数据库设计、范式、事务

目录

一、多表之间的关系

1、一对一:

2、一对多(多对一):

3、多对多:

二、数据库设计的范式

1、范式分类:

2、相关概念解释:

三、数据库事务

1、事务的基本介绍

2、事务的四大特征

3、事务的隔离级别


一、多表之间的关系

1、一对一:

可以在任意一方添加唯一外键指向另一方的主键。

2、一对多(多对一):

在多的一方建立外键,指向一的一方的主键。

3、多对多:

多对多的关系实现需要借助第三张中间表,中间表至少包含两个字段,这两个字段作为第三张中间表的外键,分别指向两张表的主键。

二、数据库设计的范式

设计关系数据库时,要遵从不同的规范要求,这些不同的规范要求被称为不同的范式。

1、范式分类:

①第一范式(1NF):每一列都是不可分割的原子数据项。

②第二范式(2NF):在1NF的基础上,非码属性必须完全依赖于码(即在1NF的基础上消除非主属性对主码的部分函数依赖)。

③第三范式(3NF):在2NF的基础上,任何非主属性不依赖于其他非主属性(即在2NF的基础上消除传递依赖)。

总体来说:第一范式保证每列的原子性,即不可再分解,第二范式保证每列都和主键相关,第三范式保证每列都和主键直接相关而不是间接相关。

2、相关概念解释:

①函数依赖:A - - > B,如果通过A属性(属性组)的值,可以确定唯一B属性的值,则称B依赖于A。

②完全函数依赖:A - - > B,如果A是一个属性组,而B属性值的确定需要依赖于A属性组中的所有的属性值,则称B完全依赖于A。

③部分函数依赖:A - - > B,如果A是一个属性组,而B属性值的确定只需要依赖于A属性组中某些属性值即可,则称B部分依赖于A。

④传递函数依赖:A - - > B,B - - > C,如果通过A属性(属性组)的值,可以确定唯一B属性的值,再通过B属性(属性组)的值,可以确定唯一C属性的值,则称C传递依赖于A。

三、数据库事务

1、事务的基本介绍

①概念:如果一个包含多个步骤的业务操作,被事务管理,那么这些操作要么同时成功,要么同时失败。

②操作:开始事务        start  transaction;

              回滚                rollback;

              提交                commit;

③MySQL数据库中事务默认自动提交

事务提交有两种方式,自动提交和手动提交。如一条DML语句就会直接自动提交一次事务。

查看事务的默认提交方式:

select @@autocommit;

修改事务的默认提交方式: 

set @@autocommit = 0; //0代表手动,1代表自动

2、事务的四大特征

①原子性:即不可分割的最小操作单位,要么同时成功,要么同时失败。

②持久性:当事务提交或回滚后,数据库会持久化的保存数据。

③隔离性:多个用户并发访问数据库时,多个事务之间,相互独立,互不影响。

④一致性:事务操作前后,必须使所有的数据都保持一致状态,数据总量不变。比如A和B两个人账户总共一千块,A和B之间不管如何转账,事务结束后两个人账户总共还是一千块。

3、事务的隔离级别

概念:多个事务操作同一批数据,会引发一些问题,设置不同的隔离级别可以解决这些问题。

存在的问题:

①脏读:

一个事务读取到另一个事务中没有提交的数据。

例如当一个事务正在多次修改某个数据,而这多次的修改都还未提交,这时一个并发的事务来访问该数据,就会造成两个事务得到的数据不一致。

②不可重复读:

在同一个事务中,两次读取到的数据不一样。

例如事务A在读取某一数据,而事务B立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务A再次读取该数据就得到了不同的结果。

③幻读:一个事务A将表中所有行的某一项从值1全部修改为值2,同时另一个事务B添加了一条新数据行,该条新数据的那个数据项还是值1,并且提交数据库,这时事务A再查看刚刚修改的数据时,发现有一条数据没有修改上。

隔离级别:

①read uncommitted(读未提交):

级别最低,脏读、不可重复读、幻读都可能发生。

②read committed(读已提交):

可避免脏读的发生。

③repeatable read(可重复读):

可避免脏读、不可重复读的发生。MySQL默认的级别。

④serializable(串行化):

级别最高,脏读、不可重复读、幻读都可避免。

注意:隔离级别安全性越高,相应的效率就越低。

查看隔离级别:

select @@tx_isolation;

设置隔离级别:

set global transaction isolation level 级别字符串;
### 数据库设计范式的概念 数据库设计范式是一系列用于指导关系型数据库结构化设计的原则,旨在减少数据冗余并提高数据一致性。这些原则通过逐步消除重复组、创建单一主题的表来实现。 #### 第一范式 (1NF) 第一范式规定每个字段都应该是不可分割的基本项,并且每一列只包含原子值。这意味着任何表格中的单元格都不能存储多个值[^1]。 #### 第二范式 (2NF) 第二范式建立在满足第一范式的基础上,要求非主键属性完全依赖于整个主键而不是部分主键。这有助于防止部分函数依赖带来的潜在问题,比如更新异常和删除异常。 #### 第三范式 (3NF) 第三范式是在遵循前两个范式之后引入的一个额外条件:所有的非主键字段应仅依赖于主键而不受其他非主键字段的影响。这样可以避免传递函数依赖所引起的数据不一致风险。 对于大多数应用程序来说,在达到第三范式后就已经足够优化其逻辑模型以支持高效的操作了;然而,有时为了特定目的可能会继续向更高层次发展: #### BCNF 范式 BCNF 或 Boyce-Codd Normal Form 是一种更强形式的第三范式,它消除了所有类型的非平凡多值决定因素,即当存在X → Y 的时候如果Y 不是 X 的超集,则 X 必须是一个候选码。此级别确保了更高的独立性和更好的完整性约束处理能力。 #### 更高级别的范式 尽管有第四范式(4NF)以及第五范式(5NF/DKNF),但在实践中很少见得如此严格的模式被采用,因为它们涉及到非常复杂的关系定义并且可能带来性能上的挑战。通常情况下,3NF 已经能够很好地解决大部分商业应用的需求[^2]。 ### 应用场景分析 在实际项目开发过程中,设计师们往往会基于具体的业务需求和技术环境做出适当调整。例如: - **高读取频率的应用程序** 可能在某些地方放宽对低级范式的坚持以便简化查询路径从而加快响应速度; - **写入密集型系统** 则更加注重保持较高的规范化程度来保障事务的一致性与可靠性; 总之,选择合适的范式水平取决于多种因素之间的平衡考量,包括但不限于预期的工作负载特征、硬件资源可用性等外部条件。 ```sql -- SQL 示例展示如何创建符合 1NF, 2NF 和 3NF 的表结构 CREATE TABLE Employees ( EmployeeID INT PRIMARY KEY, FirstName VARCHAR(50), LastName VARCHAR(50), DepartmentID INT NOT NULL, FOREIGN KEY (DepartmentID) REFERENCES Departments(DepartmentID) ); CREATE TABLE Departments ( DepartmentID INT PRIMARY KEY, Name VARCHAR(100) ); ```
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