据量非常的大, 那么会这次连接查询就会非常大的消耗系统的性能
这时候冗余的字段就可以派上用场了, 有冗余字段我们查一张表就可以了
总结
创建一个关系型数据库设计,我们有两种选择
- 尽量遵循范式理论的规约,尽可能少的冗余字段,让数据库设计看起来精致、优雅、让人心醉
- 合理的加入冗余字段这个润滑剂,减少 join,让数据库执行性能更高更快
索引
在数据库表中,对字段建立索引可以大大提高查询速度。通过善用这些索引,可以令 MySQL 的查询和运行更加高效。
如果合理的设计且使用索引的 MySQL 是一辆兰博基尼的话,那么没有设计和使用索引的 MySQL 就是一个人力三轮车。
拿汉语字典的目录页(索引)打比方,我们可以按拼音、笔画、偏旁部首等排序的目录(索引)快速查找到需要的字
常见索引分类
| 索引名称 | 说明 |
|---|---|
| 主键索引 (primary key) | 主键是一种唯一性索引,每个表只能有一个主键, 用于标识数据表中的每一条记录 |
| 唯一索引 (unique) | 唯一索引指的是 索引列的所有值都只能出现一次, 必须唯一. |
| 普通索引 (index) | 最常见的索引,作用就是 加快对数据的访问速度 |
MySql 将一个表的索引都保存在同一个索引文件中, 如果对中数据进行增删改操作, MySql 都会自动的更新索引。下面是 employee 的表结构及索引文件
主键索引 (PRIMARY KEY)
CREATE DATABASE db4 CHARACTER SET utf8;
CREATE TABLE demo01(
did INT,
dname VARCHAR(20),
hobby VARCHAR(30)
);
# 添加主键索引
# 创建是直接添加
CREATE TABLE 表名(
-- 添加主键 (主键是唯一性索引,不能为null,不能重复,)
字段名 类型 PRIMARY KEY,
);
# 修改表结构 添加主键索引
ALTER TABLE demo01 ADD PRIMARY KEY (did);唯一索引 (UNIQUE)
特点: 索引列的所有值都只能出现一次, 必须唯一
唯一索引可以保证数据记录的唯一性。事实上,在许多场合,人们创建唯一索引的目的往往不是为了提高访问速度,而只是为了避免数据出现重复
# 添加唯一索引
CREATE TABLE 表名(
列名 类型(长度),
-- 添加唯一索引
UNIQUE [索引名称] (列名)
);
# 使用create语句创建: 在已有的表上创建索引
# create unique index 索引名 on 表名(列名(长度))
create unique index ind_hobby on demo01(hobby)
# 修改表结构添加索引
ALTER TABLE 表名 ADD UNIQUE ( 列名 )
INSERT INTO demo01 VALUES(1,'张三','DBJ');
# 报错Duplicate entry 'DBJ' for key 'hobby'
# 唯一索引保证了数据的唯一性,索引的效率也提升了
INSERT INTO demo01 VALUES(2,'李四','DBJ');普通索引 (INDEX)
普通索引(由关键字 KEY 或 INDEX 定义的索引)的唯一任务是加快对数据的访问速度。因此,应该只为那些最经常出现在查询条件(WHERE column=)或排序条件(ORDERBY column)中的数据列创建索引
# 使用create index 语句创建: 在已有的表上创建索引
create index 索引名 on 表名(列名[长度])
# 修改表结构添加索引
ALTER TABLE 表名 ADD INDEX 索引名 (列名)
# 给dname字段添加索引
alter table demo01 add index dname_indx(dname);删除索引
由于索引会占用一定的磁盘空间,因此,为了避免影响数据库的性能,应该及时删除不再使用的索引
# ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;
# 删除 demo01 表中名为 dname_indx 的普通索引
ALTER TABLE demo01 DROP INDEX dname_indx;索引性能测试
导入数据侧,测试表中有 500 万条数据。
# 未添加索引,进行分组查询 花费33.7秒
SELECT * FROM test_index GROUP BY dname;
# 添加索引
# 注意: 一般我们都是在创建表的时候 就确定需要添加索引的字段
ALTER TABLE test_index ADD INDEX dname_indx(dname);
# 花费0.001秒
SELECT * FROM test_index GROUP BY dname;索引的优缺点总结
添加索引首先应考虑在 where 及 order by 涉及的列上建立索引。
索引的优点
- 大大的提高查询速度
- 可以显著的减少查询中分组和排序的时间。
索引的缺点
- 创建索引和维护索引需要时间,而且数据量越大时间越长
- 当对表中的数据进行增加,修改,删除的时候,索引也要同时进行维护,降低了数据的维护速度
视图
- 视图是一种虚拟表
- 视图建立在已有表的基础上, 视图赖以建立的这些表称为基表
- 向视图提供数据内容的语句为 SELECT 语句, 可以将视图理解为存储起来的 SELECT 语句
- 视图向用户提供基表数据的另一种表现形式
视图的作用
-
权限控制时可以使用
-
比如,某几个列可以运行用户查询,其他列不允许,可以开通视图 查询特定的列, 起到权限控制的作用
-
简化复杂的多表查询
-
视图 本身就是一条查询 SQL,我们可以将一次复杂的查询 构建成一张视图, 用户只要查询视图就可以获取想要得到的信息(不需要再编写复杂的 SQL)
-
视图主要就是为了简化多表的查询
视图的使用
创建视图
create view 视图名 [column_list] as select语句;
view: 表示视图
column_list: 可选参数,表示属性清单,指定视图中各个属性的名称,默认情况下,与SELECT语句中查询 的属性相同
as : 表示视图要执行的操作
select语句: 向视图提供数据内容创建一张视图
#1. 先编写查询语句
#查询所有商品 和 商品的对应分类信息
SELECT * FROM products p LEFT JOIN category c ON p.`category_id` = c.`cid`;
#2.基于上面的查询语句,创建一张视图
CREATE VIEW products_category_view AS SELECT * FROM products p LEFT JOIN category c ON p.`category_id` = c.`cid`;# 查询视图 ,当做一张只读的表操作就可以
SELECT * FROM products_category_view;通过视图进行查询
需求: 查询各个分类下的商品平均价格
#通过 多表查询
SELECT cname AS '分类名称', AVG(p.`price`) AS '平均价格' FROM products p LEFT JOIN category c
ON p.`category_id` = c.`cid` GROUP BY c.`cname`;
# 通过视图查询 可以省略连表的操作
SELECT cname AS '分类名称', AVG(price) AS '平均价格' FROM products_category_view GROUP BY cname;需求: 查询鞋服分类下最贵的商品的全部信息
# 通过连表查询
# 1.先求出鞋服分类下的最高商品价格
SELECT MAX(price) AS maxPrice FROM products p LEFT JOIN category c ON p.`category_id` = c.`cid`
WHERE c.`cname` = '鞋服'
#2.将上面的查询 作为条件使用
SELECT * FROM products p LEFT JOIN category c ON p.`category_id` = c.`cid` WHERE c.`cname` = '鞋服' AND p.`price` = (SELECT MAX(price) AS maxPrice FROM products p LEFT JOIN category c ON p.`category_id` = c.`cid` WHERE c.`cname` = '鞋服');视图与表的区别
- 视图是建立在表的基础上,表存储数据库中的数据,而视图只是做一个数据的展示
- 通过视图不能改变表中数据(一般情况下视图中的数据都是表中的列 经过计算得到的结果,不允许更新)
- 删除视图,表不受影响,而删除表,视图不再起作用
DCL(数据控制语言)
MySql 默认使用的都是 root 用户,超级管理员,拥有全部的权限。除了 root 用户以外,我们还可以通过 DCL 语言来定义一些权限较小的用户, 分配不同的权限来管理和维护数据库
创建用户
CREATE USER '用户名'@'主机名' IDENTIFIED BY '密码';- 用户名 --创建的新用户,登录名称
- 主机名 --指定该用户在哪个主机上可以登陆,本地用户可用 localhost 如果想让该用户可以 从任意远程主机登陆,可以使用通配符 %
- 密码 --登录密码
创建 admin1 用户,只能在 localhost 这个服务器登录 mysql 服务器,密码为 123456
# 创建的用户在名字为 mysql 的 数据库中的 user 表中
CREATE USER 'admin1'@'localhost' IDENTIFIED BY '123456';创建 admin2 用户可以在任何电脑上登录 mysql 服务器,密码为 123456
CREATE USER 'admin2'@'%' IDENTIFIED BY '123456';% 表示 用户可以在任意电脑登录 mysql 服务器
用户授权
创建好的用户,需要进行授权
GRANT 权限 1, 权限 2... ON 数据库名.表名 TO '用户名'@'主机名';- 权限 --授予用户的权限,如 CREATE、ALTER、SELECT、INSERT、UPDATE 等。如果要授 予所有的权限则使用 ALL
- ON --用来指定权限针对哪些库和表。
- TO --表示将权限赋予某个用户。
给 admin1 用户分配对 db4 数据库中 products 表的 操作权限:查询。 使用 admin 1 用户登录数据库,发现数据库列表中 只有 db4, 表只有 products。执行插入操作,发现不允许执行,没有权限
GRANT SELECT ON db4.products TO 'admin1'@'localhost';给 admin2 用户分配所有权限,对所有数据库的所有表
GRANT ALL ON *.* TO 'admin2'@'%';查看权限
SHOW GRANTS FOR '用户名'@'主机名';
-- 查看root用户的权限
SHOW GRANTS FOR 'root'@'localhost';- GRANT ALL PRIVILEGES 是表示所有权限
删除用户
DROP USER '用户名'@'主机名';
-- 删除 admin1 用户
DROP USER 'admin1'@'localhost';查询用户
-- 查询用户
SELECT * FROM USER;选择名为 mysql 的数据库, 直接查询 user 表即可
存储过程与触发器
存储过程
- MySQL 5.0 版本开始支持存储过程
- 存储过程(Stored Procedure)是一种在数据库中存储复杂程序,以便外部程序调用的一种数据库对象。存储过程是为了完成特定功能的SQL语句集,经编译创建并保存在数据库中,用户可通过指定存储过程的名字并给定参数(需要时)来调用执行
简单理解:存储过程其实就是一堆 SQL 语句的合并。中间加入了一些逻辑控制
存储过程的优缺点
优点:
- 存储过程一旦调试完成后,就可以稳定运行,(前提是,业务需求要相对稳定,没有变化)
- 存储过程减少业务系统与数据库的交互,降低耦合,数据库交互更加快捷(应用服务器,与数据库服务器不在同一个地区)
缺点:
- 在互联网行业中,大量使用 MySQL,MySQL 的存储过程与 Oracle 的相比较弱,所以较少使用,并且互联网行业需求变化较快也是原因之一
- 尽量在简单的逻辑中使用,存储过程移植十分困难,数据库集群环境,保证各个库之间存储过程变更一致也十分困难。
- 阿里的代码规范里也提出了禁止使用存储过程,存储过程维护起来的确麻烦;
存储过程的创建方式
方式1
# 商品表
CREATE TABLE goods(
gid INT,
NAME VARCHAR(20),
num INT -- 库存
);
#订单表
CREATE TABLE orders(
oid INT,
gid INT,
price INT -- 订单价格
);
# 向商品表中添加3条数据
INSERT INTO goods VALUES(1,'奶茶',20);
INSERT INTO goods VALUES(2,'绿茶',100);
INSERT INTO goods VALUES(3,'花茶',25);创建简单的存储过程
DELIMITER $$ -- 声明语句结束符,可以自定义 一般使用$$
CREATE PROCEDURE 过程名称() -- 声明存储过程
BEGIN -- 开始编写存储过程
-- 要执行的操作
END $$ -- 存储过程结束需求: 编写存储过程, 查询所有商品数据
DELIMITER $$
CREATE PROCEDURE goods_proc()
BEGIN
select * from goods;
END $$调用存储过程 call 存储过程名
-- 调用存储过程 查询goods表所有数据
call goods_proc;方式2
- IN 输入参数:表示调用者向存储过程传入值
CREATE PROCEDURE 存储过程名称(IN 参数名 参数类型)- 创建接收参数的存储过程
需求: 接收一个商品 id, 根据 id 删除数据
DELIMITER $$
CREATE PROCEDURE goods_proc02(IN goods_id INT)
BEGIN
DELETE FROM goods WHERE gid = goods_id ;
END $$3.调用存储过程 传递参数
# 删除 id为2的商品
CALL goods_proc02(2);方式3
变量赋值
SET @变量名=值OUT 输出参数:表示存储过程向调用者传出值
OUT 变量名 数据类型创建存储过程
需求: 向订单表 插入一条数据, 返回1,表示插入成功
# 创建存储过程 接收参数插入数据, 并返回受影响的行数
DELIMITER $$
CREATE PROCEDURE orders_proc(IN o_oid INT , IN o_gid INT ,IN o_price INT, OUT out_num INT)
BEGIN
-- 执行插入操作
INSERT INTO orders VALUES(o_oid,o_gid,o_price);
-- 设置 num的值为 1
SET @out_num = 1;
-- 返回 out_num的值
SELECT @out_num;
END $$调用存储过程
# 调用存储过程插入数据,获取返回值
CALL orders_proc(1,2,30,@out_num);触发器
触发器(trigger)是 MySQL 提供给程序员和数据分析员来保证数据完整性的一种方法,它是与表事件相关的特殊的存储过程,它的执行不是由程序调用,也不是手工启动,而是由事件来触发,比如当对一个表进行操作(insert,delete, update)时就会激活它执行
简单理解: 当我们执行一条 sql 语句的时候,这条 sql 语句的执行会自动去触发执行其他的 sql 语句
触发器创建的四个要素
- 监视地点(table)
- 监视事件(insert/update/delete)
- 触发时间(before/after)
- 触发事件(insert/update/delete)
创建触发器
# 语法格式
delimiter $ -- 将Mysql的结束符号从 ; 改为 $,避免执行出现错误
CREATE TRIGGER Trigger_Name -- 触发器名,在一个数据库中触发器名是唯一的
before/after(insert/update/delete) -- 触发的时机 和 监视的事件
on table_Name -- 触发器所在的表
for each row -- 固定写法 叫做行触发器, 每一行受影响,触发事件都执行
begin
-- begin和end之间写触发事件
end
$ -- 结束标记向商品中添加一条数据
# 向商品中添加一条数据
INSERT INTO goods VALUES(1,'book',40);需求: 在下订单的时候,对应的商品的库存量要相应的减少,卖出商品之后减少库存量
编写触发器
-- 1.修改结束标识
DELIMITER $
-- 2.创建触发器
CREATE TRIGGER t1
-- 3.指定触发的时机,和要监听的表
AFTER INSERT ON orders
-- 4.行触发器 固定写法
FOR EACH ROW
-- 4.触发后具体要执行的事件
BEGIN
-- 订单+1 库存-1
UPDATE goods SET num = num -1 WHERE gid = 1;
END$
INSERT INTO orders VALUES(1,1,25);数据库备份与还原
备份的应用场景在服务器进行数据传输、数据存储和数据交换,就有可能产生数据故障。比如发生意外停机或存储介质损坏。 这时,如果没有采取数据备份和数据恢复手段与措施,就会导致数据的丢失,造成的损失是无法弥补与估量的
SQLYog 数据备份
导出
导入
版本差异(MySQL 5.7 → 8.0/8.4)
| 特性 | 旧版(本文编写时,MySQL 5.7) | 当前(MySQL 8.0/8.4 LTS) |
|---|---|---|
| 默认字符集 | utf8(需显式配置 utf8mb4) | utf8mb4(MySQL 8.0 起默认) |
| 索引 | 普通 B+Tree | 降序索引、隐藏索引、函数索引(8.0+) |
| SQL 能力 | 常规查询 | 递归 CTE、窗口函数(8.0+) |
| 版本策略 | 5.7 | 8.0(主流)/ 8.4 LTS / 9.x(创新版) |
| Java 驱动 | mysql-connector-java 5.x/8.0 | mysql-connector-j 8.x/9.x |
本文基于 MySQL 5.7 编写,核心概念(索引、事务、锁、MVCC、InnoDB)在 8.0/8.4 中依然适用;8.0 的默认字符集、隐藏索引与 SQL 增强(CTE/窗口函数)是升级后的主要差异。