数据库建模

对于项目而言，数据库建模是确保成功的重要环节。它将复杂的业务需求转化为清晰的数据架构，帮助团队理解和管理数据流。通过建立概念、逻辑及物理模型，不仅能提前解决潜在的数据问题，还能促进开发者、设计师与利益相关者之间的有效沟通，为项目的顺利推进和系统的长期维护奠定坚实基础

目录

数据库建模概述

什么是数据库建模

为什么要进行数据库建模

怎么进行数据库建模

真实设计

需求分析

概念模型CDM

找实体

加属性

关系关联

通过工具建立概念模型

物理模型PDM

总结

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数据库建模概述

什么是数据库建模

数据库建模是将现实世界的需求转化为数据库设计的过程，旨在创建一个高效、可靠的数据存储结构。它通常包括三个阶段：概念模型、逻辑模型和物理模型。（通常不直接考虑逻辑模型，而是与概念模型一起设计）

• 概念模型：关注于识别系统中的关键实体及其关系，不涉及具体的技术细节。常用ER图（实体-关系图）来表示。
• 物理模型：将逻辑模型转换成特定DBMS支持的具体实现，包括选择合适的数据类型、索引策略等。

为什么要进行数据库建模

1. 确保数据完整性：通过定义主键、外键等约束条件，保证数据的一致性和完整性。
2. 优化性能：合理的设计可以减少冗余数据，提高查询效率，降低维护成本。
3. 易于维护：清晰的结构使得未来的修改和扩展更加容易。
4. 促进团队协作：为所有相关方提供了一个共同的语言和框架，便于沟通和理解需求。

怎么进行数据库建模

1. 需求分析

首先需要对业务需求有深入的理解，明确系统需要处理的主要对象（即实体）以及这些对象间的关系。例如，在网盘管理系统中，我们确定了用户(User)、文件(File)、目录(Folder)和分享(Share)作为核心实体。

2. 创建概念模型

使用ER图描述实体及其之间的关系。在这个阶段，重点在于捕捉实体的关键属性和它们之间如何相互作用。比如，用户可以上传文件和创建目录，文件可以被分享给其他用户等。（在实际开发中；一开始立项的时候是不知道使用哪款DBMS（Oracle/DB2/Sybase/SQL Server/MySQL）的；所以不能直接基于某一款数据库创建对应的建表语句。可以先创建概念模型，一旦定下来DBMS则可以直接转换）

3. 构建物理模型

将逻辑模型转化为适合特定数据库管理系统的实际数据库结构。这包括选择适当的数据类型、设置索引、定义视图等。对于部分管理系统，可能涉及到创建Users、Files、Folders和Shares等表，并设置相应的字段和关系。（创建数据库及表的时候使用pdm非常方便。如果已经确定使用哪种DBMS之后或者数据库表设计比较特殊，那么也可以直接画PDM而不画CDM。）

真实设计

需求设计：我们的目标是开发一个全面的网盘管理系统，该系统不仅允许用户安全地上传、下载、管理和组织他们的文件和目录，还支持用户间高效、灵活的文件及目录分享功能。系统需具备用户注册与登录、个人信息维护等基本功能，并确保用户能够轻松进行文件操作如上传、下载、删除和重命名，以及创建和管理目录结构，包括目录的嵌套和重命名。此外，系统应提供强大的分享功能，让用户可以便捷地将文件或目录分享给其他用户，同时支持分享权限的设置与管理。为了提升用户体验，系统还需集成搜索功能，使用户能快速定位所需文件或目录。

需求分析

1. 用户管理

1. 注册：允许新用户创建账户，需要填写用户名、密码及电子邮箱。
2. 登录：已注册用户可以通过用户名和密码登录系统。
3. 个人信息维护：用户可以更新自己的个人信息，包括修改密码和电子邮箱。

2. 文件上传与管理

1. 文件上传：用户能够上传各种类型的文件到系统中，系统应记录文件的基本信息如文件名、大小、上传时间等。
2. 文件下载：支持用户下载自己上传的文件。
3. 文件删除：用户有权删除自己上传的文件。
4. 文件重命名：用户可以对自己的文件进行重命名操作。

3. 目录管理

1. 目录创建：用户可以在其个人空间内创建新的目录，以组织和分类文件。
2. 目录删除：允许用户删除空目录（非空目录需先清空）。
3. 目录重命名：用户可对目录进行重命名。
4. 目录嵌套：支持在一个目录下创建子目录，形成层次结构。

4. 文件/目录分享

1. 分享功能：用户可以选择某个文件或整个目录分享给其他用户，分享时需指定接收者。
2. 分享权限控制：分享文件或目录时，提供不同的访问权限选项（如只读、读写）。
3. 分享取消：分享发起者可以随时取消分享链接，撤销他人访问权限。

5. 搜索功能

1. 全局搜索：支持根据文件名、目录名快速查找相关内容。
2. 高级搜索：提供基于上传时间、文件类型等条件的高级搜索能力。

对于产品经理给的需求，我直接给出分析结果，这里是每个人的想法对于产品原型的理解有所差异，为了让产品经理能明白我们是否达到他的理想情况，所以必须进行数据库建模。

概念模型CDM

实体与实体之间的关系的图形，ER图，极为概念模型。

对于如何绘制ER图，思维是最重要的。就三个点，找实体，加属性，关系关联。

找实体

方法：原型、需求中的那些实体（名词、领域模型）先列出来；在原型中常见的有模块名称、下拉框。

• 用户 (User)：系统使用者。
• 文件 (File)：用户上传的文件。
• 目录 (Folder)：用于组织和存储文件的容器。
• 分享 (Share)：表示文件或目录被分享的情况。

加属性

方法：  根据原型、需求文档中对于上述列出的实体设置属性；做法就是结合输入和输出的综合。（输入：新增、添加 等按钮之后的页面；输出；列表、详情页），注意：还有一些公共字段，例如：状态、创建、更新时间等等。

请注意：我们一般不加入物理外键，在大量数据进行操作时，物理外键会十分消耗性能。至于图中的父目录ID这个不是物理外键，这是对于层级结构的数据库表的简化设计。

关系关联

要将需求中实体之间的关系画出来。

方法：要么直接刚，要么使用对比法，千万不要转牛角尖。

• 用户可以拥有多个文件和目录。
• 文件必须属于一个用户，但可以存在于多个分享中。
• 目录可以包含多个文件和其他目录。
• 分享可以是文件或者目录，并关联到特定的用户。

例如：用户-文件：一对多；文件-分享：一对多等等，就这样分析即可。

关系如下：

用户(User)与文件(File)之间存在一对多的关系。

用户(User)与目录(Folder)之间也存在一对多的关系。

目录(Folder)与其内部包含的文件(File)及子目录(Folder)之间存在一对多的关系。

文件(File)和目录(Folder)可以通过中间表与分享(Share)建立多对多的关系。

通过工具建立概念模型

我个人使用的是Power Designer。你需要自己去挑选用哪个设计工具。下面是我设计的概念模型CDM。

对于实体就是如下：User(用户实体)

因为偷懒，所以一些如状态，创建时间，创建人等等公共字段就不加了。

物理模型PDM

是一个描述表与表之间关系的图形。可以通过该图形直接获得整个库的sql语句，直接创建整个数据库的表及其关系。

在实际开发中：确定了客户使用哪种DBMS之后；可以通过CDM直接转换为PDM。

最棒的是：Power Designer可以直接把CDM直接转换为PDM。

因为文件和分享关系是多对多，目录和分享也是多对多。为了保证查询性能以及简化sql，所以一般会设计子表。

如下图所示：我们可以随意切换数据库

可以一键生成数据库文件

所以，数据库建模的重要性不言而喻。

总结

无论项目的业务逻辑设计得多么出色，掌握如何创建高效的数据库结构同样是至关重要的技能。数据库建模不仅需要理论知识，还需要通过实践积累经验。

例如，虽然规范化（范式）在数据库设计中起着关键作用，但并不是所有情况下都适用。实际上，随着范式的提高，虽然数据冗余减少，但在某些场景下可能会导致查询性能下降。因此，在实际应用中，适当地采用反规范化（增加适量的数据冗余）可以显著提升数据库的查询性能，优化用户体验。

在数据库索引的使用上，应优先为那些查询频率高且具有较高选择性的列（如主键、唯一标识符）建立索引。对于基于多个条件的查询，可以考虑创建复合索引以提升效率。同时，随着数据的增长，定期重建或重组索引是必要的，以确保其持续高效运行。简洁来说，合理选择和维护索引能显著提高数据库查询性能。