1. 为什么要使用数据库

1）持久化(persistence)：把数据保存到可掉电式存储设备中以供之后使用。大多数情况下，特别是企业级应用，数据持久化意味着将内存中的数据保存到硬盘上加以”固化”，而持久化的实现过程大多通过各种关系数据库来完成。

持久化的主要作用是将内存中的数据存储在关系型数据库中，当然也可以存储在磁盘文件、XML数据文件中。

2. 数据库与数据库管理系统

2.1 数据库的相关概念

DB：数据库（Database）

即存储数据的“仓库”，其本质是一个文件系统。它保存了一系列有组织的数据。

DBMS：数据库管理系统（Database Management System）

是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，对数据库进行统一管理和控

制。用户通过数据库管理系统访问数据库中表内的数据。

SQL：结构化查询语言（Structured Query Language）

专门用来与数据库通信的语言。

2.2 数据库与数据库管理系统的关系

数据库管理系统(DBMS)可以管理多个数据库，一般开发人员会针对每一个应用创建一个数据库。为保存

应用中实体的数据，一般会在数据库创建多个表，以保存程序中实体用户的数据。

数据库管理系统、数据库和表的关系如图所示：

2.3常见的数据库介绍

Oracle

1979 年，Oracle 2 诞生，它是第一个商用的 RDBMS（关系型数据库管理系统）。随着 Oracle 软件的名气

越来越大，公司也改名叫 Oracle 公司。

2007年，总计85亿美金收购BEA Systems。

2009年，总计74亿美金收购SUN。此前的2008年，SUN以10亿美金收购MySQL。意味着Oracle 同时拥有了

MySQL 的管理权，至此 Oracle 在数据库领域中成为绝对的领导者。

2013年，甲骨文超越IBM，成为继Microsoft后全球第二大软件公司。

如今 Oracle 的年收入达到了 400 亿美金，足以证明商用（收费）数据库软件的价值。

SQL Server

SQL Server 是微软开发的大型商业数据库，诞生于 1989 年。C#、.net等语言常使用，与WinNT完全集

成，也可以很好地与Microsoft BackOffice产品集成。

DB2

IBM公司的数据库产品,收费的。常应用在银行系统中。

PostgreSQL

PostgreSQL 的稳定性极强，最符合SQL标准，开放源码，具备商业级DBMS质量。PG对数据量大的文本以

及SQL处理较快。

SQLite

嵌入式的小型数据库，应用在手机端。 零配置，SQlite3不用安装，不用配置，不用启动，关闭或者配置

数据库实例。当系统崩溃后不用做任何恢复操作，再下次使用数据库的时候自动恢复。

informix

IBM公司出品，取自Information 和Unix的结合，它是第一个被移植到Linux上的商业数据库产品。仅运行

于unix/linux平台，命令行操作。 性能较高，支持集群，适应于安全性要求极高的系统，尤其是银行，证

券系统的应用。

3. MySQL介绍

3.1 MySQL历史概述

MySQL是一个 开放源代码的关系型数据库管理系统 ，由瑞典MySQL AB（创始人Michael Widenius）公

司1995年开发，迅速成为开源数据库的 No.1。

2008被 Sun 收购（10亿美金），2009年Sun被 Oracle 收购。 MariaDB 应运而生。（MySQL 的创

造者担心 MySQL 有闭源的风险，因此创建了 MySQL 的分支项目 MariaDB）

MySQL6.x 版本之后分为 社区版 和 商业版 。

MySQL是一种关联数据库管理系统，将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库

内，这样就增加了速度并提高了灵活性。

MySQL是开源的，所以你不需要支付额外的费用。

MySQL是可以定制的，采用了 GPL（GNU General Public License） 协议，你可以修改源码来

开发自己的MySQL系统。

MySQL支持大型的数据库。可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。

MySQL支持大型数据库，支持5000万条记录的数据仓库，32位系统表文件最大可支持 4GB ，64位系

统支持最大的表文件为 8TB 。

MySQL使用标准的SQL数据语言形式。

MySQL可以允许运行于多个系统上，并且支持多种语言。这些编程语言包括C、C++、Python、

Java、Perl、PHP和Ruby等。

3.2 关于MySQL 8.0

MySQL从5.7版本直接跳跃发布了8.0版本 ，可见这是一个令人兴奋的里程碑版本。MySQL 8版本在功能上

做了显著的改进与增强，开发者对MySQL的源代码进行了重构，最突出的一点是多MySQL Optimizer优化

器进行了改进。不仅在速度上得到了改善，还为用户带来了更好的性能和更棒的体验。

3.3 Oracle vs MySQL

Oracle 更适合大型跨国企业的使用，因为他们对费用不敏感，但是对性能要求以及安全性有更高的要求。

MySQL 由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，可处理上千万条记录的大型数据库，尤其是开放源码

这一特点，使得很多互联网公司、中小型网站选择了MySQL作为网站数据库（Facebook，Twitter，

YouTube，阿里巴巴/蚂蚁金服，去哪儿，美团外卖，腾讯）。

4. RDBMS 与 非RDBMS

关系型数据库绝对是 DBMS 的主流，其中使用最多的 DBMS 分别是 Oracle、MySQL 和 SQL Server。

这些都是关系型数据库（RDBMS）。

4.1 关系型数据库(RDBMS)

1）这种类型的数据库是 最古老的数据库类型，关系型数据库模型是把复杂的数据结构归结为简单的二元关系

（即二维表格形式）。

2）关系型数据库以 行(row) 和 列(column) 的形式存储数据，以便于用户理解。

3）SQL 就是关系型数据库的查询语言。

RDBMS的优势

1）复杂查询 可以用SQL语句方便的在一个表以及多个表之间做非常复杂的数据查询。

2）事务支持 使得对于安全性能很高的数据访问要求得以实现。

4.2非关系型数据库(非RDBMS)

非关系型数据库，可看成传统关系型数据库的功能阉割版本 ，基于键值对存储数据，不需要经过SQL层的解析， 性能非常高 。同时，通过减少不常用的功能，进一步提高性能。目前基本上大部分主流的非关系型数据库都是免费的。

1.键值型数据库

键值型数据库通过 Key-Value 键值的方式来存储数据，其中 Key 和 Value 可以是简单的对象，也可以是复

杂的对象。Key 作为唯一的标识符，优点是查找速度快，在这方面明显优于关系型数据库，缺点是无法

像关系型数据库一样使用条件过滤（比如 WHERE），如果你不知道去哪里找数据，就要遍历所有的键，

这就会消耗大量的计算。

键值型数据库典型的使用场景是作为 内存缓存 。 Redis是最流行的键值型数据库

2.文档型数据库

此类数据库可存放并获取文档，可以是XML、JSON等格式。在数据库中文档作为处理信息的基本单位，

一个文档就相当于一条记录。文档数据库所存放的文档，就相当于键值数据库所存放的“值”。MongoDB

是最流行的文档型数据库。此外，还有CouchDB等。

3.搜索引擎数据库

虽然关系型数据库采用了索引提升检索效率，但是针对全文索引效率却较低。搜索引擎数据库是应用在

搜索引擎领域的数据存储形式，由于搜索引擎会爬取大量的数据，并以特定的格式进行存储，这样在检

索的时候才能保证性能最优。核心原理是“倒排索引”。

典型产品：Solr、Elasticsearch、Splunk 等。

4.列式数据库

列式数据库是相对于行式存储的数据库，Oracle、MySQL、SQL Server 等数据库都是采用的行式存储

（Row-based），而列式数据库是将数据按照列存储到数据库中，这样做的好处是可以大量降低系统的

I/O，适合于分布式文件系统，不足在于功能相对有限。典型产品：HBase等。

5.图形数据库

图形数据库顾名思义，就是一种存储图形关系的数据库。它利用了图这种数据结构存储了实体（对象）

之间的关系。关系型数据用于存储明确关系的数据，但对于复杂关系的数据存储却有些力不从心。如社

交网络中人物之间的关系，如果用关系型数据库则非常复杂，用图形数据库将非常简单。典型产品：

Neo4J、InfoGrid等。

5. 关系型数据库设计规则

1）关系型数据库的典型数据结构就是 数据表 ，这些数据表的组成都是结构化的（Structured）。

2）将数据放到表中，表再放到库中。

3）一个数据库中可以有多个表，每个表都有一个名字，用来标识自己。表名具有唯一性。

4）表具有一些特性，这些特性定义了数据在表中如何存储，类似Java和Python中 “类”的设计

5.1 表、记录、字段

E-R（entity-relationship，实体-联系）模型中有三个主要概念是： 实体集 、 属性 、 联系集 。

一个实体集（class）对应于数据库中的一个表（table），一个实体（instance）则对应于数据库表中的一行（row），也称为一条记录（record）。一个属性（attribute）对应于数据库表中的一列（column），也称为一个字段（field）。

ORM思想 (Object Relational Mapping)体现：

数据库中的一个表 <---> Java或Python中的一个类

表中的一条数据 <---> 类中的一个对象（或实体）

表中的一个列 <----> 类中的一个字段、属性(field)

5.2 表的关联关系

1）一对一关联（one-to-one）

在实际的开发中应用不多，因为一对一可以创建成一张表。

举例：设计 学生表 ：学号、姓名、手机号码、班级、系别、身份证号码、家庭住址、籍贯、紧急联系人、...

拆为两个表：两个表的记录是一一对应关系。

基础信息表 （常用信息）：学号、姓名、手机号码、班级、系别

档案信息表 （不常用信息）：学号、身份证号码、家庭住址、籍贯、紧急联系人、...

两种建表原则：

外键唯一：主表的主键和从表的外键（唯一），形成主外键关系，外键唯一。

外键是主键：主表的主键和从表的主键，形成主外键关系。

2）一对多关系（one-to-many）

常见实例场景： 客户表和订单表 ， 分类表和商品表 ， 部门表和员工表 。

举例：

员工表：编号、姓名、...、所属部门

部门表：编号、名称、简介

一对多建表原则：在从表(多方)创建一个字段，字段作为外键指向主表(一方)的主键

3）多对多（many-to-many）

要表示多对多关系，必须创建第三个表，该表通常称为 联接表 ，它将多对多关系划分为两个一对多关

系。将这两个表的主键都插入到第三个表中。

举例：学生-课程

学生信息表 ：一行代表一个学生的信息（学号、姓名、手机号码、班级、系别...）

课程信息表 ：一行代表一个课程的信息（课程编号、授课老师、简介...）

选课信息表 ：一个学生可以选多门课，一门课可以被多个学生选择

自我引用(Self reference)