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一、数据库基础
1、一些概念
数据库#xff1a;数据库#xff08;DataBase #xff0c;简称DB#xff09;#xff0c;就是信息的集合。数据库是由数据库管理系统管理的数据的集合#xff1b;数据库管理系统#xff1a;简称DBMS 。是一种操纵和管理数据库的大型…数据库
一、数据库基础
1、一些概念
数据库数据库DataBase 简称DB就是信息的集合。数据库是由数据库管理系统管理的数据的集合数据库管理系统简称DBMS 。是一种操纵和管理数据库的大型软件通常用于建立、使用和维护数据库数据库系统DBS。通常由软件、数据库和数据管理员DBA组成数据库管理员DBA。负责全面管理和控制数据库系统。 元组是关系数据库中的基本概念关系是一张表表中的每行即数据库中的每条记录就是一个元组每列就是一个属性。码能唯一标识实体的属性对应表中的列候选码若关系中的某一属性或属性组的值能唯一的标识一个元组 则称该属性组为候选码。例如学生实体中“学号”能唯一的区分学生实体同时“班级”和“姓名”组合也可以唯一的区分学生实体所以{学号}、{班级姓名}都是候选码主码也叫主键。主码是从候选码中选出来一个实体只能有一个主码但可以有多个候选码。主码是最小的候选码是根据业务需求来选取的 是数据库设计者认为最适合唯一标识表的属性或属性组合外码也叫外键。如果一个关系中的一个属性是另一个关系的主键 则这个属性为外键。一个表只能有一个主键可以有多个外键主属性候选码中出现过的属性称为主属性非主属性不包含在任何一个候选码中的属性称为非主属性
2、ER图
提供了表示实体类型、属性和联系的方法 实体通常是现实世界的业务对象。用矩形框表示属性某个实体拥有的属性。可以理解为字段。用椭圆形表示联系实体与实体之间的的关系。可以通过数字表示实体之间的数量对照关系1:1 、1N 、M:N 3、数据库范式 1NF属性对应表中的字段不可再分也就是这个字段只能是一个值不能再分为其他字段。是所有关系型数据库的最基本要求 。强调的是列的原子性即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项 2NF1NF的基础上消除了非主属性对于码的部分函数依赖添加主键非主属性依赖主键
将表拆分出来每个表设单独的主键非主属性依赖主键。要求所有实体的属性完全依赖于主关键字
3NF在2NF的基础之上消除了非主属性对于码的传递函数依赖消除传递函数依赖
传递函数依赖在关系模式RU中设 X、Y、Z是U的不同的属性子集如果X确定Y、Y确定Z则称Z传递函数依赖于X。传递函数会导致数据冗余和异常。任何非主属性不依赖于其他非主属性
4、为什么不推荐使用外键与级联
在阿里巴巴开发手册中这样说到 【强制】不得使用外键与级联一切外键概念必须在应用层解决。 说明: 以学生和成绩的关系为例学生表中的 student_id 是主键那么成绩表中的 student_id 则为外键。如果更新学生表中的 student_id同时触发成绩表中的student_id 更新即为级联更新 。外键与级联更新适用于单机低并发不适合分布式、高并发集群 ; 级联更新是强阻塞存在数据库更新风暴的风 险; 外键影响数据库的插入速 为什么不使用外键
增加了复杂性每次做修改操作删除、更新都必须考虑外键约束会导致开发的时候很痛苦测试数据极为不方便外键的主从关系是固定的假如需求有变化数据库中的这个字段如果不需要和其他表有关联的话就会增加很多麻烦增加了额外工作数据库需要增加维护外键的工作当我们设计外键字段的修改操作要出发相关操作去检查保证数据的一致性和正确性对分库分表不友好分库分表下外键是无法生效的
5、drop、delete与truncate区别
1用法不同
dropdrop table 表名 直接将表都删除掉在删除表的时候使用truncatetruncate table 表名 只删除表中的数据再插入数据时自增长id又从1开始在清空表中数据时使用deletedelete from 表名 where 列名 值 删除某一行的数据如果不加where子句和truncate table 表名 作用相同
2属于不同数据库语言
truncate 和drop属于DDL数据定义语言语句操作立即生效原数据不放到rollback segment中不能回滚。而delete是DML数据库操作语言语句会放到rollback segment中事务提交后才生效
3执行速度不同
一般来说 droptruncate delete
6、数据库设计通常分为
需求分析分析用户的需求包括数据、功能和性能需求概念结构设计主要采用E-R模型进行设计包括画E-R图逻辑结构设计通过将E-R图转换成表实现从E-R模型到关系模型的转换物理结构设计主要是为所设计的数据库选择合适的存储结构和存储路径数据库实施包括编程、测试和试运行数据库的运行和维护系统的运行与数据库的日常维护
二、NoSQL基础
1、NoSQL是什么
Not Only SQL 。泛指非关系型数据库主要针对的是键值、文档以及图形类型数据存储 。并且NoSQL数据库天生支持分布式数据冗余和数据分片等特性旨在提供可扩展的高可用高性能数据存储解决方案
NoSQL数据库代表HBase、Cassandra、MongoDB、Redis
2、SQL和NoSQL的区别
SQL数据库是结构化存储具有固定行和列的表格NoSQL数据库是非结构化存储文档JSON文档键值键值对宽列包含行和动态列的表 图节点和边SQL数据库提供ACID属性NoSQL通常不支持ACID事务为了可扩展、高性能进行了权衡少部分支持比如MongoDB。SQL数据库性能决定于磁盘子系统要获得最佳性能通常需要优化查询、索引和表结构NoSQL性能通常由底层硬件集群大小、网络延迟以及调用应用程序来决定
2、NoSQL数据库有什么优势
灵活性NoSQL数据库通常提供灵活的架构以实现更快速、更多的迭代开发 。灵活的数据模型使NoSQL数据库成为半结构化和非结构化数据的理想之选可扩展性NoSQL数据库通常被设计为通过使用分布式硬件集群来横向扩展而不是通过添加昂贵和强大的服务器来纵向扩展高性能NoSQL数据库针对特定的数据模型和访问模型进行了优化 这与尝试使用关系数据库完成完成类似功能相比可实现更高的性能强大的功能NoSQL数据库提供功能强大的API和数据类型 专门针对其各自的数据模型而构建
3、NoSQL数据库有哪些类型 键值键值数据库是一种比较简单的数据库其中每个项目都包含键和值。应用可以完全控制value字段中存储的内容没有任何限制。代表的键值数据库Redis和DynanoDB 文档文档数据库中的数据被存储在类似于JSON对象的文档中非常清晰直观。每个文档包含成对的字段和值这些值通常可以是各种类型。代表的文档数据库MongoDB 图形轻松构建和运行与高度连接的数据集一起使用的应用程序。图形数据库的典型使用案例包括社交网络、推荐引擎、欺诈检测和知识图形。代表的图形数据库Neo4j、Giraph 宽列宽列存储数据库非常适合需要存储大量的数据代表的宽列数据库有 Cassandra、HBase
三、字符集
1、什么是字符集
字符集就是乙烯类字符的集合。字符集的种类较多每个字符集可以表示的字符范围通常不同比如说有些字符集是无法表示汉字的
计算机只能存储二进制的数据对于英文、汉字、表情等字符需要转换为对应的二进制数据。我们将字符对应二进制数据的过程称为“字符编码”反之二进制数据解析成字符的过程称为“字符解码”
2、常见的字符集
ASCII , GB2321 , GBK , UTF-8
UnicodeUTF-8
不同的字符集可以表示的字符范围以及编码规则存在差异这就导致了使用错误的编码方式查看一个包含字符的文件就会产生乱码现象 。乱码的本质就是编码和解码时用了不同或者不兼容的字符集。为了解决这个问题Unicode诞生了。
Unicode字符集中包含了世界上几乎所有已知的字符不过Unicode字符集并没有规定如何存储这些字符使用二进制数据表示这些字符于是就有了UTF-8 ,。
UTF-8使用1到4个字节为每个字符编码可以根据不同的符号自动选择编码的长短。UTF-8是目前使用最广的一种字符编码。
3、MySQL字符编码集中有两套UTF-8编码实现
utf8utf8mb4
utf8mb4是UTF-8的完整实现 可以用来存储emoji符号。因此如果你需要存储emoji类型的数据或者一些比较复杂的文字、繁体字到MySQL数据库的话数据库的编码一定要指定为utf8mb4而不是utf8否则存储的时候就会报错了。
四、SQL语言基础
1、SQL语法要点
SQL语句不区分大小写SQL语句以;结尾处理SQL语句时所有空格都被忽略
2、SQL分类
DDL数据定义语言。对数据库内部对象 进行创建、删除、修改的操作语言。更多的被数据库管理员使用
是SQL语言集中负责数据结构定义与数据库对象定义的语言
DDL的核心指令是 CREATE、ALTER、DROP
DML数据库操纵语言对数据库中表记录的操作。包括表记录的插入、更新、删除和查询是开发人员日常使用最频繁的操作。只对表内部数据的操作不涉及表结构等
主要功能是访问数据其语法都是以读写数据库 为主
DML的核心指令是 INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT TCL事务控制语言用于管理数据库中的事务 。核心指令是COMMIT、ROLLBACK DCL数据控制语言是一种可对数据访问权进行控制的指令DCL以控制用户的访问权限为主 可利用DCL控制的权限有CONNECT、SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、EXECUTE、USAGE、REFERENCES
3、DML数据库操纵语言
DML语言的主要功能就是读写数据库实现增删改查
插入数据
字段名和值一一对应。可以插入一行也可以同时插入多行
-- INSERT INTO 表名[字段名1字段名2字段名3]values(值1值2,值3) 插入一行
--INSERT INTO 表名字段名1values(值1)(值2),(值3) 插入多行
--插入一行
INSERT INTO student(name,pwd)VALUES(张三,123456);
--插入多行
INSERT INTO student(name,pwd)VALUES(张三,123456),(张三,123456);
-- 插入完整行可以忽略字段名
INSERT INTO student VALUES(张三,123456,aaaa);更新数据
update user
set username root,passwordroot
where usernameroot;删除数据
delete from user
where usernameroot;清空表中的数据
truncate table user;查询
-- 查询单列
select prod_name from department;
--查询多列
select prod_name,prod_id from department;
--查询所有列
select * from department;--查询不同的值 用于返回唯一不同的值作用于所有列所有列的值都相同才算相同
select distinct ven_id from products;-- 限制查询结果分页
select * from mytable limit 5 ; -- 返回前五行
select * from mytable limit 0,5;-- 返回前五行第1~5行
select * from mytable limit 2,3; -- 从第三行开始返回三条数据第3~5行
排序
order by 用于对结果集按照一个列或者多个列进行排序。默认按照升序ASC对记录进行排序如果需要按照降序对记录进行排序可以使用desc关键字
-- 默认是升序。可以对多个列进行排列如下不同列可以有不同的排序规则。按照先排序的列进行排序相等再按后面的列的排序规则
select * from products
order by prod_price DESC,prod_name ASC -- 先按成绩降序如果成绩一样按名字排序分组
-- 查询不同课程的 平均分、最高分、最低分
-- 分组为不同的课程SELECT subjectname,AVG(studentresult)AS 平均分,MAX(studentresult) AS 最高分 ,MIN(studentresult) AS 最低分
FROM result r
GROUP BY r.subjectno -- 通过什么字段来分组
HAVING 平均分 80 -- having:过滤条件
having和where
where过滤指定的行后面不能加聚合函数分组函数where在group by 前面having过滤分组一般都是和group by 连用 不能单独使用。having 在group by 之后
子查询
内部查询在其父查询之前执行以便可以将内部查询的结果传递给外部查询。
-- 查询数据库结构的所有考试结果学号科目编号成绩降序排列
SELECT studentno,subjectno,studentresult
FROM result
WHERE subjectno (
SELECT subjectno FROM subject
WHERE subjectname 数据库结构
)
ORDER BY studentresult DESC-- 分数不小于80分的学生的学号和姓名
SELECT studentno,studentname
FROM student
WHERE studentnoANY (
SELECT studentnoFROM result
WHERE studentresult80
)
ORDER BY studentnoDESC-- 子查询的子查询
SELECT cust_name, cust_contact
FROM customers
WHERE cust_id IN (SELECT cust_idFROM ordersWHERE order_num IN (SELECT order_numFROM orderitemsWHERE prod_id RGAN01));
IN 和 BETWEEN
IN操作符在WHERE子句中使用作用是在指定的几个特定值中任选一个值Between 操作符在WHERE子句中使用作用是选区介于某个范围内的值
-- IN
SELECT *
FROM products
WHERE vend_id IN (DLL01, BRS01);-- BETWEEN between一般和and连用在某个区间范围内
SELECT *
FROM products
WHERE prod_price BETWEEN 3 AND 5;
模糊查询
LIKE操作符在WHERE子句中使用作用是确定字符串是够匹配模式
只有字段是文本值时才使用LIKE
LIKE支持两个通配符匹配选项% 和 _
不要滥用通配符通配符位于开头处匹配会非常慢
% 表示任何字符出现任意次数
_表示任何字符出现一次
-- 从商品中查找名称为%bean bag%的商品id、商品名、商品价格
SELECT prod_id, prod_name, prod_price
FROM products
WHERE prod_name LIKE %bean bag%;联表查询
join
-- 从table1中查找table1.common_column1 table2.common_column2的table1的cplumn1和table2的column2
select table1.column1, table2.column2...
from table1
join table2
on table1.common_column1 table2.common_column2;
连接表时需要在每个表中选择一个字段并对这些字段的值进行比较值相同的两条记录将合并为一条。连接表的本质就是将不同表的记录合并起来形成一张新表。当然这张新表只是临时的它仅存在于本次查询期间。
当两个表中有同名的字段时为了帮助数据库引擎区分是哪个表的字段在书写同名字段名时需要加上表名当然如果书写的字段名在两个表中是唯一的则不用写表名
如果两张表的关联字段名相同也可以使用USING子句来代替ON
-- join....on
select c.cust_name, o.order_num
from Customers c
inner join Orders o
on c.cust_id o.cust_id
order by c.cust_name;-- 如果两张表的关联字段名相同也可以使用USING子句join....using()
select c.cust_name, o.order_num
from Customers c
inner join Orders o
using(cust_id)
order by c.cust_name; inner join 默认连接方式只有当两个表都存在满足条件的记录时才会返回行。 满足s.studentnor.studentno这个条件的行才返回 left join返回左表中的所有行即使右表中没有满足条件的行也是如此。
先把左表的行全部抄下来然后看右表有没有匹配条件的行 有的话就把字段合并没有就不合并。
right join从右表中返回所有的值即使左表中没有匹配右表全集 返回右表全集加交集
先把右表的行全部抄下来然后看左表有没有匹配条件的行 有的话就把字段合并没有就不合并。
-- inner join
SELECT studentname,s.studentno,subjectno,studentresult
FROM student AS s INNER JOIN result AS r
ON s.studentnor.studentno-- right join
SELECT studentname,s.studentno,subjectno,studentresult
FROM student AS s RIGHT JOIN result AS r
ON s.studentnor.studentno-- left join
SELECT studentname,s.studentno,subjectno,studentresult
FROM student AS s LEFT JOIN result AS r
ON s.studentnor.studentno
组合
union运算符将两个或更多查询的结果组合起来并生成一个结果集 其中包含来自union中参与查询的提取行。
基本规则
所有查询的列数和列顺序必须相同每个查询中涉及表的列的数据类型必须相同或兼容通常返回的列名取自第一个查询
-- 如果允许重复的值请使用 UNION ALL。SELECT column_name(s) FROM table1
UNION ALL
SELECT column_name(s) FROM table2;函数
文本处理
LEFT() / RIGHT() :左边或者右边的字符
LOWER() / UPPER() 转换为小写或者大写
LTRIM() / RTRIM() : 去除左边或者右边的空格
LENGTH() : 长度以字节为单位
SOUNDEX() : 转换为语音值
汇总
AVG() 返回某列的平均值
COUNT() : 返回某列的行数
MAX 返回某列的最大值
MIN() : 返回某列的最小值
SUM返回某列值之和
使用DISTINCT唯一可以让汇总函数值汇总不同的值
SELECT AVG(DISTINCT col1) AS avg_col
FROM mytable
汇总col1字段中不同的值的和
4、DDL数据定义语言
DDL的主要功能是定义数据库对象如数据库、数据表、视图、索引等
对于数据库
create database test;
drop database test;
use test;对于数据表
-- 普通创建
CREATE TABLE user (id int(10) unsigned NOT NULL COMMENT Id,username varchar(64) NOT NULL DEFAULT default COMMENT 用户名,password varchar(64) NOT NULL DEFAULT default COMMENT 密码,email varchar(64) NOT NULL DEFAULT default COMMENT 邮箱
) COMMENT用户表;-- 根据已有的表创建新表
create table vip_user as select * from user;-- 删除数据表
drop table user;-- 添加列
alter table user add age int (3);-- 删除列
alter table user drop column age;-- 添加主键
alter table user add primary key (id);-- 删除主键
alter table user drop primary key;视图
定义
视图是基于SQL语句的结果集的可视化的表
视图是虚拟的表本身不包含数据也就不能对其进行索引操作。对视图的操作和对普通标的操作一样
作用
简化复杂的SQL操作比如复杂的联结
只使用实际表的一部分数据
通过只给用户访问视图的权限保证数据的安全性
更改数据格式和表示
创建视图
CREATE VIEW top_10_user_view AS
SELECT id, username
FROM user
WHERE id 10;
删除视图
DROP VIEW top_10_user_view;
索引
索引是一种用于快速查询和检索数据的数据结构其本质可以看成是一种排序好的数据结构。索引的作用就相当于书的目录
优点
使用索引可以大大加快数据的检索速度大大减少检索的数据量这也是创建索引的最主要的原因
通过创建唯一性索引可以保证数据库表中每一行数据的唯一性
缺点
创建索引和维护索引需要耗费许多时间但对表中的数据进行增删改的时候如果有数据有索引那么索引也需要动态的修改会降低SQL执行效率
索引需要物理文件存储也会耗费一定空间
创建索引在数据库中执行一个操作在表中建立索引
CREATE INDEX user_index
ON user(id);添加索引在已存在的表中增加新的索引
ALTER table user ADD INDEX user_index(id);创建唯一索引
CREATE UNIQUE INDEX user_index
ON user (id);
删除索引
ALTER TABLE user
DROP INDEX user_index;
约束
SQL约束用于规定表中的数据规则如果存在违反约束的数据行为行为会被约束终止。
约束可以在创建表时规定通过 CREATE TABLE语句或者在表创建之后规定通过 ALTER TABLE语句
约束类型
NOT NULL 指示某列不能存储NULL值
UNIQUE保证某列的某行必须由唯一的值
PRIMARY KEY确保某列有唯一标识主键
CHECK:保证列中的值符合指定的条件
DEFAULT规定没有给列赋值时的默认值
创建表时使用约束条件
CREATE TABLE Users (Id INT(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 自增Id,Username VARCHAR(64) NOT NULL UNIQUE DEFAULT default COMMENT 用户名,Password VARCHAR(64) NOT NULL DEFAULT default COMMENT 密码,Email VARCHAR(64) NOT NULL DEFAULT default COMMENT 邮箱地址,Enabled TINYINT(4) DEFAULT NULL COMMENT 是否有效,PRIMARY KEY (Id)
) ENGINEInnoDB AUTO_INCREMENT2 DEFAULT CHARSETutf8mb4 COMMENT用户表;
5、TCL事务处理
TCL的主要功能是管理数据库中的事务
不能回退select语句回退select语句也没意义也不能回退create和drop语句MySQL默认是隐式提交每执行一条语句就把这条语句当成一个事务然后进行提交。当出现 START TRANSACTION 语句时会关闭隐式提交当 COMMIT 或 ROLLBACK 语句执行后事务会自动关闭重新恢复隐式提交。通过 set autocommit 0 可以取消自动提交直到set autocommit1 才会提交。autocommit标记是针对每个连接而不是针对服务器
-- 开始事务
START TRANSACTION;-- 插入操作 A
INSERT INTO user
VALUES (1, root1, root1, xxxx163.com);-- 创建保留点 updateA
SAVEPOINT updateA;-- 插入操作 B
INSERT INTO user
VALUES (2, root2, root2, xxxx163.com);-- 回滚到保留点 updateA
ROLLBACK TO updateA;-- 提交事务只有操作 A 生效.回滚到了保留点A所以后面B的插入操作不会被执行
COMMIT;
6、权限控制 DCL
DCL的主要功能是控制用户的访问权限
要授予用户账户权限可以用GRANT命令要撤销用户的权限可以用REVOKE命令。
GRANT privilege,[privilege],.. ON privilege_level
TO user [IDENTIFIED BY password]
[REQUIRE tsl_option]
[WITH [GRANT_OPTION | resource_option]];
在GRANT关键字后指定一个或多个权限如果授予用户多个权限则每个权限由逗号分隔ON privilege_level 确定权限应用级别。MySQL支持global* .* databasetable和列级别user 是要授予权限的用户
使用示例
-- 创建账户
CREATE USER myuser IDENTIFIED BY mypassword;-- 修改账户名
UPDATE user SET usernewuser WHERE usermyuser;
FLUSH PRIVILEGES;-- 删除账户
DROP USER myuser;-- 查看权限
SHOW GRANTS FOR myuser;-- 授予权限
GRANT SELECT, INSERT ON *.* TO myuser;-- 删除权限
REVOKE SELECT, INSERT ON *.* FROM myuser;-- 更改密码
SET PASSWORD FOR myuser mypass;
7、存储过程 存储过程可以看成是对一系列SQL操作的批处理。存储过程可以由触发器其他存储过程以及Java等应用程序调用 使用存储过程的好处
代码封装保证了一定的安全性
代码复用
由于是预先编译因此具有很高的性能
创建存储过程
命令行中创建存储过程需要自定义分隔符
包含in 、out 、 inout 三种参数
给变量赋值都需要用select into 语句
每次只能给一个变量赋值不支持集合的操作
阿里巴巴Java开发手册中强制禁止使用存储过程。因为存储过程难以调试和扩展更没有移植性。
-- 创建存储过程
DROP PROCEDURE IF EXISTS proc_adder;
DELIMITER ;;
CREATE DEFINERrootlocalhost PROCEDURE proc_adder(IN a int, IN b int, OUT sum int)
BEGINDECLARE c int;if a is null then set a 0;end if;if b is null then set b 0;end if;set sum a b;
END
;;
DELIMITER ;-- 使用存储过程
set b5;
call proc_adder(2,b,s);
select s as sum;
8、触发器
触发器是一种与表操作有关的数据库对象当触发器所在表上出现指定事件时将调用该对象即表的操作事件触发表上的触发器的执行
使用触发器的优点
SQL触发器提供了另一种检查数据完整性的方法
SQL触发器可以捕获数据库层中业务逻辑中的错误
SQL触发器提供了另一种执行计划任务的方法。通过使用SQL触发器不必等待运行计划任务因为在对表中的数据进行更改之前或之后会自动调用触发器
SQL触发器对于审计表中数据的更改非常有用
使用触发器的缺点
SQL触发器只能提供扩展验证并且不能替换所有验证。必须在应用程序层中完成一些简单的验证
从客户端应用程序调用和执行SQL触发器是不可见的因此很难弄清楚数据库层中发生了什么
SQL触发器可能会增加数据库服务器的开销
创建触发器
CREATE TRIGGER trigger_name
trigger_time
trigger_event
ON table_name
FOR EACH ROW
BEGINtrigger_statements
END;
当触发器的触发条件满足时将会执行BEGIN和END之间的触发器执行动作
查看触发器
SHOW TRIGGERS;
删除触发器
DROP TRIGGER IF EXISTS trigger_insert_user;
