數(shù)據(jù)庫作為使用頻率最廣的中間件，作為一個IT工程師，就算不打算從事數(shù)據(jù)庫開發(fā)或者做DBA，也應(yīng)該掌握其基礎(chǔ)的知識、原理與基本的使用。
為此，本篇開始，嘗試對數(shù)據(jù)庫的基本知識與原理進行講解。
數(shù)據(jù)庫的類型
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：以前，市面上最常見，使用最廣泛的數(shù)據(jù)庫，叫做關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，例如大名鼎鼎的Oracle、SQL Server（微軟的，也叫MSSQL）、Mysql、DB2（IBM的），都是關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。由于它使用最廣泛、最常見，每個入門的人員都必須要掌握，因此接下來的幾篇《數(shù)據(jù)庫基本知識與原理》都會圍繞關(guān)系型數(shù)據(jù)庫先展開敘說，后面有機會再介紹No SQL的數(shù)據(jù)庫。
非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：叫作No SQL數(shù)據(jù)庫，其實只是個統(tǒng)稱，有各種的列式數(shù)據(jù)庫，KEY VALUE值的數(shù)據(jù)庫。
什么是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫？
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)就是一張張有關(guān)聯(lián)關(guān)系的二維表。
二維表意思就是有行與列組成的表格，與EXCEL表里面的單個工作表（sheet）是一個意思。與EXCEL表里面每個獨立的工作表唯一的不同，是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表格，都是有關(guān)聯(lián)關(guān)系的。
假設(shè)你的EXCEL表里面有3個工作表分別叫A、B、C，如果表A有A1、A2、A3列且有內(nèi)容，B表里面有B1、B2、B3列且有內(nèi)容、C也有C1、C2、C3列且有內(nèi)容，而B2的每個單元格其實是從A2列對應(yīng)行的單元格里面引用過來的，而C3的單元格也是從B3里面引用過來的，那么其實A、B、C三個表格就有關(guān)聯(lián)關(guān)系了。那么這樣的EXCEL表就更加接近關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里面的表了。
只不過，數(shù)據(jù)庫里面的，沒有規(guī)定B2的某個單元格一定要引用A2里面對應(yīng)行的單元格，可以是任意一行的單元格的值。
為什么要用數(shù)據(jù)庫？
為什么要用數(shù)據(jù)庫而不用EXCEL表？這是一個重要的問題。如果都不知道一個東西有什么用，能解決什么問題，那么花時間學習一個新東西干嘛？
首先，在數(shù)據(jù)量很少的情況下，直接用EXCEL表格也是沒有問題的。
但是當數(shù)據(jù)有2萬行左右的時候，發(fā)覺一臺K22的聯(lián)想筆記本用EXCEL來打開，可能都要7~8秒才能打開了，這基本上已經(jīng)到達了用戶可以忍受的延遲時間的極限了，如果一個用戶打開一個網(wǎng)頁，7~8秒都打不開的話，估計他會選擇叉掉這個網(wǎng)頁，然后去其他網(wǎng)站去了。
因此，當數(shù)據(jù)量很大的時候，我們發(fā)覺EXCEL已經(jīng)無法滿足我們的性能需求了，因此需要使用數(shù)據(jù)庫。
除了性能之外，使用普通的二維表，還有以下幾個問題：
數(shù)據(jù)冗余：大量同樣的數(shù)據(jù)重復(fù)存儲，我們以下面一張很簡單的學生選課記錄表為例。
| 序號 | 學號 | 學生姓名 | 性別 | 聯(lián)系電話 | 課程名稱 | 授課老師 |
| 1 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 語文 | 孫七 |
| 2 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 數(shù)學 | 周八 |
| 3 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 英語 | 吳九 |
| 4 | 2019063002 | 李四 | 男 | 13900000002 | 語文 | 孫七 |
| 5 | 2019063002 | 李四 | 男 | 13900000002 | 數(shù)學 | 周八 |
| 6 | 2019063003 | 王五 | 女 | 13900000003 | 數(shù)學 | 周八 |
| 7 | 2019063003 | 王五 | 女 | 13900000003 | 英語 | 吳九 |
| 8 | 2019063004 | 趙六 | 女 | 13900000004 | 體育 | 鄭十 |
看到“張三”選了“語文、數(shù)學、英語”3門課程，但是“張三”每選修一門課程，他的“學號”、“性別”、“聯(lián)系電話”等數(shù)據(jù)就會被重復(fù)存儲1次，如果有100條關(guān)于他的記錄，這些數(shù)據(jù)就會被重復(fù)100次。這樣的數(shù)據(jù)冗余會帶來如下問題：
1）浪費存儲空間。
2）導(dǎo)致增加了檢索有效數(shù)據(jù)的時長（因為數(shù)據(jù)總量增多了，搜索的時候遍歷的數(shù)據(jù)增多了）。
刪除異常：想刪除1個數(shù)據(jù)，結(jié)果會導(dǎo)致不想刪的數(shù)據(jù)也被刪除了。（依然以上述例子為例）
| 序號 | 學號 | 學生姓名 | 性別 | 聯(lián)系電話 | 課程名稱 | 授課老師 |
| 8 | 2019063004 | 趙六 | 女 | 13900000004 | 體育 | 鄭十 |
如果“趙六”退學了，我們想要刪除趙六的數(shù)據(jù)，但是我們會發(fā)現(xiàn)只有“趙六”選修了體育課。
這時候一旦刪除了“趙六”，“體育”的課程，“鄭十”這位授課老師，都會無故從這個表格被刪掉，這就叫刪除異常。
修改異常：修改一個數(shù)據(jù)，卻需要修改多次，并且如果修改不安全，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
| 序號 | 學號 | 學生姓名 | 性別 | 聯(lián)系電話 | 課程名稱 | 授課老師 |
| 1 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 語文 | 孫七 |
| 2 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 數(shù)學 | 周八 |
| 3 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 | 英語 | 吳九 |
如果“張三”更換了手機，修改手機號，張三有多少條記錄就需要修改多少次，寫入操作的開銷是大于讀操作的，會帶了額外增加的開銷，并且如果修改不完全，會導(dǎo)致表格中“張三”的聯(lián)系電話不一致。
插入異常：應(yīng)該插入的數(shù)據(jù)無法插入。
| 序號 | 學號 | 學生姓名 | 性別 | 聯(lián)系電話 | 課程名稱 | 授課老師 |
| 生物 | 張強 |
數(shù)據(jù)庫是怎樣處理上面數(shù)據(jù)的？
數(shù)據(jù)庫會將上面的一張二維表，拆分為多張具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的二維表進行存儲。注意關(guān)鍵詞有2個，1是多張，2是有關(guān)聯(lián)關(guān)系。如下：
1）先將1張二維表拆分為多張二維表
| 學生表 | ||||
| 序號 | 學號 | 學生姓名 | 性別 | 聯(lián)系電話 |
| 1 | 2019063001 | 張三 | 男 | 13900000001 |
| 2 | 2019063002 | 李四 | 男 | 13900000002 |
| 3 | 2019063003 | 王五 | 女 | 13900000003 |
| 4 | 2019063004 | 趙六 | 女 | 13900000004 |
| 課程表 | ||
| 序號 | 課程ID | 課程名稱 |
| 1 | 0001 | 語文 |
| 2 | 0002 | 數(shù)學 |
| 3 | 0003 | 英語 |
| 4 | 0004 | 體育 |
| 老師表 | ||
| 序號 | 老師ID | 老師姓名 |
| 1 | T0001 | 孫七 |
| 2 | T0002 | 周八 |
| 3 | T0003 | 吳九 |
| 4 | T0004 | 鄭十 |
2）為上面獨立的表格，創(chuàng)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，使得他們之間關(guān)聯(lián)起來
| 選課記錄表 | ||
| 序號 | 學號 | 課程ID |
| 1 | 13900000001 | 0001 |
| 2 | 13900000001 | 0002 |
| 3 | 13900000001 | 0003 |
| 4 | 13900000002 | 0001 |
| 5 | 13900000002 | 0002 |
| 6 | 13900000003 | 0002 |
| 7 | 13900000003 | 0003 |
| 8 | 13900000004 | 0004 |
| 授課記錄表 | ||
| 序號 | 學號 | 課程ID |
| 1 | 0001 | T0001 |
| 2 | 0002 | T0002 |
| 3 | 0003 | T0003 |
| 4 | 0004 | T0004 |
按照上述處理，有什么效果？
1張表，拆成了上面的5張表，好像把簡單的問題復(fù)雜化了。弄這么復(fù)雜，到底有什么作用呢？解決了什么問題？
1、解決數(shù)據(jù)冗余：
再看一下學生表，同一個學生的信息只存儲了一次，節(jié)省了空間、提升了查找性能，解決了數(shù)據(jù)冗余的問題。
2、解決刪除異常：
再看一下學生表，如果此時“趙六”退學，需要刪除“學生表”的“趙六”數(shù)據(jù)，此外，與“學生表”的“學號”字段有關(guān)聯(lián)關(guān)系的“選課記錄表”，會自動刪除“趙六”學號（2019063004）的行，即第8行，就完成操作了。而“體育課”與體育課的授課老師“鄭十”數(shù)據(jù)會完整保留在“課程表”與“老師表”中，不會被異常刪除，解決了刪除異常的問題。
3、解決修改異常：
現(xiàn)在“趙六”更換了手機，只需要在學生表中，更新“趙六”-“聯(lián)系電話”的字段，其他表格根本沒有保存這個信息，也就是說只需要進行一次的寫操作就完成了，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或者多次寫操作，解決了修改異常。
4、解決插入異常：
如果現(xiàn)在新增了“政治課”，沒有授課老師與選修的學生，只需要在課程表里面增加一行記錄“政治課”就可以了，其他表格需要寫入。不會出現(xiàn)像之前沒有授課老師或者沒有選修學生，連新增的課程都無法插入的問題，解決了插入異常。
綜上，我們需要使用數(shù)據(jù)庫，來解決上面幾個普通二維表無法解決的問題。
上面說的，大部分都是功能上需要使用數(shù)據(jù)庫的原因，下一篇我們再來討論一下從性能上，為啥要使用數(shù)據(jù)庫。
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