Java学习记录之数据库高级

于 2021-03-02 15:20:47 发布
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分类专栏： 笔记 文章标签： sql 数据库 java
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数据库高级

一、数据完整性

1.1、数据库的完整性

用来保证存放到数据库中的数据是有效的,即数据的有效性和准确性
确保数据的完整性 = 在创建表时给表中添加约束
完整性的分类：

  • 实体完整性(行完整性):
  • 域完整性(列完整性):
  • 引用完整性(关联表完整性):

主键约束：primary key
唯一约束：unique [key]
非空约束：not null
默认约束：default
自动增长：auto_increment
外键约束: foreign key
建议这些约束应该在创建表的时候设置
多个约束条件之间使用空格间隔

create table student(
	studentno int primary key auto_increment,
	loginPwd varchar(20) not null default '123456',
	studentname varchar(50) not null,
	sex char(2) not null,
	gradeid int not null,
	phone varchar(255) not null,
	address varchar(255) default '学生宿舍',
	borndate datetime,
	email varchar(50)
);

1.2、实体完整性

实体：即表中的一行(一条记录)代表一个实体（entity）
实体完整性的作用：标识每一行数据不重复。
约束类型：
主键约束（primary key）
唯一约束(unique)
自动增长列(auto_increment)

1.2.1、主键约束

注：每个表中要有一个主键。
特点：数据唯一，且不能为null
示例：
第一种添加方式：

CREATE TABLE student( id int primary key, name varchar(50) );

第二种添加方式：此种方式优势在于，可以创建联合主键

CREATE TABLE student( id int, name varchar(50), primary key(id) );
CREATE TABLE student( classid int, stuid int, name varchar(50), primary key(classid,stuid) );

第三种添加方式:

CREATE TABLE student( id int, name varchar(50) );
ALTER TABLE student ADD PRIMARY KEY (id);

1.2.2、唯一约束(unique)

特点：数据不能重复

CREATE TABLE student( Id int primary key, Name varchar(50) unique );

1.2.3、自动增长列(auto_increment)

sqlserver数据库 (identity-标识列)
oracle数据库(sequence-序列)
给主键添加自动增长的数值，列只能是整数类型

CREATE TABLE student( Id int primary key auto_increment, Name varchar(50) );
INSERT INTO student(name) values(‘tom’);

1.3、域完整性

域完整性的作用：限制此单元格的数据正确，不对照此列的其它单元格比较

域代表当前单元格

域完整性约束：数据类型 非空约束（not null） 默认值约束(default)

1.3.1、数据类型

check约束（mysql不支持）check(sex=‘男’ or sex=‘女’)

数值类型

类型大小范围（有符号）范围（无符号 ）用途
tinyint1 字节(-128，127)(0，255)小整数值
smallint2 字节(-32 768，32 767)(0，65 535)大整数值
mediumint3 字节(-8 388 608，8 388 607)(0，16 777 215)大整数值
INT4 字节(-2 147 483 648，2 147 483 647)(0，4 294 967 295)大整数值
bigint8 字节(-9 233 372 036 854 775 808，9 223 372 036 854 775 807)(0，18 446 744073 709 551 615)极大整数值
float4 字节(-3.402 823 466 E+38，-1.175 494 351 E-38)，0，(1.175 494 351 E-38，3.402823 466 351 E+38)0，(1.175 494 351 E-38，3.402 823 466 E+38)单精度浮点数值
double8 字节(-1.797 693 134 862 315 7 E+308，-2.225 073 858 507 201 4 E-308)，0，(2.225 073 858 507 201 4 E-308，1.797 693 134 862 315 7 E+308)0，(2.225 073 858 507 201 4E-308，1.797 693 134 862 315 7 E+308)双精度浮点数值

日期类型:
表示时间值的日期和时间类型为DATETIME、DATE、TIMESTAMP、TIME和YEAR。
每个时间类型有一个有效值范围和一个"零"值，当指定不合法的MySQL不能表示的值时使用"零"值。
TIMESTAMP类型有专有的自动更新特性

类型大小(字节)范围格式用途
DATE31000-01-01/9999-12-31YYYY-MM-DD日期值
TIME3‘-838:59:59’/‘838:59:59’HH:MM:SS时间值或持续时间
YEAR11901/2155YYYY年份值
DATETIME81000-01-01 00:00:00/9999-12-31 23:59:59YYYY-MM-DD HH:MM:SS混合日期和时间值
TIMESTAMP41970-01-01 00:00:00/2038 结束时间是第 2147483647 秒，北京时间 2038-1-19 11:14:07，格林尼治时间 2038年1月19日 凌晨 03:14:07YYYYMMDD HHMMSS混合日期和时间值，时间戳 ,当更新数据的时候自动添加更新时间

字符串类型:
字符串类型指CHAR、VARCHAR、BINARY、VARBINARY、BLOB、TEXT、ENUM和SET

类型大小用途
CHAR0-255字节定长字符串
VARCHAR0-65535 字节变长字符串
TINYBLOB0-255字节不超过 255 个字符的二进制字符串
TINYTEXT0-255字节短文本字符串
BLOB0-65 535字节二进制形式的长文本数据
TEXT0-65 535字节长文本数据
MEDIUMBLOB0-16 777 215字节二进制形式的中等长度文本数据
MEDIUMTEXT0-16 777 215字节中等长度文本数据
LONGBLOB0-4 294 967 295字节二进制形式的极大文本数据
LONGTEXT0-4 294 967 295字节极大文本数据

CHAR和VARCHAR类型类似，但它们保存和检索的方式不同。它们的最大长度和是否尾部空格被保留等方面也不同。在存储或检索过程中不进行大小写转换。

binary和varbinary类似于CHAR和VARCHAR，不同的是它们包含二进制字符串而不要非二进制字符串。也就是说，它们包含字节字符串而不是字符字符串。这说明它们没有字符集，并且排序和比较基于列值字节的数值值。

BLOB是一个二进制大对象，可以容纳可变数量的数据。有4种BLOB类型：TINYBLOB、BLOB、MEDIUMBLOB和LONGBLOB。它们只是可容纳值的最大长度不同。

有4种TEXT类型：TINYTEXT、TEXT、MEDIUMTEXT和LONGTEXT。这些对应4种BLOB类型，有相同的最大长度和存储需求

1.3.2、非空约束

not null

CREATE TABLE student( Id int primary key, Name varchar(50) not null, Sex varchar(10) ); 
INSERT INTO student values(1,’tom’,null);

1.3.3、默认值约束

default

CREATE TABLE student( Id int primary key, Name varchar(50) not null, Sex varchar(10) default '男' );
insert intostudent1 values(1,'tom','女');
insert intostudent1 values(2,'jerry',default)

1.4、引用完整性

外键约束：FOREIGN KEY
示例：

CREATE TABLE student(id int primary key, name varchar(50) not null, sex varchar(10) default '男' );
create table score(
	id int primary key,
	score int,
	sid int ,
	constraint fk_score_sid foreign key(sid) references student(id) 
);

外键列：存储别的表的主键值的列
constraint 自定义外键名称 foreign key(外键列名) references 关联表名(关联表的主键列名)
外键列的数据类型一定要与主键的类型一致

第二种添加外键方式。

ALTER TABLE score ADD CONSTRAINT fk_stu_score FOREIGN KEY(sid) REFERENCES stu(id);

alter table 被修改的表名 add constraint 自定义外键名称 foreign key(外键列名) reference 关联表名(关联表的主键列名)

二、多表查询

多个表之间是有关系的，那么关系靠谁来维护?
多表约束：外键列

2.1、多表的关系

2.1.1、一对多/多对一关系

客户和订单，分类和商品，部门和员工.
一对多建表原则：在多的一方创建一个字段，字段作为外键指向一的一方的主键.

2.1.2、多对多关系

学生和课程
多对多关系建表原则：需要创建第三张表,中间表中至少两个字段，这两个字段分别作为外键指向各自一方的主键.

2.1.3、一对一关系

在实际的开发中应用不多.因为一对一可以创建成一张表.
两种建表原则：
唯一外键对应：假设一对一是一个一对多的关系，在多的一方创建一个外键指向一的一方的主键，将外键设置为unique.

主键对应：让一对一的双方的主键进行建立关系.

2.2、多表查询

多表查询有如下几种：

  1. 合并结果集:UNION 、 UNION ALL

  2. 连接查询
    2.1内连接 [INNER] JOIN ON
    2.2外连接 OUTER JOIN ON

    • 左外连接 LEFT [OUTER] JOIN
    • 右外连接 RIGHT [OUTER] JOIN
    • 全外连接（MySQL不支持）FULL JOIN

    2.3 自然连接 NATURAL JOIN

  3. 子查询

2.2.1、合并结果集

作用：合并结果集就是把两个select语句的查询结果合并到一起！
合并结果集有两种方式：
UNION：去除重复记录，例如：SELECT* FROM t1 UNION SELECT * FROM t2；

UNION ALL：不去除重复记录，例如：SELECT * FROM t1 UNION ALL SELECT * FROM t2。
在这里插入图片描述

注意：被合并的两个结果：列数、列类型必须相同。

2.2.2、连接查询

连接查询就是求出多个表的乘积，例如t1连接t2，那么查询出的结果就是t1*t2。
在这里插入图片描述
连接查询会产生笛卡尔积，假设集合A={a,b}，集合B={0,1,2}，则两个集合的笛卡尔积为{(a,0),(a,1),(a,2),(b,0),(b,1),(b,2)}。可以扩展到多个集合的情况。
那么多表查询产生这样的结果并不是我们想要的，那么怎么去除重复的，不想要的记录呢，当然是通过条件过滤。通常要查询的多个表之间都存在关联关系，那么就通过关联关系去除笛卡尔积。
示例 1：现有两张表
emp-员工表，dept-部门表

CREATE TABLE dept(
	deptno int primary key,
	dname varchar(14),
	loc varchar(13)
);
insert into dept values(10,'服务部','北京');
insert into dept values(20,'研发部','北京');
insert into dept values(30,'销售部','北京');
insert into dept values(40,'主管部','北京');

CREATE TABLE emp(
	empno int,
	ename varchar(50),
	job varchar(50),
	mgr int,
	hiredate date,
	sal double,
	comm double,
	deptno int
);
insert into emp values(1001,'张三','文员',1006,'2019-1-1',1000,2010,10);
insert into emp values(1002,'李四','程序员',1006,'2019-2-1',1100,2000,20);
insert into emp values(1003,'王五','程序员',1006,'2019-3-1',1020,2011,20);
insert into emp values(1004,'赵六','销售',1006,'2019-4-1',1010,2002,30);
insert into emp values(1005,'张猛','销售',1006,'2019-5-1',1001,2003,30);
insert into emp values(1006,'谢娜','主管',1006,'2019-6-1',1011,2004,40);

select * from emp,dept;

在这里插入图片描述
使用主外键关系做为条件来去除无用信息

SELECT * FROM emp,dept WHERE emp.deptno=dept.deptno;

在这里插入图片描述
上面查询结果会把两张表的所有列都查询出来，也许你不需要那么多列，这时就可以指定要查询的列
了。

SELECT emp.ename,emp.sal,emp.comm,dept.dname FROM emp,dept WHERE emp.deptno=dept.deptno;

在这里插入图片描述

2.2.2.1、内连接

上面的连接语句就是内连接，但它不是SQL标准中的查询方式，可以理解为方言！
语法：

select 列名 from 表1 inner join 表2 on 表1.列名=表2.列名 //外键列的关系   where.....

等价于：

select 列名 from 表1,表2 where 表1.列名=表2.列名 and ...(其他条件

注:
<1>表1和表2的顺序可以互换
<2>找两张表的等值关系时,找表示相同含义的列作为等值关系。
<3>点操作符表示“的”,格式:表名.列名
<4>可以使用as,给表名起别名,注意定义别名之后,统一使用别名
示例：

//查询学生表中的学生姓名和分数表中的分数
select name,score from student as s inner join scores as c on s.studentid=c.stuid;
等价于：
select name,score from student as s,scores as c where s.studentid=c.stuid;

三表联查：
语法：
select 列名 from 表1 inner join 表2 on 表1.列名=表2.列名 inner join 表3 on 表1或表2.列名=表3.列名 where
等价于:
select 列名 from 表1,表2,表3 where 表1.列名=表2.列名 and 表1/表2.列名=表3.列名
SQL标准的内连接为：

SELECT * FROM emp e INNER JOIN dept d ON e.deptno=d.deptno;

内连接的特点：查询结果必须满足条件。

2.2.2.2、外连接

包括左外连接和右外连接，外连接的特点：查询出的结果存在不满足条件的可能。
– 显示还没有员工的部门名称?
– 外联查询
– 左外联:select 列名 from 主表 left join 次表 on 主表.列名=次表.列名
– 1.主表数据全部显示，次表数据匹配显示，能匹配到的显示数据，匹配不成功的显示null
– 2.主表和次表不能随意调换位置
使用场景:一般会作为子查询的语句使用

select depname,name from (select e.*,d.depname from department d left join employee e on e.depid=d.depid) aa where aa.name is null;

– 右外联:select 列名 from 次表 right join 主表 on 主表.列名=次表.列名
a.左外连接

SELECT * FROM emp e LEFT OUTER JOIN dept d ON e.deptno=d.deptno;

左连接是先查询出左表（即以左表为主），然后查询右表，右表中满足条件的显示出来，不满足条件的显示NULL。

insert into emp values(1007,'何炅','主管',1006,'2019-6-1',1011,2004,50);

我们还是用上面的例子来说明。其中emp表中“张三”这条记录中，部门编号为50，而dept表中不存在部门编号为50的记录，所以“张三”这条记录，不能满足e.deptno=d.deptno这条件。但在左连接中，因为emp表是左表，所以左表中的记录都会查询出来，即“张三”这条记录也会查出，但相应的右表部分显示NULL。
在这里插入图片描述
b.右外连接
右连接就是先把右表中所有记录都查询出来，然后左表满足条件的显示，不满足显示NULL。例如在dept表中的40部门并不存在员工，但在右连接中，如果dept表为右表，那么还是会查出40部门，但相应的员工信息为NULL

insert into dept values(60,'颜值部','成都');

SELECT * FROM emp e
RIGHT OUTER JOIN dept d
ON e.deptno=d.deptno;

在这里插入图片描述
连接查询心得：
连接不限与两张表，连接查询也可以是三张、四张，甚至N张表的连接查询。通常连接查询不可能需要整个笛卡尔积，而只是需要其中一部分，那么这时就需要使用条件来去除不需要的记录。这个条件大多数情况下都是使用主外键关系去除。

两张表的连接查询一定有一个主外键关系，三张表的连接查询就一定有两个主外键关系，所以在大家不是很熟悉连接查询时，首先要学会去除无用笛卡尔积，那么就是用主外键关系作为条件来处理。如果两张表的查询，那么至少有一个主外键条件，三张表连接至少有两个主外键条件。

2.2.2.3、自然连接

自然连接（NATURAL INNER JOIN）：自然连接是一种特殊的等值连接，他要求两个关系表中进行连
接的必须是相同的属性列（名字相同），无须添加连接条件，并且在结果中消除重复的属性列。.下面给
出几个例子
语句：

select * from emp e natural join dept d;

2.2.3、子查询

一个select语句中包含另一个完整的select语句。

子查询就是嵌套查询，即SELECT中包含SELECT，如果一条语句中存在两个，或两个以上SELECT，那么
就是子查询语句了。

子查询出现的位置：
a. where后，作为条为被查询的一条件的一部分；
b. from后，作表；

当子查询出现在where后作为条件时，还可以使用如下关键字：
a. any
b. all

子查询结果集的形式：
a. 单行单列（用于条件）
b. 单行多列（用于条件）
c. 多行单列（用于条件）
d. 多行多列（用于表）

示例：

  1. 工资高于JONES的员工。
    分析：
    查询条件：工资>JONES工资，其中JONES工资需要一条子查询。
    第一步：查询JONES的工资

    SELECT sal FROM emp WHERE ename='JONES';

    第二步：查询高于甘宁工资的员工

    SELECT * FROM emp WHERE sal > (第一步结果);

    结果：

    SELECT * FROM emp WHERE sal > (SELECT sal FROM emp WHERE ename='JONES');

  2. 查询与SCOTT同一个部门的员工。
    子查询作为条件
    子查询形式为单行单列
    分析：
    查询条件：部门=SCOTT的部门编号，其中SCOTT 的部门编号需要一条子查询。
    第一步：查询SCOTT的部门编号

SELECT deptno FROM emp WHERE ename='SCOTT';

第二步：查询部门编号等于SCOTT的部门编号的员工

SELECT * FROM emp WHERE deptno = (SELECT deptno FROM emp WHERE ename='SCOTT');
  1. 工资高于30号部门所有人的员工信息
    分析：
SELECT * FROMemp WHERE sal>(SELECT MAX(sal) FROM emp WHERE deptno=30);

查询条件：工资高于30部门所有人工资，其中30部门所有人工资是子查询。高于所有需要使用all关键
字。
第一步：查询30部门所有人工资

SELECT sal FROM emp WHERE deptno=30;

第二步：查询高于30部门所有人工资的员工信息

SELECT * FROM emp WHERE sal > ALL (第一步);

结果：

SELECT * FROM emp WHERE sal > ALL (SELECT sal FROM emp WHERE deptno=30);

子查询作为条件
子查询形式为多行单列（当子查询结果集形式为多行单列时可以使用ALL或ANY关键字）

四、扩展

4.1、多行新增

insert into 表名(列名) values (列值),(列值),(列值)；

4.2、多表更新

(1)update 表1,表2 set 列名=列值 where 表1.列名=表2.列名 and 其他限定条件

(2)update 表1
inner join 表2 on 表1.列名=表2.列名
set 列名=列值
where 限定条件

示例：

update employee e,salary s set title='助工',salary=1000 where e.empid=s.empid and name='李四';

4.3、多表删除

语法：
delete 被删除数据的表 from 删除操作中使用的表 where 限定条件

注:多张表之间使用逗号间隔
示例：
//删除人事部的信息

 delete d,e,s from department d,employee e,salary s where d.depid=e.depid and s.empid=e.empid and depname='人事部';

4.4、日期运算函数

now() 获得当前系统时间

year(日期值) 获得日期值中的年份

date_add(日期,interval 计算值 计算的字段);

注：计算值大于0表示往后推日期，小于0表示往前推日期

示例：

 date_add(now(),interval -40 year);//40年前的日期

五、数据库优化

  1. 对查询进行优化，要尽量避免全表扫描，首先应考虑在 where 及 order by 涉及的列上建立索引

  2. 应尽量避免在 where 子句中对字段进行 null 值判断，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫
    描，如：

    select id from t where num is null
    最好不要给数据库留NULL，尽可能的使用 NOT NULL填充数据库.
    备注、描述、评论之类的可以设置为 NULL，其他的，最好不要使用NULL。

  3. 应尽量避免在 where 子句中使用 != 或 <> 操作符，否则引擎将放弃使用索引而进行全表扫描。

  4. 应尽量避免在 where 子句中使用 or 来连接条件，如果一个字段有索引，一个字段没有索引，将导致
    引擎放弃使用索引而进行全表扫描，如：

    select id from t where num=10 or Name = 'admin'

    可以这样查询

    select id from t where num = 10
union all
select id from t where Name = 'admin'

  5. in 和 not in 也要慎用，否则会导致全表扫描，如：

    select id from t where num in(1,2,3)
    对于连续的数值，能用 between 就不要用 in 了：
    select id from t where num between 1 and 3
    很多时候用 exists 代替 in 是一个好的选择

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