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  • 数据库设计中,树通常三种模型: 邻接模型:id, parent_id。parent_id指向父节点的id。 物化路径模型:记录完整的路径,与文件路径相似,需要id字段。 嵌套集合模型:从根开始给每个节点编号,对每条记录需要left_...

    数据库设计中,树通常三种模型:

    • 邻接模型:id, parent_id。parent_id指向父节点的id。
    • 物化路径模型:记录完整的路径,与文件路径相似,需要id字段。
    • 嵌套集合模型:从根开始给每个节点编号,对每条记录需要left_num,right_num字段。某节点的后代的left_num和right_num都会在该节点的left_num和right_num范围内。
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  • 数据库技术——概述(DB,DBMS,DBS区别) 数据库的发展 第一代:层次,网状数据库——上级指针指向下一级指针的方式 第二代:关系数据库技术——二维表的形式存储数据 第三代:新一代应用数据库——面向对象数据库,...
  • 数据库技术发展史

    千次阅读 2018-12-22 00:45:16
    数据库技术依据数据模型的进展可分为三个发展阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统,以及新一代的数据库大家族。 一、第一代数据库系统 层次和网状模型都是格式化模型。它们从体系结构、...

    数据库技术发展史

    数据模型是数据库系统的核心和基础。数据库技术依据数据模型的进展可分为三个发展阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统,以及新一代的数据库大家族。

    一、第一代数据库系统

    层次和网状模型都是格式化模型。它们从体系结构、数据库语言到数据存储管理均具有共同特征,是第一代数据库系统。
    第一代数据系统的代表:

    1. 1969年由IBM公司研制的层次模型数据库管理系统IMS。
    2. 美国数据库系统语言研究会(CODASYL)下属的数据库任务组(DBTG)对数据库方法进行了系统的研究和探讨,20世纪60年代提出的DBTG报告。DBTG所提的方法是基于网状结构的,是网状模型数据库的典型代表。

    第一代数据库系统的特点:

    1. 支持三级模式(外模式、模式、内模式)的体系结构。模式之间具有转换(或映射)功能。
    2. 用存储路径来表示数据之间的联系。这是是数据库系统和文件系统的主要区别之一。数据库不仅存储数据,而且存储数据之间的联系。数据之间的联系在层次和网状数据库系统中都是用存取路径来表示和实现的。
    3. 独立的数据定义语言。层次数据系统和网状数据库系统有独立的数据定义语言,用以描述数据库的三级模式以及相互映像。
    4. 导航的数据操纵语言。层次和网状数据库的数据查询和数据操纵语言是一次一个记录的导航式的过程化语言。

    导航式操纵语言的优点是按照预设的路径存取数据,效率高;缺点是编程繁琐,应用程序的可移植性交差,数据的逻辑独立性也较差。

    二、第二代数据库系统

    支持关系数据模型的关系数据库系统是第二代数据库系统。
    1970年,IMB公司的研究员提出了数据库的关系模型,开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究,为关系数据库技术奠定了理论基础。
    20世纪70年代是关系数据库理论研究和原型开发的时代。

    1. 奠定了关系模型的理论基础,给出了人们一致接受的关系模型的规范说说明。
    2. 研究了关系数据语言,包括关系代数、关系演算、SQL及QBE等,确立了SQL为关系数据库语言标准。
    3. 研制了大量的关系数据库管理系统原型,攻克了系统实现中查询优化、事务管理、并发控制、故障恢复等一系列关键技术。这不仅大大丰富了数据库管理系统实现技术和数据库理论,更促进了数据库的产业化。

    第二代关系数据库系统具有模型简单清晰、理论基础好、数据独立性强、数据库语言非过程化和标准化等特色。

    三、新一代数据库系统

    第一、二代数据库系统的数据模型虽然描述了显示世界数据的结构和一些重要的相互联系,但是仍然不能捕捉和表达数据对象所具有的丰富而重要的语义。
    新一代数据库系统以更丰富多样的数据模型和数据管理功能为特征,满足广泛复杂的新应用的要求。第三代DBMS应具有的三个基本特征(三条基本原则):

    1. 第三代数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理。
      除提供传统的数据管理服务外,第三代数据库系统将支持更加丰富的对象结构和规则,应集数据管理、对象管理和知识管理为一体。
    2. 第三代数据库必须保持或继承第二代数据库系统的技术。
      第三代数据库系统应继承第二代数据库系统已有的技术;保持第二代数据库系统的非过程化数据存取方式和数据独立性,这不仅能很好的支持对象管理和规则管理,而且能更好地支持原有的数据管理,支持多数用户需要的查询等。
    3. 第三代数据库必须对其他系统开放。
      数据库系统的开放行表现在支持数据库语言标准;在网络上支持标准网络协议;系统具有良好的可移植性、可连接性、可扩展性和可互操作性等。

    数据库管理技术的发展趋势

    数据、应用需求和计算机硬件技术是推动数据库发展的三个主要动力。

    一、数据管理技术面临的挑战

    随着数据获取手段的自动化、多样化与智能化,数据量越来越巨大,对于海量数据的存储和管理,要求系统具有高度的可扩展性和可伸缩性,以满足数据量不断增长的需要。传统的分布式数据库和冰箱数据库在可扩展性和可伸缩性方面明显不足。
    数据类型越来越多样和异构,从结构化数据扩展到文本、图形图像、音频、视频等多媒体数据,HTML、XML、网页等半结构化/非结构化数据,还有流数据、队列数据和程序数据等。传统数据库对半结构化/非结构化数据的存储、管理和处理能力十分有限。
    数据处理和应用的领域已经从OLTP为代表的事务处理扩展到OLAP分析处理,从数据仓库中结构化的海量历史数据的多维分析发展到对海量非结构化数据的复杂分析和深度挖掘;并且希望把数据仓库的结构化数据与互联网上的非结构数据结合起来进行分析挖掘,把历史数据与实时流数据结合起来进行处理。
    数据的海量异构、形式繁杂、高速增长、价值密度低等问题阻止了数据价值的创造。对数据的组织、检索和分析都是基础的挑战。
    计算机硬件技术是数据库系统的基础。当今计算机硬件体系结构的发展十分迅速,利用新的硬件技术来满足海量数据存储和管理的需求,一方面要对传统数据库的体现结构包括存取策略、存取方法、查询处策略、查询算法、事务管理等进行重新设计和开发,要研究和开发面向大数据分析的内存数据库系统;另一方面,针对大数据需求,以集群为特征的云存储称为大型应用的架构,研究与开发新计算平台上的数据管理技术与系统。

    二、数据管理技术的发展与展望

    传统的关系数据库在系统伸缩性、容错性和可扩展性方面难以满足海量数据的柔性管理需求,NoSQL技术顺应大数据发展的需要,蓬勃发展。
    NoSQL是指非关系型的、分布式的、不保证满足ACID特性的一类数据管理系统。它具有以下特点:

    1. 对数据进行划分,通过大量节点的并行处理获得高性能,采用的是横向扩展的方式。
    2. 方式对数据的ACID一致性约束,允许数据暂时出现不一致情况,接收最终一致性。它遵循BASE原则,是一种弱一致性约束框架。
    3. 对各个数据分区进行备份,应对节点可能的失败,提供系统可用性等。

    NoSQL技术依据存储模型可分为基于Key-Value存储模型、基于列分组存储模型、基于文档模型和基于图模型。分析型NoSQL技术的主要代表是MapReduce技术。MapReduce技术框架包含:高度容错的分布式文件系统,并行编辑模型和并行执行引擎。MapReduce并行编程模型的计算过程分解为Map和Reduce阶段。Map函数处理Key/Value对,产生一系列的中间Key/Value对;Reduce函数合并所有具有相同Key值的中间Key/Value对,计算最终结果。
    各类技术的互相借鉴、融合和发展是未来数据管理领域的发展趋势。

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  • 数据库学习】数据库总结

    万次阅读 多人点赞 2018-07-26 13:26:41
    1,数据库 1)概念 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 常见数据库管理系统有:Access、mysql、sql server 2)特点 ①数据库数据特点 永久存储、有组织...

    1,概念

    1)数据库

    数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
    数据库中存储的是数据及数据之间的关系。

    正常情况读写文件系统比数据库快一到两个数据级;
    数据库的查询,大量并发的时候可能最浪费时间的是connect和close。
    数据库的优势是体现的大量数据的查询、统计以及并发读写,不是在速度上。

    2)数据库数据特点

    永久存储、有组织、可共享。
    (数据的最小存取单位是数据项)

    3)数据库系统的特点

    ①数据结构化

    ②数据的共享性,冗余度,易扩充

    ③数据独立性高

    数据独立性包括:物理独立性和逻辑独立性
    a)物理独立性(外模式\模式映像):
    用户程序不需要了解,应用程序要处理的只是数据的逻辑结构,这样当数据的物理存储改变了,应用程序不用改变。
    b)逻辑独立性(模式\内模式映像):
    逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,即,当数据的逻辑结构改变时,用户程序也可以不变。
    逻辑数据独立性(logical data independence)是指概念模式改变,外模式和应用程序不变。在逻辑数据独立性里,数据的逻辑结构发生改变或存储关系的选择发生改变时用户不会受到影响。改变概念模式,例如增加和删除实体、增加和删除属性、增加和删除联系,不需要改变现有的外模式或重写应用程序。在DBMS中只需要修改视图的定义和映像来支持逻辑数据独立性。对用户来说,不再关心所做的修改是非常重要的。换句话说,模式经过逻辑重构之后,根据外模式构建的应用程序还是和从前一样工作。

    4)概念模型(E-R模型)

    ①概念

    概念模型的一种表示方法:实体联系方法,用E-R方法(E-R模型)来描述。
    概念模型是用于信息世界的建模,是一种信息模型,与具体的DBMS无关。且能满足用户对数据的处理要求,易于修改。
    概念模型与具体数据模型无关且容易向数据库模型转化。

    实体:举行表示
    属性:椭圆表示,并用直线与实体连接
    联系:菱形表示,用直线与实体连接,同时在边上标上联系的类型(1:1,1:n,m:n)。
    

    一个联系转化为一个关系模式,与该联系相连的各实体的码以及联系的属性转化为关系的属性,该关系的码则有三种情况:
    若联系为1:1,则每个实体的码均是该关系的后选码。
    若联系为1:n,则关系的码为n端实体的码。
    若联系为m:n,则关系的码为诸实体码的组合。

    数据库模式定义语言DDL(Data Definition Language):是用于描述数据库中要存储的现实世界实体的语言。一个数据库模式包含该数据库中所有实体的描述定义。这些定义包括结构定义、操作方法定义等。

    数据库逻辑设计: 将概念设计所得到的概念模型转换为某一具体的数据模型(层次、网状、关系、面向对象).

    5)关系完整性

    在关系模型中,关系完整性主要是指以下三方面:

    实体完整性

    所谓的实体完整性就是指关系(所谓的关系就是表)的主码不能取空值;
    比如学生表的主码通常是取学号为主码

    参照完整性

    是指参照关系中每个元素的外码要么为空(NULL),要么等于被参照关系中某个元素的主码;
    参照关系也称为外键表,被参照关系也称为主键表。

    用户定义的完整性

    指对关系中每个属性的取值作一个限制(或称为约束)的具体定义。比如 性别属性只能取”男“或”女“,再就是年龄的取值范围,可以取值0-130 ,但不能取负数,因为年龄不可能是负数。

    6)关系数据库规范化

    目地:使结构更合理,消除存储异常,使数据冗余尽量小,便于插入、删除和更新。
    原则:遵从概念单一化“一事一地”原则,即一个关系模式描述一个实体或实体间的一种联系。
    规范的实质:概念的单一化。
    规范化的方法:将关系模式投影分解成两个或两个以上的关系模式。

    2,依赖和范式

    1)依赖

    ①部分函数依赖

    设X,Y是关系R的两个属性集合,存在X→Y,若X’是X的真子集,存在X’→Y,则称Y部分函数依赖于X。

        举个例子:通过AB能得出C,通过A也能得出C,通过B也能得出C,那么说C部分依赖于AB。
    

    ②完全函数依赖

    设X,Y是关系R的两个属性集合,X’是X的真子集,存在X→Y,但对每一个X’都有X’!→Y,则称Y完全函数依赖于X。

        举个例子:通过AB能得出C,但是AB单独得不出C,那么说C完全依赖于AB.
    

    ③传递函数依赖

    设X,Y,Z是关系R中互不相同的属性集合,存在X→Y(Y !→X),Y→Z,则称Z传递函数依赖于X。

        举个例子:通过A得到B,通过B得到C,但是C得不到B,B得不到A,那么成C传递依赖于A
    

    ④多值依赖

    设R(U)是属性集U上的一个关系模式。X,Y,Z是U的子集,并且Z=U-X-Y。关系模式R(U)中多值依赖X→→Y成立,当且仅当对R(U)的任一关系r,给定的一对(x,z)值有一组Y的值,这组值仅仅决定于x值而与z值无关。

    举例:
    有这样一个关系 <仓库管理员,仓库号,库存产品号> ,假设一个产品只能放到一个仓库中,但是一个仓库可以有若干管理员,那么对应于一个 <仓库管理员,库存产品号>有一个仓库号,而实际上,这个仓库号只与库存产品号有关,与管理员无关,就说这是多值依赖。

    2)范式

    各个范式联系:
    5NF⊂4NF⊂BCNF⊂3NF⊂2NF⊂1NF

    ①1NF(满足最低要求的范式:字段不可再分,原子性)

    如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项,则R∈1NF。
    自我理解1NF就是无重复的列。
    如:(X1,X2)→X3,X2→X3 其中x3对x2部分依赖
    如:(X1,X2)→X3,X2→X4 其中有非主属性X4部分依赖于候选键{X1,X2},所以这个关系模式不为第二范式;又因为范式之间的关系满足1NF⊇2NF⊇3NF ⊇ BCNF,所以是第一范式。

    ②2NF(消除部分子函数依赖:一个表只能说明一个事物)

    若R∈1NF,且每一个非主属性完全函数依赖于码,则R∈2NF。
    即要求数据库表中的每个实例或行必须可以被唯一地区分。

    ③3NF(消除传递依赖,即消除非主属性对键的传递依赖:每列都与主键有直接关系,不存在传递依赖。任何非主属性不依赖于其它非主属性。)

    若R∈3NF,则每一个非主属性既不部分依赖于码,也不传递依赖于码。
    自我理解是:表中所有的数据元素不但要能唯一地被主键所标识,而且他们之间还必须相互独立,不存在其他的函数关系。

    ④BCNF(修正第三范式、扩充第三范式 消除主属性对键的传递依赖)

    所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖;
    所有主属性对每一个不包含它的码,也是完全函数依赖;
    没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。

    ⑤4NF

    关系模式R<U,F>∈1NF,如果对于R的每个非平凡多值依赖X->->Y(Y∉X),X都含有码,则称R<U,F>∈4NF

    3,数据库平台

    数据库管理系统(DBMS):是系统软件,是数据库系统的核心。
    常见数据库管理系统有:Access、mysql、sql server

    4,数据库语句

    SQL 语言是非过程化的语言,易学习。
    SQL语言具有两种使用方式:一种是在终端交互方式下使用,称为交互式SQL; 另一种是嵌入在高级语言的程序中使用,称为嵌入式SQL,而这些高级语言可以是C、PASCAL、COBOL等,称为宿主语言。

    1)基本对象

    关系数据库系统支持 三级模式结构,其概念模式、外模式和内模式中的基本对象有表、视图和索引。
    三级模式结构有效地组织、管理数据,提高了数据库的逻辑独立性和物理独立性。使数据库达到了数据独立性。

    ①模式(schema,逻辑模式)

    A.概念

    是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。是数据库系统模式结构的中间层,即不涉及数据的物理存储细节和硬件环境,也与具体的应用程序、开发工具及高级设计语言无关。
    模式是数据库数据在逻辑级上的视图,一个数据库只有一个模式。

    也用于区分一个 大项目中的各个小项目,这样若有相同名字的表的话, 不同模式不会发生冲突。相当于编程时的命名空间。
    如:
    一个公司的系统,分2个子系统,分别为财务系统和人力资源系统.
    这2个子系统, 共用一个数据库。
    那么 财务系统的表, 可以放在财务的模式(schema).
    人力资源系统的表,放在人力资源系统的模式里面。
    这2个子系统,能够互相访问对方的表。
    但是又不因为 表重名 的问题,影响对方。

    B.访问

    访问具体的一个表,可以由 4个部分组成
    分别为 服务器名, 数据库名,模式名,表名。

    对于访问本地的数据库:
    不指定模式名的话, 数据库默认使用dbo模式。
    (DBO是每个数据库的默认用户,具有所有者权限,即DbOwner )
    pg不指定模式的话默认使用public模式。

    C.操作

    --创建
    CREATE SCHEMA schema_name;
    

    ②外模式(子模式,用户模式)

    是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
    外模式通常是模式的子集,一个数据库可以有多个外模式,但一个应用程序只能有一个外模式。
    外模式是保证数据库安全性的一个有力措施:用户只能访问外模式的数据,其余数据不可见。

    ③内模式(存储模式)

    一个数据库只有一个内模式。
    内模式是数据物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方式。

    数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映像:
    外模式/模式映像(保证数据的逻辑独立性)
    模式/内模式映像(保证了物理独立性)

    ④表

    表分为临时表和永久表。

    临时表

    临时表存储在tempdb中(如下),当不再使用时会自动删除。

    IF OBJECT_ID('tempdb..#ownerAnnouce') IS NOT NULL
    

    根据进程独立,只有进程的拥有者有表的访问权限,其它用户不能访问该表;
    不同的用户进程,创建的临时表虽然“名字”相同,但是这些表之间相互并不存在任何关系;在SQLSERVER中,通过特别的命名机制保证临时表的进程独立性。

    临时表有两种类型:本地和全局。

    A.本地临时表

    名称以单个数字符号 (#) 打头;它们仅对当前的用户连接是可见的;当用户从 SQL Server 实例断开连接时被删除。

    B.全局临时表

    名称以两个数字符号 (##) 打头,创建后对任何用户都是可见的,当所有引用该表的用户从 SQL Server 断开连接时被删除。

    临时表优点

    真正的临时表利用了数据库临时表空间,由数据库系统自动进行维护,因此节省了表空间。并且由于临时表空间一般利用虚拟内存,大大减少了硬盘的I/O次数,因此也提高了系统效率。

    临时表的创建

    A. create table #临时表名
    B.select * into #临时表名 from 表名(永久表或临时表)

    ⑤视图

    A.概念

    视图是一张虚拟表,视图的字段是自定义的,视图只支持查询,查询数据来源于实体表。

    一般视图是只读的,在pg中通过添加规则可以进行视图的更新。从pg9.1开始,用户可以通过INSTEAD OF的触发器来实现视图更新。

    B.优缺点

    • 优点
      视图可以将多个复杂关联表提取信息,方便查询,但不能优化查询速度(调用视图查询时才进行动态检索数据)。
      即,如果你认为一个sql查询非常慢,为了优化它的速度把它建立成视图,这是不可取的,视图是每次调用的时候生成,并不是数据源变化就刷新数据,并不能提高检索效率。
    • 缺点
      视图就是临时表,即调即用,如果数据源没有任何变化,在反复调用中,临时表会缓存到内存中(SHOW STATUS LIKE ‘Qcache%’;),视图中不能创建索引,但视图可以基于索引生成 。

    C.场景

    1. 重用SQL语句;
    2. 简化复杂SQL操作(生成视图),重用查询且不需要知道基本查询细节。
    3. 保护数据。用户有表的部分权限。
    4. 更改数据格式和表示。视图可返回与底层表不同的表示和格式。

    D.操作

    --创建视图
    CREATE OR REPLACE VIEW view_name(studentName, studentAge)  --(studentName, studentAge) 可以去掉,加上是重命名列名
    AS 
    SELECT user_info.name, user_info.age from user_info;
    
    --删除视图
    DROP VIEW view_name;
    

    ⑥实体视图

    相对于普通的视图来说,实体化视图的不同之处在于实体化视图管理存储数据,占据数据库的物理空间。

    实体化视图的结果会保存在一个普通的数据表中,在对实体化视图进行查询的时候不再会对创建实体化视图的基表进行查询,而是直接查询实体化视图对应的结果表,然后通过定期的刷新机制来更新实体化视图表中的数据。

    demo

    -- 创建物化视图
    CREATE MATERIALIZED VIEW MAX_ID_MVIEW 
    AS
      SELECT PART_ID, MAX(ID)  MAX_ID
      FROM PART_DETAIL GROUP BY PART_ID;
      
    -- 如果刷新时不带CONCURRENTLY则无需创建唯一索引
    CREATE UNIQUE INDEX IDX_MAX_ID ON MAX_ID_MVIEW(PART_ID);
    
    -- 利用watch命令每120s刷新一次物化视图
    REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY MAX_ID_MVIEW; \watch 120
    

    作用

    1. 减轻网络负担:通过实体化视图将数据从一个数据库分发到多个不同的数据库上,通过对多个数据库访问来减轻对单个数据库的网络负担。
    2. 搭建分发环境:通过从一个中央数据库将数据分发到多个节点数据库,达到分发数据的目的。
    3. 复制数据子集:实体化视图可以进行行级/列级的筛选,这样可以复制需要的那一部分数据。
    4. 实体化视图是用于汇总,预计算,复制或分发数据的对象, 在大型的数据库中使用它可以提高涉及到的SUM,COUNT,AVG,MIN,MAX等的表的查询的速度。
    5. 物化视图的快速刷新采用了增量的机制,在刷新时,只针对基表上发生变化的数据进行刷新。因此快速刷新是物化视图刷新方式的首选。

    ⑦索引

    为了改变数据库的性能和可访问性所增加的一组辅助性数据。
    详细介绍见下文。

    2)数据结构创建及修改

    1>数据库操作

    --查看数据库
    show databases;
    --建库
    create database children;
    --删库
    drop database children;
    --调用数据库
    use children;
    

    2>表操作

    --pg建表
    CREATE TABLE if not exists public.stu_info(   --创建public模式下的表
        FOREIGN KEY (ID) REFERENCES people_info (ID),  --单个外键,一般情况下不建议增加这种强约束
        id int8 PRIMARY KEY,    --系统会自动为主键创建一个隐含的索引  primary key(Sno,Cno)组合主键
        address VARCHAR (255) UNIQUE NOT NULL,
        birthday TIMESTAMP NOT NULL,  
        age int default 15,  --默认值,影响后续插入值。但对旧数据没有影响。
       CONSTRAINT student2_pkey PRIMARY KEY (id),
       CONSTRAINT ck_age CHECK(age<18), --检查约束,约束某些字段需要满足的要求。NULL被认为满足条件。
       CONSTRAINT uk_tbl_unique_a_b unique(id ,address) --唯一约束。唯一键中可以写入任意多个NULL!即可以存在多组 1,null  
    )
    WITH (
      OIDS=FALSE
    );
    ALTER TABLE myschema.tb_test
      OWNER TO postgres;
    
    --重命名表
    alter table tableName RENAME TO newName;--pg
    

    i>指定默认值

    一般用于数据预置或create_time、update_time的自动录入。各个DBMS获得系统日期如下:

    DBMS函数/变量
    AccessNOW()
    DB2CURRENT_DATE
    MySQLCURRENT_DATE()
    OracleSYSDATE
    PostgreSQLCURRENT_DATE
    SQL ServerGETDATE()
    SQLitedate(‘now’)
    --修改默认值
    alter table tableName alter column age set DEFAULT 15;--pg
    --删除默认值
    alter table tableName alter column age drop DEFAULT 15;--pg
    

    ii>表约束

    表约束有:主键、外键、检查约束、唯一约束、非NULL约束。

    --添加主键(有些DBMS不允许在建表之后修改主键)
    ALTER TABLE tableName ADD PRIMARY KEY(fieldName) ; --fieldName在库中不能有重复数据
    --增加约束
    alter table tableName add check (age<16);--pg 增加检查约束,约束名为:tableName_age_check
    alter table tableName add constraint uk_tbl_unique_a_b unique (a,b);--pg 增加唯一约束
    alter table tableName alter column fieldName set NOT NULL;--pg 增加非空约束
    --删除约束
    alter table tableName drop constraint constraintName;--pg 根据约束名删除检查约束、唯一约束
    alter table tableName alter column fieldName drop NOT NULL;--pg 删除非空约束(非空约束没有约束名)
    

    iii>修改表字段

    --增加列\添加一个字段
    alter table tableName add column columnName varchar(30) default 'a' not null; --column 可加可不加
    --删除列(会连同字段上的约束一并删除)
    alter table tableName drop column columnName; --column 可加可不加
    --修改列名:
    alter table tableName rename column fieldName TO fieldNameNew;--pg、oracle中
    exec sp_rename '[表名].[列名]‘,’[表名].[新列名]'--在sqlserver
    ALTER TABLE 表名 CHANGE 列名 新列名 列类型--mysql
    
    --修改字段类型或长度:
    alter table tableName modify column 字段名 类型;
    alter table tableName alter column fieldName TYPE text;--pg修改字段数据类型。仅在当前数据都可以隐式转换为新类型时才可以执行成功
    --将NAME最大列宽增加到10个字符
    ALTER TABLE CARD ALTER COLUMN NAME varchar(10) 
    
    

    3)数据查询

    数据库处理一个查询的步骤:
    客户端连接->查询缓存->解析器->预处理器->查询优化器->查询执行引擎->数据

    1. 客户端发送一条查询给服务器;
    2. 服务器先会检查查询缓存query cache,如果命中了缓存,则立即返回存储在缓存中的结果。否则进入下一阶段;
    3. 服务器端进行SQL解析parsing、预处理transition,再由优化器optimization生成对应的执行计划;
    4. 根据优化器生成的执行计划,调用存储引擎的API来执行分布distribution查询;
    5. 将结果返回给客户端。
    

    1>简单查询

    select * from student;
    select 1+2; #当表达式与表列无关时,在pg和mysql中不适用“from tableName”
    

    拼接查询:
    Access和 SQL Server使用 + 号。DB2、Oracle、PostgreSQL、SQLite和Open Office Base 使用 ||。

    select label || '_' || id from user_info;  --结果:abc_1
    

    2>条件查询

    功能表达举例备注
    等于=
    不等于<>!=
    空值is null,is not nullselect * from student where class is not null;
    确定集合,ininnot inselect * from student where age not in(21,23);在sql标准中仅支持100个以内的占位符作为查询参数。根据数据库不同,对in的参数和长度有不同的限制,否则会直接报错。
    确定范围between and , not between and
    模糊查询like ,not likeselect * from student where name like '%丽%';’ %代表任意长度(可为0)的字符串;_(下划线):代表任意单个字符。(汉字代表2个字符,所以一个汉字用两个下划线);\为转义字符

    select出的别名是否可以作为where查询条件?不能,因为执行计划中where在selectz之前。如:select label a from asset_field where a = '分类'

    3>排序查询

    非排序查询的数据顺序:pg默认返回数据的顺序是插入表的数据顺序。

    # 单个排序:
    select name,age from student order by age desc; # 默认为asc:升序排列。desc:降序排序。
    
    #多重排序:
    order by 字段5,字段6 asc  //先按字段5排序,再按字段6排序
    

    4>case when then查询

    --简单case函数
    case sex
      when '1' then '男'
      when '2' then '女’
      else '其他' end
    --case搜索函数
    case when sex = '1' then ''
         when sex = '2' then ''
         else '其他' end  
    

    应用:

    select (case sex
    		  when '1' then '男'
    		  when '2' then '女’
    		  else '其他' end)sex from student where class = 11;
    

    5>where、group by、having

    大部分的where都可以背having代替,不同的是where过滤行,而having过滤分组,用在group by之后。(where在分组前过滤,having在分组后过滤)

    select class,avg(age) as age from student 
    group by class 
    having avg(age)>23 /*要求平均年龄大于23*/
    

    where肯定在group by 之前
    where后的条件表达式里不允许使用聚合函数,而having可以。

    6> 函数

    聚合函数

    avg平均数,同min(age)、max(age)、sum(age)

    select avg(age)  as age from student group by class order by age desc; 
    

    count

    select count(class)from student;
    /*数量 因为使用了92标准,所以null不计入count*/
    count(*) 跟count(1) 的结果一样,返回记录的总行数,都包括对NULL 的统计,
    count(column) 是不包括NULL 的统计。
    

    distinct

    select distinct(class)from student;/*去重复,出现所有不同的内容*/
    select count(distinct(class)) from student;
    

    其它

    LEFT(“123456789”,LEN(“数据库”))/*分两步运算,第一步是运算LEN函数,结果是3。第二步针对123456789这个字符从左边开始连续取三个数*/
    
    select top 100 * from student where no=11;/*显示前100行*/
    select isnull(name,'无') as name,age,class from student;/*isnull之后就无列名了 用as给列重命名*/
    select name,age,class,'the name is' + name as introduce from student;/*用加号形成一个自定义列*/
    

    7>SQL-92 规则

    是数据库的一个标准。以下代码 写在存储过程前面,表示遵从SQL-92 规则。
    SQL-92 标准要求在对空值进行等于 (=) 或不等于 (<) 比较时取值为 FALSE。

    SET ANSI_NULLS ON
    GO
    SET QUOTED_IDENTIFIER ON
    GO
    

    SET ANSI_NULLS ON
    即使 column_name 中包含空值,使用 WHERE column_name = NULL 的 SELECT 语句仍返回零行。
    即使 column_name 中包含非空值,使用 WHERE column_name < NULL 的 SELECT 语句仍会返回零行。

    SET QUOTED_IDENTIFIER ON
    为ON:标识符可以由双引号分隔,而文字必须由单引号分隔。
    为OFF:标识符不可加引号。

    8>多层查询 EXISTS

    如果内层查询语句查询到符合条件的记录,就返回一个真值(true),否则,将返回
    一个假值(false)。

    SELECT * FROM employee
    WHERE EXISTS
    (SELECT d_name FROM department WHERE d_id=1003);
    

    同理还有:NOT EXISTS。

    9>关联查询、联结(JOIN)表

    关系数据库设计中表的设计是把信息分解成多个表,一类数据一个表,各表通过某些共同的值相互关联。
    一般情况下我们不建议建立外键这种强关联的关联信息。

    可伸缩(scale)
    能够适应不断增加的工作量而不失败。关系数据库的可伸缩性远远优于非关系数据库。

    注意:

    1. 联结的表越多效率越低。
    2. SQL本身不限制联结表的数目,但DBMS有最大数目限制。
    3. 一般情况下,联结查询比子查询快,实际应用中应该尝试两种方法看哪种快。
    JSON类型说明备注
    JOIN如果表中有至少一个匹配,则返回行INNER已省略。外联结比内联结返回的行数多(还包括没有关联的行)
    LEFT JOIN即使右表中没有匹配,也从左表返回所有的行OUTER已省略
    RIGHT JOIN即使左表中没有匹配,也从右表返回所有的行OUTER已省略
    FULL JOIN只要其中一个表中存在匹配,就返回行OUTER已省略

    luo_persons表:

    id_plast_namefirst_nameaddresscity

    luo_orders表:

    id_oorder_noid_p

    要求输出:谁订购了产品,并且他们订购了什么产品?

    ①联表查询(等值联结,equijoin)

    SELECT
    	a.last_name, a.first_name, b.order_no
    FROM
    	luo_persons a,
    	luo_orders b 
    WHERE
    	a.id_p = b.id_p	
    

    ②join查询(内联结,inner join, 推荐)

    /*(推荐)等值联结明确指定联结类型可转换为inner join

    SELECT
    	last_name,
    	first_name,
    	order_no 
    FROM
    	luo_persons
    	INNER JOIN luo_orders ON luo_persons.id_p = luo_orders.id_p
    

    ③union查询(复合查询、并查询)

    UNION 操作符用于合并两个或多个 SELECT 语句的结果集。

    注意:

    1. UNION 内部的 SELECT 语句必须拥有相同数量的列、表达式或聚集函数。列也必须拥有相似的数据类型(可以不完全相同,但是可以互相转换)。同时,每条 SELECT 语句中的列的顺序必须相同。
    2. 默认地,UNION 操作符选取不同的值。如果允许重复的值,请使用 UNION ALL。
    3. UNION能组合的最大语句数目限制需要查询具体的DBMS文档。
    	select id_p from luo_persons 
    	union 
    	SELECT id_p from luo_orders
    

    某些DBMS中还支持其它类型的UNION:

    1. EXCEPT(或MINUS):检索在第一个表中存在而在第二个表中不存在的行;
    2. INTERSECT:检索两个表中都存在的行。

    4)数据更新

    ①数据插入

    i> insert

    insert into tableName(no,name) values'1','kate');
    --按表中列的顺序,但如果表结构发生了变化那么对应 sql也要改。不推荐
    insert into product values('001','001','N','N');
    

    有自增长主键(id)的插入:
    i>可以把id的值设置为null或者0,这样mysql会自己做处理
    ii>手动指定需要插入的列,不插入这一个字段的数据!

    ii> insert select

    将select结果插入表中,一般用于可重复执行的sql。
    注:
    1.insert select语句中,如果select返回多行,那么会insert多行数据。

    INSERT INTO "public"."vendors"("vend_name", "vend_id") select 'vend_name1', 1 
    WHERE NOT EXISTS (select 1  FROM "public"."vendors" WHERE vend_id = 1);
    

    iii> select into

    1. SELECT INTO 语句从一个表中选取数据,然后把数据插入另一个表中。
    2. SELECT INTO 语句常用于创建表的备份复件或者用于对记录进行存档。
    3. select into 可以从多个表中检索数据,但只能插入到一个表中。

    函数里面,把一个查询出来的值存入临时变量:

    SELECT LastName,FirstName
    INTO _lName,_fName  FROM Persons
    

    也可以存入临时表中:

    SELECT *
    INTO Persons_backup
    FROM Persons
    

    ②数据修改

    update tableName set name = 'Tom' where name='kate';
    update tableName set age = age + 1;
    

    5)数据删除

    删除表中几行:

    DELETE FROM Person WHERE LastName = 'Wilson' 
    

    删除表中所有行,保留表、不释放空间。所删除的每行记录都会进日志,可以回滚。

    DELETE FROM table_name
    

    删除表:删除内容和定义,释放空间

    drop table user;    
    DROP TABLE IF EXISTS "public"."role_relation"; 可重复执行sql
    

    删除表中所有数据,保留表、同时释放空间(速度比delete快,但是无法撤回,日志里面只记录页释放):

    truncate table book;
    

    truncate是DDL语句(Data Definition,数据定义语句),相当于用重新定义一个新表的方法把原表的内容直接丢弃了,所以执行起来很快。delete语句是DML语句(Data Manipulation,数据操作语句),把数据一条一条的删除,所以删除多行数据执行较慢。

    6)其他注意

    ①加中括号

    列名、表名、存储过程名、函数名等都可以按需要加中括号。防止某些关键字在应用中引起歧义。

    select [select] from 表名;
    

    7)数据库授权

    ①授权GRANT

        GRANT <权限>
        ON <对象类型>  <对象名>
        TO <用户>
        [WITH GRANT OPTION]  // 如果指定了WITH GRANT OPTION子句,则获得某种权限的用户还可以把这种权限再授予其他用户,允许用户传递权限,但是不允许循环授权。
    

    举例:

    例1:把查询Student表的权限授给用户U1
    GRANT SELECT
    ON TABLE Student
    TO U1;
    
    例2:把全部操作权限授予用户U2和U3
    GRANT ALL PRIVILEGES
    ON TABLE Student,Course
    TO U2,U3;
    
    例3:把查询权限授予所有用户
    GRANT SELECT
    ON TABLE SC
    TO PUBLIC;
    

    ③权限的收回 REVOKE

    REVOKE <权限>
    ON <对象类型>  <对象名>
    FROM <用户>
    

    举例:

    例6:收回所有用户对表sc的查询权限
    REVOKE SELECT
    ON TABLE SC
    FROM PUBLIC;
    

    ③对用户模式的授权

    由DBA(数据库管理员,Database Administrator,简称DBA)在创建用户时实现。

    CREATE USER <username>
    [WITH] [DBA|RESOURCE|CONNECT]
    

    只有系统的超级用户才有权创建一个新的数据库用户
    新创建的用户有三种权限:DB,|RESOURCE,CONNECT

    ④数据库角色创建及授权

    CREATE ROLE <角色名>
    

    给角色授权:

    GRANT <权限>
    ON <对象类型>  对象名
    TO <角色>
    

    将一个角色授予其他的角色或用户

    GRANT <角色1>
    TO <角色3>
    [WITH ADMIN OPTION]//如果指定了WITH ADMIN OPTION 子句,则获得某种权限的角色或用户还可以把这种权限再授予其他角色
    

    角色权限的收回

    REVOKE <权限>
    ON <对象类型>  <对象名>
    FROM <角色>
    

    ⑤DENY 拒绝账户访问

    在安全系统中创建一项,以拒绝给当前数据库内的安全帐户授予权限并防止安全帐户通过其组或角色成员资格继承权限。

    DENY { ALL | statement [ ,...n ] }
    TO security_account [ ,...n ]
    

    和授权区别:
    不授权是没有权限,但是如果这个用户属于某个角色,这个角色有了权限,那么这个用户可以从角色继承这个权限。如果选择了deny,即使这个用户属于某个具有权限的角色,他也没有权限。

    8)数据类型

    ①uniqueidentifier

    可存储16字节的二进制值,其作用与全局唯一标记符(GUID)一样。GUID是唯一的二进制数:世界上的任何两台计算机都不会生成重复的GUID值。GUID主要用于在用于多个节点,多台计算机的网络中,分配必须具有唯一性的标识符。

    9)函数

    ①OBJECT_ID

    A. 返回指定对象的对象 ID

    USE master;
    GO
    SELECT OBJECT_ID(N'AdventureWorks.Production.WorkOrder') AS 'Object ID';
    GO
    

    B. 验证对象是否存在

    USE AdventureWorks;
    GO
    IF OBJECT_ID (N'dbo.AWBuildVersion', N'U') IS NOT NULL
    DROP TABLE dbo.AWBuildVersion;
    GO
    

    N是显式的将非unicode字符转成unicode字符,它来自 SQL-92 标准中的 National(Unicode)数据类型,用于扩展和标准化,在这里可以不用,写作object_id(PerPersonData)。

    10)SQL中的借书经典案例

    ①问题描述

    本题用到下面三个关系表:
    CARD 借书卡。 CNO 卡号,NAME 姓名,CLASS 班级
    BOOKS 图书。 BNO 书号,BNAME 书名, AUTHOR 作者,PRICE 单价,QUANTITY 库存册数
    BORROW 借书记录。 CNO 借书卡号,BNO 书号,RDATE 还书日期

    备注:限定每人每种书只能借一本;库存册数随借书、还书而改变。

    要求1. 写出建立BORROW表的SQL语句,要求定义主码完整性约束和引用完整性约束。

    CREATE TABLE BORROW(
        CNO int FOREIGN KEY REFERENCES CARD(CNO),
        BNO int FOREIGN KEY REFERENCES BOOKS(BNO),
        RDATE datetime,
        PRIMARY KEY(CNO,BNO)) 
    

    要求2. 找出借书超过5本的读者,输出借书卡号及所借图书册数。

    SELECT CNO,借图书册数=COUNT(*)
    FROM BORROW
    GROUP BY CNO
    HAVING COUNT(*)>5
    

    要求3. 查询借阅了"水浒"一书的读者,输出姓名及班级

    CARD 借书卡。 CNO 卡号,NAME 姓名,CLASS 班级
    BOOKS 图书。 BNO 书号,BNAME 书名, AUTHOR 作者,PRICE 单价,QUANTITY 库存册数
    BORROW 借书记录。 CNO 借书卡号,BNO 书号,RDATE 还书日期

    SELECT * FROM CARD c
    WHERE EXISTS(
        SELECT * FROM BORROW a,BOOKS b 
        WHERE a.BNO=b.BNO
            AND b.BNAME=N'水浒'
            AND a.CNO=c.CNO) 
    

    要求4. 查询过期未还图书,输出借阅者(卡号)、书号及还书日期。

    SELECT * FROM BORROW 
    WHERE RDATE<GETDATE() 
    

    要求5. 查询书名包括"网络"关键词的图书,输出书号、书名、作者。

    SELECT BNO,BNAME,AUTHOR FROM BOOKS
    WHERE BNAME LIKE N'%网络%' 
    

    N’string’ 表示string是个Unicode字符串

    要求6. 查询现有图书中价格最高的图书,输出书名及作者。

    SELECT BNO,BNAME,AUTHOR FROM BOOKS
    WHERE PRICE=(
        SELECT MAX(PRICE) FROM BOOKS) 
    

    要求7. 查询当前借了"计算方法"但没有借"计算方法习题集"的读者,输出其借书卡号,并按卡号降序排序输出。

    SELECT a.CNO
    FROM BORROW a,BOOKS b
    WHERE a.BNO=b.BNO AND b.BNAME=N'计算方法'
        AND NOT EXISTS(
            SELECT * FROM BORROW aa,BOOKS bb
            WHERE aa.BNO=bb.BNO
                AND bb.BNAME=N'计算方法习题集'
                AND aa.CNO=a.CNO)
    ORDER BY a.CNO DESC 
    

    要求8. 将"C01"班同学所借图书的还期都延长一周。

    UPDATE b SET RDATE=DATEADD(Day,7,b.RDATE)
    FROM CARD a,BORROW b
    WHERE a.CNO=b.CNO
        AND a.CLASS=N'C01' 
    
    DATEADD(datepart,number,date)  
    date 参数是合法的日期表达式。number 是您希望添加的间隔数;对于未来的时间,此数是正数,对于过去的时间,此数是负数。
    

    要求9. 从BOOKS表中删除当前无人借阅的图书记录。

    DELETE FROM BOOKS a
    WHERE NOT EXISTS(
        SELECT * FROM BORROW
        WHERE BNO=a.BNO) 
    

    要求11.在BORROW表上建立一个触发器,完成如下功能:如果读者借阅的书名是"数据库技术及应用",就将该读者的借阅记录保存在BORROW_SAVE表中(注ORROW_SAVE表结构同BORROW表)。

    CREATE TRIGGER TR_SAVE ON BORROW
    FOR INSERT,UPDATE
    AS
    IF @@ROWCOUNT>0
    INSERT BORROW_SAVE SELECT i.*
    FROM INSERTED i,BOOKS b
    WHERE i.BNO=b.BNO
        AND b.BNAME=N'数据库技术及应用' 
    

    要求13.查询当前同时借有"计算方法"和"组合数学"两本书的读者,输出其借书卡号,并按卡号升序排序输出。

    SELECT a.CNO
    FROM BORROW a,BOOKS b
    WHERE a.BNO=b.BNO
        AND b.BNAME IN(N'计算方法',N'组合数学')
    GROUP BY a.CNO
    HAVING COUNT(*)=2
    ORDER BY a.CNO DESC
    

    5,索引

    6,关系运算

    1)集合运算符

    并(∪)、差(-)、交(∩)、笛卡尔积(×)

    笛卡尔积(直积):表示为X × Y,第一个对象是X的成员而第二个对象是Y的所有可能有序对的其中一个成员。
    例如,A={a,b}, B={0,1,2},则
    A×B={(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}
    

    2)专门的关系运算符

    ①选择(限制、σ)

    在关系R中选择满足给定条件的诸元组。

    ②投影(π)

    关系R上的投影是从R中选择出若干属性列组成新的关系。
    这里写图片描述
    投影之后可既改变行,又改变元组的数量。

    ③连接(θ连接、⋈)

    从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。(连接由乘积(笛卡尔积)、选择、投影组成)
    分为等值连接(=)、自然连接(要求比较的分量是相同的属性组,并在结果中把重复的属性列去掉)。
    这里写图片描述

    ④除运算(➗)

    RS÷S的意义就是:“在R和S的联系RS中,找出与S中所有的元组有关系的R元组”。

    3)算术比较符

    4)逻辑运算符

    非与或

    7,数据库完整性

    1)实体完整性

    主键唯一且不为空。

    2)参照完整性

    不允许修改外码
    级连操作:当删除或修改被参照表时,同时删除或修改参照表中的不一致元祖。

    3)用户定义的完整性

    4)触发器(Trigger)

    是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程。一旦定义,任何用户对标的增删改操作均由服务器自动激活相应触发器,在DBMS核心层进行集中的完整性控制。

    8,存储过程(Stored Procedure)

    1)概念

    存储过程是一组为了完成特定功能的SQL 语句集,存储在数据库中,经过第一次编译后再次调用不需要再次编译,用户通过指定存储过程的名字并给出参数(如果该存储过程带有参数)来执行它。

    2)优点

    ①执行效率高

    存储过程因为SQL 语句已经预编译过了,因此运行的速度比较快。

    ②降低了客户机和服务器之间的通信

    存储过程在服务器端运行,减少客户端的压力。
    减少网络流量,客户端调用存储过程只需要传存储过程名和相关参数即可,与传输SQL 语句相比自然数据量少了很多。

    ③方便实施企业规则(提高了可维护性、安全性)

    可以把企业规则的运算程序写成存储过程放入数据库服务器中,由RDBMS管理,既有利于集中控制,又能够方便地进行维护。
    当用户规则发生变化时,只要修改存储过程,无须修改其他应用程序。

    允许模块化程序设计,就是说只需要创建一次过程,以后在程序中就可以调用该过程任意次,类似方法的复用。
    增强了使用的安全性,充分利用系统管理员可以对执行的某一个存储过程进行权限限制,从而能够实现对某些数据访问的限制,避免非授权用户对数据的访问,保证数据的安全。程序员直接调用存储过程,根本不知道表结构是什么,有什么字段,没有直接暴露表名以及字段名给程序员。

    ④安全性高

    可设定只有某些用户才具有对指定存储过程的使用权。

    3)缺点

    调试麻烦(至少没有像开发程序那样容易),可移植性不灵活(因为存储过程是依赖于具体的数据库)。

    4)场景

    当一个事务涉及到多个SQL语句时或者涉及到对多个表的操作时就要考虑用存储过程;
    当在一个事务的完成需要很复杂的商业逻辑时(比如,对多个数据的操作,对多个状态的判断更改等)要考虑;还有就是比较复杂的统计和汇总也要考虑,但是过多的使用存储过程会降低系统的移植性。

    sql尽量放在存储过程中。
    面对大量数据,用orcle比sql server稳定。

    5)代码

    ①创建

    use test1
    set ansi_nulls on
    go
    set quoted_identifier on
    go
    create procedure procedure_student
    	-- add the parameters for the stored procedure here
    	@gradeid int,
    	@gradename varchar(10) --传入的参数
    as
    begin
    	--计算内容
    end
    go
    

    ②执行

    exec dbo.procedure_student 1,'g'
    

    9,数据库恢复技术

    1)事务

    10,并发控制

    为了保证事务的隔离性和一致性,DBMS需要对并发操作进行正确调度。

    1)并发操作带来的数据不一致性

    ①更新丢失

    ②读“脏”数据

    事务T1修改数据,T2读取数据,T1由于某种原因被撤销,则数据修改回原值,但T2读取的数据是之前修改的数据,即脏数据、不正确的数据。

    ③不可重复读

    事务T1读数据后,T2修改了数据,T1无法再现上一次读取的结果。

    ④幻读

    事务T1读数据后,T2新增或者删除了数据,T1无法再现上一次读取的结果。

    2)并发控制技术

    悲观锁:封锁
    乐观锁:版本号、时间戳

    3)封锁分类(悲观锁)

    ①共享锁(S锁、读锁)

    (读取)操作创建的锁。其他用户可以并发读取数据,但任何事物都不能获取数据上的排它锁,直到已释放所有共享锁。
    若事务T对数据对象A加上S锁,则事务T只能读A;其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S锁。这就保证了其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

    ②排它锁(X锁、写锁,eXclusive lock)

    若事物T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。它防止任何其它事务获取资源上的锁,直到在事务的末尾将资源上的原始锁释放为止。

    ③更新锁(U锁)

    用来预定要对此页施加X锁,它允许其他事务读,但不允许再施加U锁或X锁;当被读取的页将要被更新时,则升级为X锁;U锁一直到事务结束时才能被释放。

    4)封锁问题

    ①活锁

    i>饥饿

    考虑一台打印机分配的例子,当有多个进程需要打印文件时,系统按照短文件优先的策略排序,该策略具有平均等待时间短的优点,似乎非常合理,但当短文件打印任务源源不断时,长文件的打印任务将被无限期地推迟,导致饥饿以至饿死。

    ii>活锁概念

    与饥饿相关的另外一个概念称为活锁,在忙式等待条件下发生的饥饿,称为活锁。

    a)忙式等待:不进入等待状态的等待。
    b)阻塞式等待:进程得不到共享资源时将进入阻塞状态,让出CPU 给其他进程使用。
    c)忙等待和阻塞式等待的相同之处:
    在于进程都不具备继续向前推进的条件,不同之处在于处于忙等待的进程不主动放弃CPU,尽管CPU 可能被剥夺,因而是低效的;而处于阻塞状态的进程主动放弃CPU ,因而是高效的。

    iii>举例

    事务T1请求封锁R,T2请求封锁R,T3请求封锁R……
    T1释放R之后,系统批准了T3的请求,然后是T4……请求,T2可能永远等待下去。(在整个过程中,事务T2 在不断的重复尝试获取锁R)。

    iv>与死锁区别

    活锁的时候,进程是不会阻塞的,这会导致耗尽CPU 资源,这是与死锁最明显的区别。
    处于活锁的实体是在不断的改变状态,所谓的“活”, 而处于死锁的实体表现为等待;活锁有一定几率解开,而死锁是无法解开的。

    v>避免方式

    采用先来先服务策略。

    ②死锁

    i>概念

    是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去,此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。

    ii>举例

    T1请求封锁R1,T2请求封锁R2,然后T1又请求封锁R2,T1一直等待T2释放R2,此时,T2请求封锁R1,T2将一直等待T1释放R1。

    iii>死锁原因

    在数据库中,产生死锁的原因主要是:
    两个或多个事务都已封锁了一些数据对象,然后又都请求其他事务已封锁的数据对象,从而出现死等待。

    产生死锁的四个必要条件:
    (1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
    (2) 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
    (3) 不可剥夺条件: 进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
    (4) 环路等待条件: 若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
    只要系统发生了死锁,这些条件必然成立,而只要上述条件之一不满足,就不会发生死
    锁。

    iv>死锁预防

    预防死锁的发生只需破坏死锁产生的四个必要条件之一即可。

    1. 破坏互斥条件
      如果允许系统资源都能共享使用,则系统不会进入死锁状态。但有些资源根本不能同时访问,如打印机等临界资源只能互斥使用。所以,破坏互斥条件而预防死锁的方法不太可行,而且在有的场合应该保护这种互斥性。
    2. 破坏不剥夺条件
      当一个已保持了某些不可剥夺资源的进程,请求新的资源而得不到满足时,它必须释放已经保持的所有资源,待以后需要时再重新申请。这意味着,一个进程已占有的资源会被暂时释放,或者说是被剥夺了,或从而破坏了不可剥夺条件。
      该策略实现起来比较复杂,释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效,反复地申请和释放资源会增加系统开销,降低系统吞吐量。这种方法常用于状态易于保存和恢复的资源,如CPU 的寄存器及内存资源,一般不能用于打印机之类的资源。
    3. 破坏请求和保持条件
      釆用预先静态分配方法,即进程在运行前一次申请完它所需要的全部资源,在它的资源未满足前,不把它投入运行。一旦投入运行后,这些资源就一直归它所有,也不再提出其他资源请求,这样就可以保证系统不会发生死锁。
      这种方式实现简单,但缺点也显而易见,系统资源被严重浪费,其中有些资源可能仅在运行初期或运行快结束时才使用,甚至根本不使用。而且还会导致“饥饿”现象,当由于个别资源长期被其他进程占用时,将致使等待该资源的进程迟迟不能开始运行。
    4. 破坏环路等待条件
      为了破坏循环等待条件,可釆用顺序资源分配法。首先给系统中的资源编号,规定每个进程,必须按编号递增的顺序请求资源,同类资源一次申请完。也就是说,只要进程提出申请分配资源Ri,则该进程在以后的资源申请中,只能申请编号大于Ri 的资源。
      这种方法存在的问题是,编号必须相对稳定,这就限制了新类型设备的增加;尽管在为资源编号时已考虑到大多数作业实际使用这些资源的顺序,但也经常会发生作业使甩资源的顺序与系统规定顺序不同的情况,造成资源的浪费;此外,这种按规定次序申请资源的方法,也必然会给用户的编程带来麻烦。

    都不好用,一般采用死锁的诊断和解除。

    v>死锁的诊断和解除

    a)超时法
    如果一个事务等待时间超时,则认为发生死锁。(可能误判)
    b)事务等待图法
    事务等待图是一个有向图,反映了事务的等待情况。如果图中出现回路,就表示出现了死锁。

    处理方案是:选择一个处理代价最小的事务,将其撤销并释放所有锁。
    a) 从死锁进程处剥夺资源
    b) 终止部分或全部进程

    5) 两段锁协议(Two-Phase Locking――2PL)

    两段锁协议规定所有的事务应遵守的规则:
    ① 在对任何数据进行读、写操作之前,首先要申请并获得对该数据的封锁。
    ② 在释放一个封锁之后,事务不再申请和获得其它任何封锁。
    即事务的执行分为两个阶段:
    第一阶段是获得封锁的阶段,称为扩展阶段。
    第二阶段是释放封锁的阶段,称为收缩阶段。

    定理:若所有事务均遵守两段锁协议,则这些事务的所有交叉调度都是可串行化的。
    对于遵守两段协议的事务,其交叉并发操作的执行结果一定是正确的。值得注意的是,上述定理是充分条件,不是必要条件。一个可串行化的并发调度的所有事务并不一定都符合两段锁协议,存在不全是2PL的事务的可串行化的并发调度。
    同时我们必须指出,遵循两段锁协议的事务有可能发生死锁。

    此时事务T1 、T2同时处于扩展阶段,两个事务都坚持请求加锁对方已经占有的数据,导致死锁。
    为此,又有了一次封锁法。一次封锁法要求事务必须一次性将所有要使用的数据全部加锁,否则就不能继续执行。因此,一次封锁法遵守两段锁协议,但两段锁并不要求事务必须一次性将所有要使用的数据全部加锁,这一点与一次性封锁不同,这就是遵守两段锁协议仍可能发生死锁的原因所在。

    11,常见图

    DFD 数据流图(Data Flow Diagram):
    这里写图片描述
    ER图 实体-联系图(Entity-Relationship Diagram)
    这里写图片描述

    12,数据库连接:JDBC与JdbcTemplate

    13,数据库安全

    1)SQL注入

    ①概念

    在SQL 语句在拼接的情况下,用户输入为一部分sql语句。

    ②解决方法

    i> 对特殊字符进行过滤、转义或者使用预编译的sql 语句绑定变量

    SQL执行时,2种方式:
    ①字符串处理(拼接),然后执行SQL
    用户输入的时候,可以通过输入sql语句来进行SQL注入。
    ②传参,执行SQL -->交给SQL引擎**(推荐)**
    用prepareStatement,参数用set 方法进行填装。

    String sql= "insert into userlogin values(?,?)";
    PreparedStatement ps=conn.prepareStatement(sql);
    for(int i=1;i<100;i++){
    ps.setInt(1, i);
    ps.setInt(2, 8888);
    ps.executeUpdate();
    ps.close();
    conn.close();
    

    ii> 当sql 语句运行出错时,不要把数据库返回的错误信息全部显示给用户,以防止泄漏服务器和数据库相关信息

    iii>检查变量的数据类型和格式

    只要是有固定格式的变量,在SQL 语句执行前,应该严格按照固定格式去检查,确保变量是我们预想的格式,这样很大程度上可以避免SQL 注入攻击。
    例如:对于where id={$id}这种形式,数据库里所有的id 都是数字,那么就应该在SQL 被执行前,检查确保变量id 是int 类型。

    iv>所有的SQL 语句都封装在存储过程中

    所有的SQL 语句都封装在存储过程中,这样不但可以避免SQL 注入,还能提高一些性能。

    14,分布式数据库

    1)概念

    分布式数据库是一个物理上分散的而逻辑上集中的数据集。
    它有三大特点: 数据分布性 逻辑关联性 站点自治性

    2)五个基本原则

    ①资源的重复性
    指分布式系统中硬件,软件以及数据的冗余配置。
    ②物理上的分布性
    从硬件,软件以及数据上看都是相互独立地分布。
    ③高层操作系统(或者分布式操作系统)
    高层操作系统负责对分布性的资源进行统一的控制,它使一个简单的硬件堆积转变为一个统一协调的工作系统。
    ④系统的透明性
    透明性是分布式系统的灵魂,实现不同层次的透明性是分布式系统必须解决的关键问题之一。
    ⑤协作的自治性
    每一节点都是一个完整的处理系统,同时又是合作的。 简而言之:分布式系统是一个多节点的,处理或数据分布的,在统一下提高综合处理能力的协作体。

    3)待解决问题

    不完整系统状态信息
    时间延迟
    通信的代价
    负载均衡

    4)分类(从控制方式角度)

    ①紧耦合式DDBMS

    全局控制信息放在一个称为中心站点的站点上。所有的全局访问都必须通过中心站点来确定远程数据片的位置。
    优点:容易实现数据的一致性和完整性。
    缺点:易产生访问瓶颈,系统效率不高,可靠性较差。

    ②联邦式DDBMS

    每个站点都包含全局控制信息的一个副本,都可以接受全局访问。任何对远程数据的请求,都可以通过广播方式传播到其他节点。
    优点:具有较好的可靠性和可用性,并行性好,更容易适应旧有的系统集成和异构分布式数据库系统的建立。
    缺点:保持数据的一致性很困难,实现难度大。

    ③组合式DDBMS

    是上述方案的折衷,它把站点分为两类,一类具有全局控制信息,称为主节点,可以接受全局任务,另一类没有全局信息,只能为主节点提供数据服务。
    优点:灵活性较好,易于实现层次控制结构。
    缺点:设计复杂。

    5)分布透明性

    即在分布式数据库系统中用户不必关心数据的分布情况。分为三个层次:

    ①分片透明性

    它是分布式数据库系统的最高透明性层次,它向用户完全屏蔽了DDB的分片信息。这样的透明性保持了高水平的数据独立性。

    ②位置透明性

    用户的应用程序不需要关心数据分片的具体存储站点,当数据库的数据片的存储站点发生改变时,只需改变对应的GRS/NRS映射就可以保持全局表示模式不发生改变

    ③数据模型透明性

    它向用户屏蔽的只是本站点的具体数据库存储及其管理情况。 在异构的情况下,这种透明性避免了用户对不同数据模型的转换的实现。
    本地透明性是3种透明方式中最低的。

    6)数据分割方法

    ①水平分割

    把全局关系的元组分割成一些子集,这些子集被称为数据分片或段(Fragment)。
    水平分割可以通过关系运算“选择”来定义。

    水平分片是对全局关系执行“选择”操作,把具有相同性质的元组进行分组,构成若干个不相交的子集.水平分片的方法可归为初级分片和导出分片两类。

    ②垂直分割

    把全局关系按照属性组(纵向)分隔成一些数据分片或段。
    垂直分割可以通过关系运算“投影”来定义。

    ③混合分割

    可把水平分割和垂直分割这两种方法结合起来使用,产生混合式数据分片。

    ④数据分片应遵循的原则

    若R={R1,R2,…,Rn}满足:
    1)完整性(completeness)条件:
    如果分片 a∈R,则必有a∈Ri,i=l,2,…,n
    2)可重构(reconstructed)条件:
    R=∪ Ri,(水平分片)或R=∞Ri,(垂直分片)
    3)不相交(disjoint)条件:
    Ri∩ Rj=φ,i≠j,I,j:=1,2,…,,n(水平 分片)
    Ri∩Rj=主键属性,I,j=1,2,…,n(垂直分片)

    7)分布式数据库和集中式区别

    分布式(distributed)是指在多台不同的服务器中部署不同的服务模块,通过远程调用协同工作,对外提供服务。
    集群(cluster)是指在多台不同的服务器中部署相同应用或服务模块,构成一个集群,通过负载均衡设备对外提供服务。

    15,数据库优化

    1)优化SQL 语句

    ①explain

    通过explain(查询优化神器)用来查看SQL 语句的执行效果,可以帮助选择更好的索引和优化查询语句,写出更好的优化语句。
    通常我们可以对比较复杂的尤其是涉及到多表的SELECT 语句,把关键字EXPLAIN 加到前面,查看执行计划。例如:explain select * from news;

    explain语法:

    explain select … from … [where ...] 
    

    ② 用具体的字段列表代替“*

    任何地方都不要使用select * from t ,不要返回用不到的任何字段。

    ③ 不在索引列做运算或者使用函数

    ④ 查询尽可能使用limit 减少返回的行数,减少数据传输时间和带宽浪费。

    2)优化表的数据类型

    ① 使用procedure analyse()函数对表进行分析

    该函数可以对表中列的数据类型提出优化建议。能小就用小。表数据类型第一个原则是:使用能正确的表示和存储数据的最短类型。这样可以减少对磁盘空间、内存、cpu 缓存的使用。
    使用方法:select * from 表名procedure analyse();

    ② 对表进行拆分

    通过拆分表可以提高表的访问效率。有2 种拆分方法:
    1.垂直拆分
    把主键和一些列放在一个表中,然后把主键和另外的列放在另一个表中。如果一个表中某些列常用,而另外一些不常用,则可以采用垂直拆分。
    2.水平拆分
    根据一列或者多列数据的值把数据行放到二个独立的表中。

    ③ 使用中间表来提高查询速度

    创建中间表,表结构和源表结构完全相同,转移要统计的数据到中间表,然后在中间表上进行统计,得出想要的结果。

    3)硬件优化

    ①CPU 的优化

    选择多核和主频高的CPU。

    ②内存的优化

    使用更大的内存。将尽量多的内存分配给MYSQL 做缓存。

    ③磁盘I/O 的优化

    i>使用磁盘阵列

    RAID 0 没有数据冗余,没有数据校验的磁盘陈列。实现RAID 0至少需要两块以上的硬盘,它将两块以上的硬盘合并成一块,数据连续地分割在每块盘上。
    RAID1 是将一个两块硬盘所构成RAID 磁盘阵列,其容量仅等于一块硬盘的容量,因为另一块只是当作数据“镜像”。
    使用RAID-0+1 磁盘阵列。RAID 0+1 是RAID 0 和RAID 1 的组合形式。它在提供与RAID 1 一样的数据安全保障的同时,也提供了与RAID 0 近似的存储性能。

    ii>调整磁盘调度算法

    选择合适的磁盘调度算法,可以减少磁盘的寻道时间。

    4)MySQL 自身的优化

    对MySQL 自身的优化主要是对其配置文件my.cnf 中的各项参数进行优化调整。如指定MySQL 查询缓冲区的大小,指定MySQL 允许的最大连接进程数等。

    5)应用优化

    ①使用数据库连接池

    ②使用查询缓存

    它的作用是存储select 查询的文本及其相应结果。如果随后收到一个相同的查询,服务器会从查询缓存中直接得到查询结果。查询缓存适用的对象是更新不频繁的表,当表中数据更改后,查询缓存中的相关条目就会被清空。

    6)大访问量的优化

    ①使用优化查询的方法

    (见上面)

    ②主从复制,读写分离

    i>主从复制(master,slave):

    通过配置两台(或多台)数据库的主从关系,可以将一台数据库服务器的数据更新同步到另一台服务器上。网站可以利用数据库的这一功能,实现数据库的读写分离,从而改善数据库的负载压力。一个系统的读操作远远多于写操作,因此写操作发向master,读操作发向slaves 进行操作(简单的轮循算法来决定使用哪个slave)。
    利用数据库的读写分离,Web 服务器在写数据的时候,访问主数据库(Master),主数据库通过主从复制机制将数据更新同步到从数据库(Slave),这样当Web 服务器读数据的时候,就可以通过从数据库获得数据。这一方案使得在大量读操作的Web 应用可以轻松地读取数据,而主数据库也只会承受少量的写入操作,还可以实现数据热备份,可谓是一举两得的方案。
    这里写图片描述

    负载均衡(Load Balance,简称LB)

    7)数据库分表、分区、分库

    分表见上面描述。
    分区就是把一张表的数据分成多个区块,这些区块可以在一个磁盘上,也可以在不同的磁盘上,分区后,表面上还是一张表,但数据散列在多个位置,这样一来,多块硬盘同时处理不同的请求,从而提高磁盘I/O 读写性能,实现比较简单。包括水平分区和垂直分区。
    分库是根据业务不同把相关的表切分到不同的数据库中,比如web、bbs、blog 等库。

    17,应用

    1)服务器与服务器之间传输文件夹下的文件,一个文件夹下有10 个文件,另一个文件夹下有100 个文件,两个文件夹大小相等,问,哪个传输更快?

    10 个文件更快。
    1)建立连接数更少,建立连接的开销比传输文件的开销大。
    2)文件写入磁盘,要计算文件的起始位置,文件数目少的话,这个开销就小了

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  • 数据库简介、及常用数据库介绍

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    数据库通常分为层次数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。而在当今的互联网中,最常见的数据库模型主要是两种,即关系型数据库(SQL)和非关系型数据库...

    一、数据库简介

    数据库:就是数据的仓库,它是长期存储在计算机内,有组织的、可共享的数据的集合。

    数据库管理系统(DBMS: 用来对数据进行存储、管理等操作的软件

    二、数据库分类

    数据库通常分为层次式数据库网络式数据库关系式数据库三种。而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。而在当今的互联网中,最常见的数据库模型主要是两种,即关系型数据库(SQL)非关系型数据库(NoSQL,Not Only SQL)

    关系型数据库

        关系 :关系就是二维表。并满足如下性质:

    •     表中的行、列次序并不重要
    •     行row:表中的每一行,又称为一条记录
    •     列column:表中的每一列,称为属性,字段     field 域
    •     主键PK(Primary key):用于惟一确定一个记录的字段      外键FK
    •     域domain:属性的取值范围,如,性别只能是‘男’和‘女’两个值

        缺点:性能没有非关系性数据库好    优点:数据统计有严谨性

    非关系型数据库

    NoSQL数据存储不需要固定的表结构,通常也不存在连接操作。在大数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势。

    • 搜索键值存储数据库(key-value):
      键值数据库就类似传统语言中使用的哈希表。可以通过key来添加、查询或者删除数据库,因为使用key主键访问,所以会获得很高的性能及扩展性。Key/value模型对于IT系统来说的优势在于简单、易部署、高并发。典型产品:Memcached、Redis、MemcacheDB
    • 列存储(Column-oriented)数据库
      列存储数据库将数据存储在列族中,一个列族存储经常被一起查询的相关数据,比如人类,我们经常会查询某个人的姓名和年龄,而不是薪资。这种情况下姓名和年龄会被放到一个列族中,薪资会被放到另一个列族中。

      这种数据库通常用来应对分布式存储海量数据。
    • 面向文档(Document-Oriented)数据库
      文档型数据库可以 看作是键值数据库的升级版,允许之间嵌套键值。而且文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。面向文档数据库会将数据以文档形式存储。典型产品:MongoDB 适用于敏捷开发

    常见关系型数据库:

    • 大型:Oracle、DB2 等;
    • 中型:SQL Server、MySQL 等;
    • 小型:Access 等。

    三、关系型数据库和非关系型数据库比较:

    关系型数据库:

    关系型数据库,是指采用了关系模型来组织数据的数据库。简单来说,关系模型指的就是二维表格模型,而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织。

    关系型数据库的最大特点就是事务的一致性:传统的关系型数据库读写操作都是事务的,具有ACID的特点,这个特性使得关系型数据库可以用于几乎所有对一致性有要求的系统中,如典型的银行系统。

    优点:

    • 容易理解:二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念,关系模型相对网状、层次等其他模型来说更容易理解
    • 使用方便:通用的SQL语言使得操作关系型数据库非常方便
    • 易于维护:丰富的完整性(实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性)大大减低了数据冗余和数据不一致的概率
    缺点:
    •  数据读写必须经过sql解析,大量数据、高并发下读写性能不足。对于传统关系型数据库来说,硬盘I/O是一个很大的瓶颈。
    • 具有固定的表结构,因此扩展困难
    • 多表的关联查询导致性能欠佳

    非关系型数据库

    特点:

    •  非结构化的存储。
    • 基于多维关系模型。
    •  具有特有的使用场景。

    优点:

    •  高并发,大数据下读写能力较强。(基于键值对的,可以想象成表中的主键和值的对应关系,而且不需要经过SQL层的解析,所以性能非常高)
    •  基本支持分布式,易于扩展,可伸缩。(因为基于键值对,数据之间没有耦合性,所以非常容易水平扩展。)
    •  简单,弱结构化存储。

    缺点:

    • 事务支持较弱。
    • 通用性差。
    • 无完整约束复杂业务场景支持较差。
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  • 数据库技术的发展简史

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    学习大数据,需要知道“传统”的数据管理技术,了解了数据库管理技术的发展简史,你就知道哪些技术在大数据时代任然有用,以及新技术到底新在哪里~ 数据库系统的研究和开发从20世纪60年代中期开始到现在,...
  • 数据库技术的发展

    2015-06-14 17:30:25
    数据的组织模型经历了从层次到网状再到关系和最新的面向对象的发展历程,数据模型的每一次的变化都为数据的访问和操作带来新的特点和功能
  • 数据库的应用已经十分普遍了,目前任何企事业单位所使用到的管理软件都离不开数据库,军事、政治、文化的各种计算机...数据一旦泄密,所造成的损失将是无可估量的,文章的重点就是探讨计算机数据库的三个层次安全防范技术
  • 在科技的推动下,网络技术取得了很大进步,人们对信息的需求量越来越大,获取信息的渠道也呈现出多样化,数据库技术在此背景下迅速发展。与一般的数据库不同,Web数据库包含大量的信息资源,结构较为复杂,要想对其...
  • 一、数据库管理系统的层次结构之数据存取层 数据存取介于语言处理层和数据存储层之间。它向上提供单元组接口,即导航式的一次一个元组的存取操作;向下则以系统缓冲区的存储器接口作为实现基础。接口关系如下: ...

空空如也

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