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数据库

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数据库笔记

数据库范式

  • 1NF(第一范式)
    属性（对应于表中的字段）不能再被分割，也就是这个字段只能是一个值，不能再分为多个其他的字段了。1NF是所有关系型数据库的最基本要求 ，也就是说关系型数据库中创建的表一定满足第一范式。

  • 2NF(第二范式)
    2NF在1NF的基础之上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。第二范式在第一范式的基础上增加了一个列，这个列称为主键，非主属性都依赖于主键。

  • 3NF(第三范式)
    3NF在2NF的基础之上，消除了非主属性对于码的传递函数依赖 。符合3NF要求的数据库设计，基本上解决了数据冗余过大，插入异常，修改异常，删除异常的问题。比如在关系R(学号 ,姓名, 系名，系主任)中，学号 → 系名，系名 → 系主任，所以存在非主属性系主任对于学号的传递函数依赖，所以该表的设计，不符合3NF的要求。

  • 总结

    • 1NF：属性不可再分。
    • 2NF：1NF的基础之上，消除了非主属性对于码的部分函数依赖。
    • 3NF：3NF在2NF的基础之上，消除了非主属性对于码的传递函数依赖 。

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关系型数据库和非关系型数据库

关系型数据库

关系型数据库，是指采用了关系模型来组织数据的数据库。

主要代表：SQL Server, Oracle, Mysql, PostgreSQL

关系模型指的就是二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织。关系模型中常用的概念：

  • 关系：可以理解为一张二维表，每个关系都具有一个关系名，就是通常说的表名
  • 元组：可以理解为二维表中的一行，在数据库中经常被称为记录
  • 属性：可以理解为二维表中的一列，在数据库中经常被称为字段
  • 域：属性的取值范围，也就是数据库中某一列的取值限制
  • 关键字：一组可以唯一标识元组的属性，数据库中常称为主键，由一个或多个列组成
  • 关系模式：指对关系的描述。其格式为：关系名(属性1，属性2， … … ，属性N)，在数据库中成为表结构
  • 码：码就是能唯一标识实体的属性，对应表中的列。
  • 候选码： 若关系中的某一属性或属性组的值能唯一的标识一个元组，而其任何、子集都不能再标识，则称该属性组为候选码。例如：在学生实体中，“学号”是能唯一的区分学生实体的，同时又假设“姓名”、“班级”的属性组合足以区分学生实体，那么{学号}和{姓名，班级}都是候选码。
  • 主码：主码也叫主键。主码是从候选码中选出来的。 一个实体集中只能有一个主码，但可以有多个候选码。
  • 外码：外码也叫外键。如果一个关系中的一个属性是另外一个关系中的主码则这个属性为外码。
  • 主属性：候选码中出现过的属性称为主属性。比如关系 工人（工号，身份证号，姓名，性别，部门）.显然工号和身份证号都能够唯一标示这个关系，所以都是候选码。工号、身份证号这两个属性就是主属性。如果主码是一个属性组，那么属性组中的属性都是主属性。
  • 非主属性：不包含在任何一个候选码中的属性称为非主属性。比如在关系——学生（学号，姓名，年龄，性别，班级）中，主码是“学号”，那么其他的“姓名”、“年龄”、“性别”、“班级”就都可以称为非主属性。

关系型数据库的优点：

  • 容易理解：二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，关系模型相对网状、层次等其他模型来说更容易理解
  • 使用方便：通用的SQL语言使得操作关系型数据库非常方便
  • 易于维护：数据库的ACID属性，大大减低了数据冗余和数据不一致的概率

关系型数据库的瓶颈：

  • 海量数据的读写效率：对于网站的并发量高，往往达到每秒上万次的请求，对于传统关系型数据库来说，硬盘I/o是一个很大的挑战。
  • 高扩展性和可用性：在基于web的结构中，数据库是最难以横向拓展的，当一个应用系统的用户量和访问量与日俱增的时候，数据库没有办法像web Server那样简单的通过添加更多的硬件和服务节点来拓展性能和负载能力。

主键和外键有什么区别

  • 主键(主码)：主键用于唯一标识一个元组，不能有重复，不允许为空。一个表只能有一个主键。
  • 外键(外码)：外键用来和其他表建立联系用，外键是另一表的主键，外键是可以有重复的，可以是空值。一个表可以有多个外键。

非关系型数据库 NoSQL

主要指那些非关系型的、分布式的，且一般不保证ACID的数据存储系统。依据结构化方法以及应用场合的不同，主要分为以下几类：

  1. 面向高性能并发读写的key-value数据库：key-value数据库的主要特点即使具有极高的并发读写性能，Redis,Tokyo Cabinet,Flare就是这类的代表
  2. 面向海量数据访问的面向文档数据库：这类数据库的特点是，可以在海量的数据中快速的查询数据，典型代表为MongoDB以及CouchDB
  3. 面向可扩展性的分布式数据库：这类数据库想解决的问题就是传统数据库存在可扩展性上的缺陷，这类数据库可以适应数据量的增加以及数据结构的变化

缺点：但是由于Nosql约束少，所以也不能够像sql那样提供where字段属性的查询。因此适合存储较为简单的数据。有一些不能够持久化数据，所以需要和关系型数据库结合。

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主键索引和唯一索引区别

唯一索引的值可以为null吗
主键索引的值可以为null吗
一个表有几个主键
一个表可以有多个唯一索引吗

sql语句

数据库事务的4个特征（ACID特性）

  • 原子性（Atomicity）：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行。
  • 一致性（Consistency）：事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束。
  • 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行。
  • 持久性（Durability）：一个事务一旦提交，他对数据库的修改应该永久保存在数据库中。

事务隔离级别

隔离级别越高，性能越低

  1. Serializable（串行化）：可避免脏读、不可重复读、虚读情况的发生；
  2. Reapeatable read（可重复读）：可避免脏读、不可重复读的情况的发生；
  3. Read Committed（读已提交）：可避免脏读的情况
  4. Read uncommitted（读未提交）：最低级别，任何情况均无法保证；

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