DDL是DBMS的核心组件,也是SQL的重要组成部分,DDL的正确性和稳定性是整个SQL运行的重要基础。面对同一个需求,不同的开发人员创建出来的数据库和数据表可能千差万别,那么在设计数据库的时候,究竟什么是好的原则?我们在创建数据表的时候需要注意什么?
今天的内容,你可以从以下几个角度来学习:
DDL的英文全称是Data Definition Language,中文是数据定义语言。它定义了数据库的结构和数据表的结构。
在DDL中,我们常用的功能是增删改,分别对应的命令是CREATE、DROP和ALTER。需要注意的是,在执行DDL的时候,不需要COMMIT,就可以完成执行任务。
1.对数据库进行定义
CREATE DATABASE nba; // 创建一个名为nba的数据库
DROP DATABASE nba; // 删除一个名为nba的数据库
2.对数据表进行定义
创建表结构的语法是这样的:
CREATE TABLE [table_name](字段名 数据类型,......)
比如我们想创建一个球员表,表名为player,里面有两个字段,一个是player_id,它是int类型,另一个player_name字段是varchar(255)
类型。这两个字段都不为空,且player_id是递增的。
那么创建的时候就可以写为:
CREATE TABLE player (
player_id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
player_name varchar(255) NOT NULL
);
需要注意的是,语句最后以分号(;)作为结束符,最后一个字段的定义结束后没有逗号。数据类型中int(11)代表整数类型,显示长度为11位,括号中的参数11代表的是最大有效显示长度,与类型包含的数值范围大小无关。varchar(255)
代表的是最大长度为255的可变字符串类型。NOT NULL
表明整个字段不能是空值,是一种数据约束。AUTO_INCREMENT
代表主键自动增长。
实际上,我们通常很少自己写DDL语句,可以使用一些可视化工具来创建和操作数据库和数据表。在这里我推荐使用Navicat,它是一个数据库管理和设计工具,跨平台,支持很多种数据库管理软件,比如MySQL、Oracle、MariaDB等。基本上专栏讲到的数据库软件都可以使用Navicat来管理。
假如还是针对player这张表,我们想设计以下的字段:
其中player_id是数据表player的主键,且自动增长,也就是player_id会从1开始,然后每次加1。player_id、team_id、player_name 这三个字段均不为空,height字段可以为空。
按照上面的设计需求,我们可以使用Navicat软件进行设计,如下所示:
然后,我们还可以对player_name字段进行索引,索引类型为Unique
。使用Navicat设置如下:
这样一张player表就通过可视化工具设计好了。我们可以把这张表导出来,可以看看这张表对应的SQL语句是怎样的。方法是在Navicat左侧用右键选中player这张表,然后选择“转储SQL文件”→“仅结构”,这样就可以看到导出的SQL文件了,代码如下:
DROP TABLE IF EXISTS `player`;
CREATE TABLE `player` (
`player_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`team_id` int(11) NOT NULL,
`player_name` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
`height` float(3, 2) NULL DEFAULT 0.00,
PRIMARY KEY (`player_id`) USING BTREE,
UNIQUE INDEX `player_name`(`player_name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
你能看到整个SQL文件中的DDL处理,首先先删除player表(如果数据库中存在该表的话),然后再创建player表,里面的数据表和字段都使用了反引号,这是为了避免它们的名称与MySQL保留字段相同,对数据表和字段名称都加上了反引号。
其中player_name字段的字符编码是utf8,排序规则是utf8_general_ci
,代表对大小写不敏感,如果设置为utf8_bin
,代表对大小写敏感,还有许多其他排序规则这里不进行介绍。
因为player_id设置为了主键,因此在DDL中使用PRIMARY KEY
进行规定,同时索引方法采用BTREE。
因为我们对player_name字段进行索引,在设置字段索引时,我们可以设置为UNIQUE INDEX
(唯一索引),也可以设置为其他索引方式,比如NORMAL INDEX
(普通索引),这里我们采用UNIQUE INDEX
。唯一索引和普通索引的区别在于它对字段进行了唯一性的约束。在索引方式上,你可以选择BTREE
或者HASH
,这里采用了BTREE
方法进行索引。我会在后面介绍BTREE
和HASH
索引方式的区别。
整个数据表的存储规则采用InnoDB。之前我们简单介绍过InnoDB,它是MySQL5.5版本之后默认的存储引擎。同时,我们将字符编码设置为utf8,排序规则为utf8_general_ci
,行格式为Dynamic
,就可以定义数据表的最后约定了:
ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
你能看出可视化工具还是非常方便的,它能直接帮我们将数据库的结构定义转化成SQL语言,方便数据库和数据表结构的导出和导入。不过在使用可视化工具前,你首先需要了解对于DDL的基础语法,至少能清晰地看出来不同字段的定义规则、索引方法,以及主键和外键的定义。
在创建表结构之后,我们还可以对表结构进行修改,虽然直接使用Navicat可以保证重新导出的数据表就是最新的,但你也有必要了解,如何使用DDL命令来完成表结构的修改。
1.添加字段,比如我在数据表中添加一个age字段,类型为int(11)
ALTER TABLE player ADD (age int(11));
2.修改字段名,将age字段改成player_age
ALTER TABLE player RENAME COLUMN age to player_age
3.修改字段的数据类型,将player_age
的数据类型设置为float(3,1)
ALTER TABLE player MODIFY (player_age float(3,1));
4.删除字段, 删除刚才添加的player_age
字段
ALTER TABLE player DROP COLUMN player_age;
当我们创建数据表的时候,还会对字段进行约束,约束的目的在于保证RDBMS里面数据的准确性和一致性。下面,我们来看下常见的约束有哪些。
首先是主键约束。
主键起的作用是唯一标识一条记录,不能重复,不能为空,即UNIQUE+NOT NULL。一个数据表的主键只能有一个。主键可以是一个字段,也可以由多个字段复合组成。在上面的例子中,我们就把player_id设置为了主键。
其次还有外键约束。
外键确保了表与表之间引用的完整性。一个表中的外键对应另一张表的主键。外键可以是重复的,也可以为空。比如player_id在player表中是主键,如果你想设置一个球员比分表即player_score,就可以在player_score中设置player_id为外键,关联到player表中。
除了对键进行约束外,还有字段约束。
唯一性约束。
唯一性约束表明了字段在表中的数值是唯一的,即使我们已经有了主键,还可以对其他字段进行唯一性约束。比如我们在player表中给player_name设置唯一性约束,就表明任何两个球员的姓名不能相同。需要注意的是,唯一性约束和普通索引(NORMAL INDEX)之间是有区别的。唯一性约束相当于创建了一个约束和普通索引,目的是保证字段的正确性,而普通索引只是提升数据检索的速度,并不对字段的唯一性进行约束。
NOT NULL约束。对字段定义了NOT NULL,即表明该字段不应为空,必须有取值。
DEFAULT,表明了字段的默认值。如果在插入数据的时候,这个字段没有取值,就设置为默认值。比如我们将身高height字段的取值默认设置为0.00,即DEFAULT 0.00
。
CHECK约束,用来检查特定字段取值范围的有效性,CHECK约束的结果不能为FALSE,比如我们可以对身高height的数值进行CHECK约束,必须≥0,且<3,即CHECK(height>=0 AND height<3)
。
我们在设计数据表的时候,经常会考虑到各种问题,比如:用户都需要什么数据?需要在数据表中保存哪些数据?哪些数据是经常访问的数据?如何提升检索效率?
如何保证数据表中数据的正确性,当插入、删除、更新的时候该进行怎样的约束检查?
如何降低数据表的数据冗余度,保证数据表不会因为用户量的增长而迅速扩张?
如何让负责数据库维护的人员更方便地使用数据库?
除此以外,我们使用数据库的应用场景也各不相同,可以说针对不同的情况,设计出来的数据表可能千差万别。那么有没有一种设计原则可以让我们来借鉴呢?这里我整理了一个“三少一多”原则:
1.数据表的个数越少越好
RDBMS的核心在于对实体和联系的定义,也就是E-R图(Entity Relationship Diagram),数据表越少,证明实体和联系设计得越简洁,既方便理解又方便操作。
2.数据表中的字段个数越少越好
字段个数越多,数据冗余的可能性越大。设置字段个数少的前提是各个字段相互独立,而不是某个字段的取值可以由其他字段计算出来。当然字段个数少是相对的,我们通常会在数据冗余和检索效率中进行平衡。
3.数据表中联合主键的字段个数越少越好
设置主键是为了确定唯一性,当一个字段无法确定唯一性的时候,就需要采用联合主键的方式(也就是用多个字段来定义一个主键)。联合主键中的字段越多,占用的索引空间越大,不仅会加大理解难度,还会增加运行时间和索引空间,因此联合主键的字段个数越少越好。
4.使用主键和外键越多越好
数据库的设计实际上就是定义各种表,以及各种字段之间的关系。这些关系越多,证明这些实体之间的冗余度越低,利用度越高。这样做的好处在于不仅保证了数据表之间的独立性,还能提升相互之间的关联使用率。
你应该能看出来“三少一多”原则的核心就是简单可复用。简单指的是用更少的表、更少的字段、更少的联合主键字段来完成数据表的设计。可复用则是通过主键、外键的使用来增强数据表之间的复用率。因为一个主键可以理解是一张表的代表。键设计得越多,证明它们之间的利用率越高。
今天我们学习了DDL的基础语法,比如如何对数据库和数据库表进行定义,也了解了使用Navicat可视化管理工具来辅助我们完成数据表的设计,省去了手写SQL的工作量。
在创建数据表的时候,除了对字段名及数据类型进行定义以外,我们考虑最多的就是关于字段的约束,我介绍了7种常见的约束,它们都是数据表设计中会用到的约束:主键、外键、唯一性、NOT NULL、DEFAULT、CHECK约束等。
当然,了解了如何操作创建数据表之后,你还需要动脑思考,怎样才能设计出一个好的数据表?设计的原则都有哪些?针对这个,我整理出了“三少一多”原则,在实际使用过程中,你需要灵活掌握,因为这个原则并不是绝对的,有时候我们需要牺牲数据的冗余度来换取数据处理的效率。
我们在创建数据表的时候,会对数据表设置主键、外键和索引。你能说下这三者的作用和区别吗?
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