SQL關系模型的知識梳理總結

關系模型

關系數據庫是建立在關系模型上的。而關系模型本質上就是若幹個存儲數據的二維表，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據。

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幹字段。

字段定義瞭數據類型（整型、浮點型、字符串、日期等），以及是否允許為NULL。註意NULL表示字段數據不存在。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，也利於應用程序讀取數據後無需判斷是否為NULL。

和Excel表有所不同的是，關系數據庫的表和表之間需要建立“一對多”，“多對一”和“一對一”的關系，這樣才能夠按照應用程序的邏輯來組織和存儲數據。

在關系數據庫中，關系是通過主鍵和外鍵來維護的。

主鍵

例如，假設我們把name字段作為主鍵，那麼通過名字小明或小紅就能唯一確定一條記錄。但是，這麼設定，就沒法存儲同名的同學瞭，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，修改瞭主鍵，會造成一系列的影響。

由於主鍵的作用十分重要，如何選取主鍵會對業務開發產生重要影響。如果我們以學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務場景，如果身份證號升位瞭，或者需要變更，作為主鍵，不得不修改的時候，就會對業務產生嚴重影響。

所以，選取主鍵的一個基本原則是：不使用任何業務相關的字段作為主鍵。

因此，身份證號、手機號、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務無關的字段，我們一般把這個字段命名為id。

外鍵

一對多

當我們用主鍵唯一標識記錄時，我們就可以在students表中確定任意一個學生的記錄：

我們還可以在classes表中確定任意一個班級記錄：

但是我們如何確定students表的一條記錄，例如，id=1的小明，屬於哪個班級呢？

由於一個班級可以有多個學生，在關系模型中，這兩個表的關系可以稱為“一對多”，即一個classes的記錄可以對應多個students表的記錄。

為瞭表達這種一對多的關系，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：

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

例如：

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

在students表中，通過class_id的字段，可以把數據與另一張表關聯起來，這種列稱為外鍵。

外鍵並不是通過列名實現的，而是通過定義外鍵約束實現的：

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)指定瞭class_id作為外鍵，REFERENCES classes (id)指定瞭這個外鍵將關聯到classes表的id列（即classes表的主鍵）。

通過定義外鍵約束，關系數據庫可以保證無法插入無效的數據。**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。

由於外鍵約束會降低數據庫的性能，大部分互聯網應用程序為瞭追求速度，並不設置外鍵約束，而是僅靠應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，隻是它起到瞭外鍵的作用而已。

要刪除一個外鍵約束，也是通過ALTER TABLE實現的：

ALTER TABLE students
DROP FOREIGN KEY fk_class_id

註意：刪除外鍵約束並沒有刪除外鍵這一列。刪除列是通過DROP COLUMN …實現的。

多對多

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

多對多關系實際上是通過兩個一對多關系實現的，即通過一個中間表，關聯兩個一對多關系，就形成瞭多對多關系

一對一

一對一關系是指，一個表的記錄對應到另一個表的唯一一個記錄。

細心的話會發現，既然是一對一關系，那為啥不給students表增加一個mobile列，這樣就能合二為一瞭？

如果業務允許，完全可以把兩個表合為一個表。但是，有些時候，如果某個學生沒有手機號，那麼，contacts表就不存在對應的記錄。實際上，一對一關系準確地說，是contacts表一對一對應students表。

還有一些應用會把一個大表拆成兩個一對一的表，目的是把經常讀取和不經常讀取的字段分開，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和用戶詳細信息表user_profiles，大部分時候，隻需要查詢user_info表，並不需要查詢user_profiles表，這樣就提高瞭查詢速度。

總結：關系數據庫通過外鍵可以實現一對多、多對多和一對一的關系。外鍵既可以通過數據庫來約束，也可以不設置約束，僅依靠應用程序的邏輯來保證。

索引

索引的概念與用法

在關系數據庫中，如果有上萬甚至上億條記錄，在查找記錄的時候，想要獲得非常快的速度，就需要使用索引。

索引是關系數據庫中對某一列或多個列的值進行預排序的數據結構。**通過使用索引，可以讓數據庫系統不必掃描整個表，而是直接定位到符合條件的記錄，這樣就大大加快瞭查詢速度。

例如，對於students表：

如果要經常根據score列進行查詢，就可以對score列創建索引：

ALTER TABLE students
ADD INDEX idx_score(score);

使用ADD INDEX idx_score (score)就創建瞭一個名稱為idx_score，使用列score的索引。

索引名稱是任意的，索引如果有多列，可以在括號裡依次寫上。

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

索引的效率取決於索引列的值是否散列，即該列的值如果越互不相同，那麼索引效率越高。**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，對該列創建索引就沒有意義。

可以對一張表創建多個索引。索引的優點是提高瞭查詢效率，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。

對於主鍵，關系數據庫會自動對其創建主鍵索引。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

在設計關系數據表的時候，看上去唯一的列，例如身份證號、郵箱地址等，因為他們具有業務含義，因此不宜作為主鍵。

但是，這些列根據業務要求，又具有唯一性約束：即不能出現兩條記錄存儲瞭同一個身份證號。這個時候，就可以給該列添加一個唯一索引。例如，我們假設students表的name不能重復：

ALTER TABLE students
ADD UNIQUE INDEX uni_name(name);

通過UNIQUE關鍵字我們就添加瞭一個唯一索引。

也可以隻對某一列添加一個唯一約束而不創建唯一索引：

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。

無論是否創建索引，對於用戶和應用程序來說，使用關系數據庫不會有任何區別。

這裡的意思是說，當我們在數據庫中查詢時，如果有相應的索引可用，數據庫系統就會自動使用索引來提高查詢效率，如果沒有索引，查詢也能正常執行，隻是速度會變慢。

因此，索引可以在使用數據庫的過程中逐步優化。

Tips

1.通過對數據庫表創建索引，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，甚至會變慢。

3.通過創建唯一索引，可以保證某一列的值具有唯一性。

4.數據庫索引對於用戶和應用程序來說都是透明的。

以上就是SQL關系模型的知識梳理總結的詳細內容，更多關於SQL關系模型的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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