数据库设计笔记

需求分析

数据库设计简介

1. 什么是数据库设计？
   简单来说，数据库设计就是根据业务系统的具体需要结合我们所选用的DBMS(数据库管理系统)，为这个业务系统构造出最优的数据存储模型。并建立好数据库中的表结构及表与表之间的关联关系的过程。使之能有效的对应用系统中的数据进行存储，并可以高效的对已经存储的数据进行访问。重点在于有效的数据存储和高效的对数据进行访问
2. 为什么要进行数据库设计？
   刚开始未对数据库进行有效的设计，在后期业务逻辑复杂的时候往往会暴露出很多问题。
   优良的设计 糟糕的设计
   减少数据冗余 存在大量数据冗余
   避免数据维护异常 存在数据插入、更新、删除异常
   节约存储空间 浪费大量存储空间
   高效的访问 访问数据低效

数据库设计的步骤

主要有四个步骤：

• 需求分析->数据库需求的作用点包括：数据是什么、数据有哪些属性、数据和属性各自的特点有哪些等。
• 逻辑设计：主要是使用ER图对数据库进行逻辑建模。
• 物理设计：根据不同的数据库（MySQL、Oracle、SQL Server等）自身的特点把逻辑设计转换为物理设计。通常企业级应用选择Oracle或者SQL Server，互联网中小型选择MySQL即可。
• 维护优化：在此期间会对新的需求进行建表、索引优化、大表拆分等工作。

需求分析重要性简介

为什么要进行需求分析?

1. 了解系统中所要存储的数据
2. 了解数据的存储特点 是不是时效性的？时效性的话可采用过期清理的方式
3. 了解数据的生命周期 比如说日志信息 一般建议不存储。如果需要存储的话，建议设置归档和清理规则。
   在此过程中要搞清楚的一些问题首先是数据库中存储的对象是什么?对象（也称实体），实体跟数据库的表、实体跟实体直接的关系大致有一对一、一对多、多对多三种关系。实体所包含的属性有什么？哪些属性或属性的组合可以唯一标识一个实体。

逻辑设计

ER图

逻辑设计是做什么的

• 将需求转化为数据库的逻辑模型
• 通过ER图的形式对逻辑模型进行展示
• 同所选用的具体的DBMS系统无关
  关于ER图常用的名词解释：
  关系：一个关系对应通常所说的一张表。
  元组：表中的一行即为一个元组。
  属性：表中的一列即为一个属性；每一个属性都有一个名称，称为属性名。
  候选码：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。
  主码：一个关系有多个候选码，选定其中一个为主码。
  域：属性的取值范围。
  分量：元组中的一个属性值。
  ER图例说明
  矩形：表示实体集，矩形内写实体集的名字。
  菱形：表示关系集。
  椭圆：表示实体的属性。
  线段：将属性连接到实体集，或将实体集连接到联系集。
  

设计范式概要

对于同一个实体可以有不同的存储方式，就需要一些特定的规范来约束。通过范式可以使得数据库结构清晰、简洁结构明了，避免数据的插入、更新等操作异常及数据冗余。常见的数据库设计范式有第一范式、第二范式、第三范式以及BC范式，重点关注前三个范式。这也是目前大多数数据库设计所要遵循的范式。对于数据操作异常主要包括插入异常、更新异常、删除异常。

数据冗余是指相同的数据在多个地方存在，或者说表中的某个列可以由其他列计算得到，这就说明表中存在数据冗余。

第一范式

每个列不可再分即为第一范式。

第二范式

可以理解为第二范式：就是完全依赖，没有部分依赖。消除了非主属性的传递依赖，即完全依赖于主键。

第三范式

物理设计

数据库物料设计要做什么

1. 选择合适的数据库管理系统（MySQL、Oracle、SQL Server2012、PgSQL），从特点和成本方面选择合适的数据库管理系统。
2. 定义数据库、表、字段的命名规范。
3. 根据所选的DBMS系统选择合适的字段类型，例如 对于字符串的存储设置字段类型，是选择char还是varchar还是text类型？根据实际需求选择
4. 反范式化设计。是用空间换时间的一种方式，主要是达到高效的读数据目的。

如何选择适合的数据库？

1. 成本 Oracle和SQLServer是商业软件，基于服务器的核数来收费的。MySQL和PgSQL是常见的开源数据库。
2. 功能特点：Oracle适合大量的事务性操作。
3. 系统平台：SQLServer系列企业中常用在Windows服务器中。
4. 平台的开发语言：Java适合选择Oracle，.NET选择SQLServer系列。PHP选择MySQL。
5. 应用的场景：Oracle和SQLServer更适合企业级项目。MySQL和PgSQL适合互联网企业。

MySQL常用的存储引擎

存储引擎可以简单理解为不同类型的表。MySQL常用的存储引擎如下：

数据库表及字段的命名规则

1. 可读性原则
   使用大写和小写来格式化的库对象名字以获得良好的可读性。例如：使用CustomAddress而不是customaddress来提高可读性。（MySQL可以通过设置对表名的大小写是否敏感）
2. 表意性原则
   对象的名字应该能够描述它所标识的对象。例如，对于表，表的名称应该能够体现表中存储的数据内容；对于存储过程，存储过程名称应该能够体现存储过程的功能。
3. 长名原则
   尽可能少使用或者不使用缩写，适用于数据库（DATABASE）名之外的任一对象。

数据库字段类型选择原则

列的数据类型一方面影响数据存储空间的开销，另一方面也会影响数据查询性能。当一个列可以选择多种数据类型时，应该优先考虑数字类型，其次是日期或二进制类型，最后是字符类型。对于相同级别的数据类型，应该优先选择占用空间小的数据类型。例如，生日可以选择char(10)、varchar(20)、datetime、int等类型。

以上选择原则主要是从以下两个方面考虑的：

1. 在对数据进行比较（查询条件、JOIN条件及排序）操作时：同样的数据，字符处理往往比数字处理慢。
2. 在数据库中，数据处理以页为单位，列的长度越小，利于性能提升。本质是优化磁盘IO。

数据库如何选择具体字段类型

数据库设计其他注意事项

反范式化表设计

案例

反范式化设计后

维护优化

数据库维护和优化要做什么

数据库如何维护数据字典

数据库如何维护索引

数据库中适合的操作

数据库表的垂直和水平拆分