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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

  1. 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
  2. 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)

sql
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

sql
# 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

sql
# 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

sql
# 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。

sql
# 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

  1. 大大的提高查询速度
  2. 可以显著的减少查询中分组和排序的时间。

索引的缺点

  1. 创建索引和维护索引需要时间,而且数据量越大时间越长
  2. 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

  1. 视图是一种虚拟表
  2. 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
  3. 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
  4. 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

sql
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

sql
#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`;
sql
# 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

sql
#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

sql
# 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

sql
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

sql
# 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

sql
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

sql
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

sql
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

sql
GRANT ALL ON *.* TO 'admin2'@'%';

查看权限

sql
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

sql
DROP USER '用户名'@'主机名';

-- 删除 admin1 用户 
DROP USER 'admin1'@'localhost';

查询用户

sql
-- 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
sql
# 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

sql
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

sql
DELIMITER $$ 
CREATE PROCEDURE goods_proc() 
BEGIN
		select * from goods; 
END $$

调用存储过程 call 存储过程名

sql
-- 调用存储过程 查询goods表所有数据 
call goods_proc;
方式2
  1. IN 输入参数:表示调用者向存储过程传入值
sql
CREATE PROCEDURE 存储过程名称(IN 参数名 参数类型)
  1. 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

sql
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

sql
# 删除 id为2的商品 
CALL goods_proc02(2);
方式3

变量赋值

sql
SET @变量名=值

OUT 输出参数:表示存储过程向调用者传出值

sql
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

sql
# 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

sql
# 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

  1. 监视地点(table)
  2. 监视事件(insert/update/delete)
  3. 触发时间(before/after)
  4. 触发事件(insert/update/delete)

创建触发器

sql
# 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

sql
# 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

sql
-- 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5.78.0(主流)/ 8.4 LTS / 9.x(创新版)
Java 驱动mysql-connector-java 5.x/8.0mysql-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。