關(guān)系模型

關(guān)系數(shù)據(jù)庫是建立在關(guān)系模型上的。而關(guān)系模型本質(zhì)上就是若干個存儲數(shù)據(jù)的二維表，可以把它們看作很多Excel表。

表的每一行稱為記錄（Record），記錄是一個邏輯意義上的數(shù)據(jù)。

表的每一列稱為字段（Column），同一個表的每一行記錄都擁有相同的若干字段。

字段定義了數(shù)據(jù)類型（整型、浮點型、字符串、日期等），以及是否允許為NULL。注意NULL表示字段數(shù)據(jù)不存在。一個整型字段如果為NULL不表示它的值為0，同樣的，一個字符串型字段為NULL也不表示它的值為空串''。

通常情況下，字段應(yīng)該避免允許為NULL。不允許為NULL可以簡化查詢條件，加快查詢速度，也利于應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)后無需判斷是否為NULL。

和Excel表有所不同的是，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表和表之間需要建立“一對多”，“多對一”和“一對一”的關(guān)系，這樣才能夠按照應(yīng)用程序的邏輯來組織和存儲數(shù)據(jù)。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，關(guān)系是通過主鍵和外鍵來維護(hù)的。

主鍵

例如，假設(shè)我們把name字段作為主鍵，那么通過名字小明或小紅就能唯一確定一條記錄。但是，這么設(shè)定，就沒法存儲同名的同學(xué)了，因為插入相同主鍵的兩條記錄是不被允許的。

對主鍵的要求，最關(guān)鍵的一點是：記錄一旦插入到表中，主鍵最好不要再修改，因為主鍵是用來唯一定位記錄的，修改了主鍵，會造成一系列的影響。

由于主鍵的作用十分重要，如何選取主鍵會對業(yè)務(wù)開發(fā)產(chǎn)生重要影響。如果我們以學(xué)生的身份證號作為主鍵，似乎能唯一定位記錄。然而，身份證號也是一種業(yè)務(wù)場景，如果身份證號升位了，或者需要變更，作為主鍵，不得不修改的時候，就會對業(yè)務(wù)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

所以，選取主鍵的一個基本原則是：不使用任何業(yè)務(wù)相關(guān)的字段作為主鍵。

因此，身份證號、手機(jī)號、郵箱地址這些看上去可以唯一的字段，均不可用作主鍵。

作為主鍵最好是完全業(yè)務(wù)無關(guān)的字段，我們一般把這個字段命名為id。

外鍵

一對多

當(dāng)我們用主鍵唯一標(biāo)識記錄時，我們就可以在students表中確定任意一個學(xué)生的記錄：

我們還可以在classes表中確定任意一個班級記錄：

但是我們?nèi)绾未_定students表的一條記錄，例如，id=1的小明，屬于哪個班級呢？

由于一個班級可以有多個學(xué)生，在關(guān)系模型中，這兩個表的關(guān)系可以稱為“一對多”，即一個classes的記錄可以對應(yīng)多個students表的記錄。

為了表達(dá)這種一對多的關(guān)系，我們需要在students表中加入一列class_id，讓它的值與classes表的某條記錄相對應(yīng)：

這樣，我們就可以根據(jù)class_id這個列直接定位出一個students表的記錄應(yīng)該對應(yīng)到classes的哪條記錄。

例如：

小明的class_id是1，因此，對應(yīng)的classes表的記錄是id=1的一班；小紅的class_id是1，因此，對應(yīng)的classes表的記錄是id=1的一班；小白的class_id是2，因此，對應(yīng)的classes表的記錄是id=2的二班。

在students表中，通過class_id的字段，可以把數(shù)據(jù)與另一張表關(guān)聯(lián)起來，這種列稱為外鍵。

外鍵并不是通過列名實現(xiàn)的，而是通過定義外鍵約束實現(xiàn)的：

ALTER TABLE students
ADD CONSTRAINT fk_class_id
FOREIGN KEY (class_id)
REFERENCES classes(id)

其中，外鍵約束的名稱fk_class_id可以任意，FOREIGN KEY (class_id)指定了class_id作為外鍵，REFERENCES classes (id)指定了這個外鍵將關(guān)聯(lián)到classes表的id列（即classes表的主鍵）。

通過定義外鍵約束，關(guān)系數(shù)據(jù)庫可以保證無法插入無效的數(shù)據(jù)。**即如果classes表不存在id=99的記錄，students表就無法插入class_id=99的記錄。

由于外鍵約束會降低數(shù)據(jù)庫的性能，大部分互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序為了追求速度，并不設(shè)置外鍵約束，而是僅靠應(yīng)用程序自身來保證邏輯的正確性。這種情況下，class_id僅僅是一個普通的列，只是它起到了外鍵的作用而已。

要刪除一個外鍵約束，也是通過ALTER TABLE實現(xiàn)的：

ALTER TABLE students
DROP FOREIGN KEY fk_class_id

注意：刪除外鍵約束并沒有刪除外鍵這一列。刪除列是通過DROP COLUMN ...實現(xiàn)的。

多對多

通過一個表的外鍵關(guān)聯(lián)到另一個表，我們可以定義出一對多關(guān)系。有些時候，還需要定義“多對多”關(guān)系。例如，一個老師可以對應(yīng)多個班級，一個班級也可以對應(yīng)多個老師，因此，班級表和老師表存在多對多關(guān)系。

多對多關(guān)系實際上是通過兩個一對多關(guān)系實現(xiàn)的，即通過一個中間表，關(guān)聯(lián)兩個一對多關(guān)系，就形成了多對多關(guān)系

一對一

一對一關(guān)系是指，一個表的記錄對應(yīng)到另一個表的唯一一個記錄。

細(xì)心的話會發(fā)現(xiàn)，既然是一對一關(guān)系，那為啥不給students表增加一個mobile列，這樣就能合二為一了？

如果業(yè)務(wù)允許，完全可以把兩個表合為一個表。但是，有些時候，如果某個學(xué)生沒有手機(jī)號，那么，contacts表就不存在對應(yīng)的記錄。實際上，一對一關(guān)系準(zhǔn)確地說，是contacts表一對一對應(yīng)students表。

還有一些應(yīng)用會把一個大表拆成兩個一對一的表，目的是把經(jīng)常讀取和不經(jīng)常讀取的字段分開，以獲得更高的性能。例如，把一個大的用戶表分拆為用戶基本信息表user_info和用戶詳細(xì)信息表user_profiles，大部分時候，只需要查詢user_info表，并不需要查詢user_profiles表，這樣就提高了查詢速度。

總結(jié)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫通過外鍵可以實現(xiàn)一對多、多對多和一對一的關(guān)系。外鍵既可以通過數(shù)據(jù)庫來約束，也可以不設(shè)置約束，僅依靠應(yīng)用程序的邏輯來保證。

索引

索引的概念與用法

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，如果有上萬甚至上億條記錄，在查找記錄的時候，想要獲得非?？斓乃俣?，就需要使用索引。

索引是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中對某一列或多個列的值進(jìn)行預(yù)排序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。**通過使用索引，可以讓數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不必掃描整個表，而是直接定位到符合條件的記錄，這樣就大大加快了查詢速度。

例如，對于students表：

如果要經(jīng)常根據(jù)score列進(jìn)行查詢，就可以對score列創(chuàng)建索引：

ALTER TABLE students
ADD INDEX idx_score(score);

使用ADD INDEX idx_score (score)就創(chuàng)建了一個名稱為idx_score，使用列score的索引。

索引名稱是任意的，索引如果有多列，可以在括號里依次寫上。

ALTER TABLE students
ADD INDEX idx_name_score (name, score);

索引的效率取決于索引列的值是否散列，即該列的值如果越互不相同，那么索引效率越高。**反過來，如果記錄的列存在大量相同的值，例如gender列，大約一半的記錄值是M，另一半是F，因此，對該列創(chuàng)建索引就沒有意義。

可以對一張表創(chuàng)建多個索引。索引的優(yōu)點是提高了查詢效率，缺點是在插入、更新和刪除記錄時，需要同時修改索引，因此，索引越多，插入、更新和刪除記錄的速度就越慢。

對于主鍵，關(guān)系數(shù)據(jù)庫會自動對其創(chuàng)建主鍵索引。使用主鍵索引的效率是最高的，因為主鍵會保證絕對唯一。

唯一索引

在設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)表的時候，看上去唯一的列，例如身份證號、郵箱地址等，因為他們具有業(yè)務(wù)含義，因此不宜作為主鍵。

但是，這些列根據(jù)業(yè)務(wù)要求，又具有唯一性約束：即不能出現(xiàn)兩條記錄存儲了同一個身份證號。這個時候，就可以給該列添加一個唯一索引。例如，我們假設(shè)students表的name不能重復(fù)：

ALTER TABLE students
ADD UNIQUE INDEX uni_name(name);

通過UNIQUE關(guān)鍵字我們就添加了一個唯一索引。

也可以只對某一列添加一個唯一約束而不創(chuàng)建唯一索引：

ALTER TABLE students
ADD CONSTRAINT uni_name UNIQUE (name);

這種情況下，name列沒有索引，但仍然具有唯一性保證。

無論是否創(chuàng)建索引，對于用戶和應(yīng)用程序來說，使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫不會有任何區(qū)別。

這里的意思是說，當(dāng)我們在數(shù)據(jù)庫中查詢時，如果有相應(yīng)的索引可用，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就會自動使用索引來提高查詢效率，如果沒有索引，查詢也能正常執(zhí)行，只是速度會變慢。

因此，索引可以在使用數(shù)據(jù)庫的過程中逐步優(yōu)化。

Tips

1.通過對數(shù)據(jù)庫表創(chuàng)建索引，可以提高查詢速度。但索引越多，插入和更新的速度越慢。

2.索引加得不好，查詢不會變快，甚至?xí)兟?/p>

3.通過創(chuàng)建唯一索引，可以保證某一列的值具有唯一性。

4.數(shù)據(jù)庫索引對于用戶和應(yīng)用程序來說都是透明的。

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