## 数据库的三级模式与二级映像

模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，模式的一个具体的值称为模式的一个实例。模式反应的是数据的结构，而实例反应的是数据库某一时刻的状态。

#### 数据库的三级模式

模式：也称概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。处于三级模式的中间层。

外模式：又称子模式或用户模式。三级结构的最外层，是数据库允许看到并使用的那部分数据的逻辑结构与特征表述，与应用相关。

内模式：又称存储模式（物理模式），三级结构最内层，与实际存储结构有关。存储方式（顺序、二叉树）。

一个数据库实际存在的只是物理机数据库即内模式概念数据库只不过是物理级数据库的一种抽象的描述，用户数据库是用户与数据库的接口。在数据库中，外模式可以有多个，而内模式、模式只能有一个。内模式是整个数据库实际存储的表示。

#### 二级映像

为能在内部实现三个抽象层的联系和转换，DBMS在三级模式间提供了二级映像功能。二级映像功能保证了数据库的独立性（物理独立性与逻辑独立性）。

数据库的模式(Schema)是对现实世界的抽象，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述。模式反映的是数据的结果及其联系，数据库系统在其内部具有三级模式和二级映像。三级模式分别是外模式、模式和内模式，二级映像则是外模式/模式映像、模式/内模式映像。
1、三级模式
美国国家标准学会(American  National  Standard Institute ，ANSI)的数据库管理学系统研究小组于1978年提出了标准化的建议，江数据库结果分为三级：面向用户或程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级和面向系统程序员的物理级。用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式。
(1)模式
模式对应着概念级，它是由数据库设计者总和所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Date Description Language，DDL)来描述、定义的，体现并反映了数据库系统的整体观。
(2)外模式
外模式对应于用户级，它是某个或某几个用户看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据逻辑的表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。用户可以通过外模式描述语言来描述、、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据操纵语言(DML)对这些数据记录进行操作。
(3)内模式
内模式对应于物理级，它是数据库中全部数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上存储方式的物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。
2、二级映像
数据库系统的三级模式是对数据的3个抽象，它把数据的具体组织留给DBMS管理，使用户能逻辑地、抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示和存储。为了能够在内部实现着3个抽象层次的练习和转换，DBMS在这3个级别之间提供了两层映像：外模式/模式映像  和  模式/内模式映像。
外模式/模式映像  使数据具有较高的逻辑独立性。它定义了外模式和模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述。当模式改变时，DBA要求相关的外模式/模式映像做相应的改变，以使外模式保持不变。应用程序是依据实际的外模式编写的，外模式不变应用程序就没必要修改。所以，外模式/模式映像  功能保证了数据与程序的逻辑独立性。
模式/内模式映像使数据具有较高的物理独立性。它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。该映像定义通常包含在模式描述中。当数据库的存储结束了，DBA要对模式/内模式映像做相应的改变，以使模式保持不变。模式不变，与模式没有直接联系的应用程序也不会改变。所以，模式/内模式映像功能保证了数据与程序的物理独立性。

在数据库中，模型是数据库中全体数据的逻辑结构和特点的描述，这种描述仅涉及“型”，而不涉及“值”，因此模式是相对稳定的。
而现实世界中的数据库，尽管使用的语言、存储的策略、支持的数学模型等等方面都有不同，但是他们的体系结构大都是一样的，即所谓的三级模式结构。
三级模式结构分别是：外模式、模式、内模式
二级映像功能分别是：外模式/模式映像、模式/内模式映像
从下图我们就可以分别看到这三级模式和两级映像所在的位置了
(图片来自百度百科)
下面我们来对其进行详细讲述：
外模式(external schema)
外模式又称子模式或用户模式，它是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)所能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。(抄书…)
通俗点说：外模式就是数据表的一个视图，这个视图里包含了当前用户(或者程序)所能有权限访问到的数据，是整个数据表的一个子集。
由此我们可以看出，外模式并不唯一，一个数据库对于不同的应用程序可以有多个外模式，当然不同的应用程序也可以共用一个外模式。
外模式的主要特色就是有效地保证了数据库的安全，用户只能看见或访问其所对应的外模式的数据，而看不到其他的数据。
模式(schema)
模式又叫逻辑模式，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。
再次强调，这三个模式描述的都是“型”，而非“值”。
简单说呢，这个模式就是数据库的完整的表的结构，和外模式相比较而言的话，外模式的视图只能看到一部分有权限看到的数据，而模式则是全部的数据。因此也很容易知道，一个数据库只有一个模式。
感觉模式和外模式是不是有一丝丝的相似，这是当然，因为外模式就是模式经过外模式/模式映射得到的。
内模式(internal schema)
内模式相较前两个模式就不太类似了，它描述的是数据的物理结构和存储方式，即数据在数据库内部的组织方式。比如数据是不是要压缩存储，索引是采用B+树索引还是Hash索引等等。
当然咯。一个数据库也只有一个内模式。
稍微整理一下就是：
外模式是用户有权看到的数据表的视图，是不完整的数据表，它能够在一定程度上保证数据库的安全。一个数据库可以有多个外模式。
模式是完整的数据表视图，一个数据库只能由一个模式。
内模式是数据库内部数据的组织方式，一个数据库也只有一个内模式。
外模式/模式映像
该映像定义了外模式与模式之间的对应关系，这些映像定义通常都包含在各自外模式的描述中。因为是由每一个外模式来定义，因此该映像不唯一
当模式改变时(增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等)，只要数据库管理员修改外模式/模式映像，则可以使外模式不发生变化，即可以让应用程序不用进行修改，保证了数据的逻辑独立性。
模式/内模式映像
因为模式和内模式在数据库中都是唯一的，因此该映像也是唯一的。
与上面类似，本映像保证了在数据库存储结构发生改变时，模式不会发生变化，只需修改该映像即可。因此它保证了数据的物理独立性。
最后一个小小的总结(不严谨)：
外模式对应视图
模式对应基本表
内模式对应存储文件

首先，什么叫做模式？
概念：对现实世界的抽样，是对数据逻辑结构和特征的描述，反映了数据的结果和联系。
然后为什么分为三级是哪三级？
由来：美国国家标准学会(American  National  Standard Institute ，ANSI)的数据库管理学系统研究小组于1978年提出了标准化的建议，将数据库结果分为三级：面向用户或程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级和面向系统程序员的物理级。用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式。
模式(概念级)：概括出一个数据库所需的所有数据，并抽像出这些数据间的逻辑结构和各个数据的特征，依此才能开始建立数据库。(假设为学校中全部的数据，人员信息，课程信息，等等)
外模式(用户级)：用户能看到的数据库中的各个表，这些表中包含的数据以及数据之间的联系(表的逻辑结构)是跟某个应用或用户具体的需求相关的。(比如每个学生只能看到自己专业对应的课表以及老师)
内模式(物理级)：其实就是描述数据库中的所有数据在物理介质上的存储形式。
我们简单的理解了什么是模式，以及三级模式到底分为哪三级。现在我们来了解映像。
映像
概念：为了实现3种模式之间的转换，提出了二级映像。
外模式/模式 ：定义了外模式和模式之间的对应关系，当模式改变，例如关系数据库系统中增加新的关系、改变关系的属性或者数据类型等，则只需更改外模式/模式的映射关系以保证面向用户的外模式不变，同时，应用程序是依据外模式编写的，外模式不变应用程序就不用修改，这样就保证了数据与程序的逻辑独立性。
模式/内模式：定义了数据的逻辑结构形式与物理存储结构之间的对应关系，当存储方式发生改变时，只需要修改这个模式/内模式映像就可以保持模式不变，从而使外模式无需发生改变，应用程序也无需发生改变，保证了数据与程序的物理独立性。
声明：括号内的比喻如果有不对的地方，请指正，小白在学。