數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范化的五個(gè)要求

通常情況下，可以從兩個(gè)方面來判斷數(shù)據(jù)庫是否設(shè)計(jì)的比較規(guī)范。一是看看是否擁有大量的窄表，二是寬表的數(shù)量是否足夠的少。若符合這兩個(gè)條件，則可以說明這個(gè)數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化水平還是比較高的。當(dāng)然這是兩個(gè)泛泛而談的指標(biāo)。為了達(dá)成數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范化的規(guī)定，一般來說，需要符合以下五個(gè)規(guī)定。規(guī)定一：表中應(yīng)當(dāng)避免可為空的列雖然表中允許空列，但是，空字段是一種比較特殊的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)庫在解決的時(shí)候，需要進(jìn)行特殊的解決。如此的話，就會(huì)增長數(shù)據(jù)庫解決記錄的復(fù)雜性。當(dāng)表中有比較多的空字段時(shí)，在同等條件下，數(shù)據(jù)庫解決的性能會(huì)減少許多。所以，雖然在數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)的時(shí)候，允許表中具有空字段，但是，我們應(yīng)當(dāng)盡量避免。若的確需要的話，我們可以通過一些折中的方式，來解決這些空字段，讓其對(duì)數(shù)據(jù)庫性能的影響減少到最少。一是通過設(shè)立默認(rèn)值的形式，來避免空字段的產(chǎn)生。如在一個(gè)人事管理系統(tǒng)中，有時(shí)候身份證號(hào)碼字段也許允許為空。由于不是每個(gè)人都可以記住自己的身份證號(hào)碼。而在員工報(bào)到的時(shí)候，也許身份證沒有帶在身邊。所以，身份證號(hào)碼字段往往不能及時(shí)提供。為此，身份證號(hào)碼字段可以允許為空，以滿足這些特殊情況的需要。但是，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的時(shí)候，則可以做一些解決。如當(dāng)用戶沒有輸入內(nèi)容的時(shí)候，則把這個(gè)字段的默認(rèn)值設(shè)立為0或者為N/A。以避免空字段的產(chǎn)生。二是若一張表中，允許為空的列比較多，接近表所有列數(shù)的三分之一。并且，這些列在大部分情況下，都是可有可無的。若數(shù)據(jù)庫管理員碰到這種情況，筆者建議此外建立一張副表，以保存這些列。然后通過關(guān)鍵字把主表跟這張副表關(guān)聯(lián)起來。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在兩個(gè)獨(dú)立的表中使得主表的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)樸，同時(shí)也可以滿足存儲(chǔ)空值信息的需要。規(guī)定二：表不應(yīng)當(dāng)有反復(fù)的值或者列如現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)銷存管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中有一張產(chǎn)品基本信息表中。這個(gè)產(chǎn)品開發(fā)有時(shí)候可以是一個(gè)人完畢，而有時(shí)候又需要多個(gè)人合作才可以完畢。所以，在產(chǎn)品基本信息表產(chǎn)品開發(fā)者這個(gè)字段中，有時(shí)候也許需要填入多個(gè)開發(fā)者的名字。如進(jìn)銷存管理中，還需要對(duì)客戶的聯(lián)系人進(jìn)行管理。有時(shí)候，公司也許只知道客戶一個(gè)采購員的姓名。但是在必要的情況下，公司需要對(duì)客戶的采購代表、倉庫人員、財(cái)務(wù)人員共同進(jìn)行管理。由于在訂單上，也許需要填入采購代表的名字;可是在出貨單上，則需要填入倉庫管理人員的名字等等。為了解決這個(gè)問題，有多種實(shí)現(xiàn)方式。但是，若設(shè)計(jì)不合理的話在，則會(huì)導(dǎo)致反復(fù)的值或者列。如我們也可以這么設(shè)計(jì)，把客戶信息、聯(lián)系人都放入同一張表中。為了解決多個(gè)聯(lián)系人的問題，可以設(shè)立第一聯(lián)系人、第一聯(lián)系人電話、第二聯(lián)系人、第二聯(lián)系人電話等等。若尚有第三聯(lián)系人、第四聯(lián)系人等等，則往往還需要加入更多的字段。可是這么設(shè)計(jì)的話，會(huì)產(chǎn)生一系列的問題。如客戶的采購員流動(dòng)性比較大，在一年內(nèi)換了六個(gè)采購員。此時(shí)，在系統(tǒng)中該如何管理呢?難道就建立六個(gè)聯(lián)系人字段?這不僅會(huì)導(dǎo)致空字段的增長，還需要頻繁的更改數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。明顯，這么做是不合理的。也有人說，可以直接修改采購員的名字呀?？墒沁@么解決的話，會(huì)把原先采購訂單上采購員的名字也改變了。由于采購單上客戶采購員信息在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的不是采購員的名字，而只是采購員相應(yīng)的一個(gè)編號(hào)。在編號(hào)不改而名字改變了的情況下，采購訂單上顯示的就是更改后的名字。這不利于時(shí)候的追蹤。所以，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量避免這種反復(fù)的值或者列的產(chǎn)生。筆者建議，若數(shù)據(jù)庫管理員碰到這種情況，可以改變一下策略。如把客戶聯(lián)系人此外設(shè)立一張表。然后通過客戶ID把供應(yīng)商信息表跟客戶聯(lián)系人信息表連接起來。也就是說，盡量將反復(fù)的值放置到一張獨(dú)立的表中進(jìn)行管理。然后通過視圖或者其他手段把這些獨(dú)立的表聯(lián)系起來。規(guī)定三：表中記錄應(yīng)當(dāng)有一個(gè)唯一的標(biāo)記符在數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成一個(gè)好習(xí)慣，用一個(gè)ID號(hào)來唯一的標(biāo)記行記錄，而不要通過名字、編號(hào)等字段來對(duì)紀(jì)錄進(jìn)行區(qū)分。每個(gè)表都應(yīng)當(dāng)有一個(gè)ID列，任何兩個(gè)記錄都不可以共享同一個(gè)ID值。此外，這個(gè)ID值最佳有數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行自動(dòng)管理，而不要把這個(gè)任務(wù)給前臺(tái)應(yīng)用程序。否則的話，很容易產(chǎn)生ID值不統(tǒng)一的情況。此外，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的時(shí)候，最佳還可以加入行號(hào)。如在銷售訂單管理中，ID號(hào)是用戶不可以維護(hù)的。但是，行號(hào)用戶就可以維護(hù)。如在銷售訂單的行中，用戶可以通過調(diào)整行號(hào)的大小來對(duì)訂單行進(jìn)行排序。通常情況下，ID列是以1為單位遞進(jìn)的。但是，行號(hào)就要以10為單位累進(jìn)。如此，正常情況下，行號(hào)就以10、20、30依次擴(kuò)展下去。若此時(shí)用戶需要把行號(hào)為30的紀(jì)錄調(diào)到第一行顯示。此時(shí)，用戶在不可以更改ID列的情況下，可以更改行號(hào)來實(shí)現(xiàn)。如可以把行號(hào)改為1，在排序時(shí)就可以按行號(hào)來進(jìn)行排序。如此的話，本來來行號(hào)為30的紀(jì)錄現(xiàn)在行號(hào)變?yōu)榱?，就可以在第一行中顯示。這是在實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中對(duì)ID列的一個(gè)有效補(bǔ)充。這個(gè)內(nèi)容在教科書上是沒有的。需要在實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，才會(huì)掌握到這個(gè)技巧。規(guī)定四：數(shù)據(jù)庫對(duì)象要有統(tǒng)一的前綴名一個(gè)比較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表往往以千計(jì)。若讓數(shù)據(jù)庫管理員看到對(duì)象名就了解這個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)象所起的作用，恐怕會(huì)比較困難。并且在數(shù)據(jù)庫對(duì)象引用的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫管理員也會(huì)為不能迅速找到所需要的數(shù)據(jù)庫對(duì)象而頭疼。為此，筆者建立，在開發(fā)數(shù)據(jù)庫之前，最佳可以花一定的時(shí)間，去制定一個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)象的前綴命名規(guī)范。如筆者在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，喜歡跟前臺(tái)應(yīng)用程序協(xié)商，擬定合理的命名規(guī)范。筆者最常用的是根據(jù)前臺(tái)應(yīng)用程序的模塊來定義后臺(tái)數(shù)據(jù)庫對(duì)象前綴名。如跟物料管理模塊相關(guān)的表可以用M為前綴;而以訂單管理相關(guān)的，則可以運(yùn)用C作為前綴。具體采用什么前綴可以以用戶的愛好而定義。但是，需要注意的是，這個(gè)命名規(guī)范應(yīng)當(dāng)在數(shù)據(jù)庫管理員與前臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)者之間達(dá)成共識(shí)，并且嚴(yán)格按照這個(gè)命名規(guī)范來定義對(duì)象名。另一方面，表、視圖、函數(shù)等最佳也有統(tǒng)一的前綴。如視圖可以用V為前綴，而函數(shù)則可以運(yùn)用F為前綴。如此數(shù)據(jù)庫管理員無論是在平常管理還是對(duì)象引用的時(shí)候，都可以在最短的時(shí)間內(nèi)找到自己所需要的對(duì)象。規(guī)定五：盡量只存儲(chǔ)單一實(shí)體類型的數(shù)據(jù)這里將的實(shí)體類型跟數(shù)據(jù)類型不是一回事，要注意區(qū)分。這里講的實(shí)體類型是指所需要描述對(duì)象的自身。筆者舉一個(gè)例子，估計(jì)大家就可以明白其中的內(nèi)容了。如現(xiàn)在有一個(gè)圖書館里系統(tǒng)，有圖書基本信息、作者信息兩個(gè)實(shí)體對(duì)象。若用戶要把這兩個(gè)實(shí)體對(duì)象信息放在同一張表中也是可以的。如可以把表設(shè)計(jì)成圖書名字、圖書作者等等。可是如此設(shè)計(jì)的話，會(huì)給后續(xù)的維護(hù)帶來不少的麻煩。如當(dāng)后續(xù)有圖書出版時(shí)，則需要為每次出版的圖書增長作者信息，這無疑會(huì)增長額外的存儲(chǔ)空間，也會(huì)增長記錄的長度。并且若作者的情況有所改變，如住址改變了以后，則還需要去更改每本書的記錄。同時(shí)，若這個(gè)作者的圖書從數(shù)據(jù)庫中所有刪除之后，這個(gè)作者的信息也就蕩然無存了。很明顯，這不符合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范化的需求。碰到這種情況時(shí)，筆者建議可以把上面這張表分解成三種獨(dú)立的表，分別為圖書基本信息表、作者基本信息表、圖書與作者相應(yīng)表等等。如此設(shè)計(jì)以后，以上碰到的所有問題就都引刃而解了。以上五條是在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)達(dá)成規(guī)范化水平的基本規(guī)定。除了這些此外尚有很多細(xì)節(jié)方面的規(guī)定，如數(shù)據(jù)類型、存儲(chǔ)過程等等。并且，數(shù)據(jù)庫規(guī)范往往沒有技術(shù)方面的嚴(yán)格限制，重要依靠數(shù)據(jù)庫管理員平常工作經(jīng)驗(yàn)的累積。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)原則:(1)不應(yīng)針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)中的組件劃分，針對(duì)每個(gè)組件所解決的業(yè)務(wù)進(jìn)行組件單元的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì);不同組件間所相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)盡也許減少，假如不同組件間的表需要外鍵關(guān)聯(lián)也盡量不要?jiǎng)?chuàng)建外鍵關(guān)聯(lián)，而只是記錄關(guān)聯(lián)表的一個(gè)主鍵，保證組件相應(yīng)的表之間的獨(dú)立性，為系統(tǒng)或表結(jié)構(gòu)的重構(gòu)提供也許性。(2)采用領(lǐng)域模型驅(qū)動(dòng)的方式和自頂向下的思緒進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，一方面分析系統(tǒng)業(yè)務(wù)，根據(jù)職責(zé)定義對(duì)象。對(duì)象要符合封裝的特性，保證與職責(zé)相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)被定義在一個(gè)對(duì)象之內(nèi)，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)可以完整描述該職責(zé)，不會(huì)出現(xiàn)職責(zé)描述缺失。并且一個(gè)對(duì)象有且只有一項(xiàng)職責(zé)，假如一個(gè)對(duì)象要負(fù)責(zé)兩個(gè)或兩個(gè)以上的職責(zé)，應(yīng)進(jìn)行分拆。(3)根據(jù)建立的領(lǐng)域模型進(jìn)行數(shù)據(jù)庫表的映射，此時(shí)應(yīng)參考數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第二范式：一個(gè)表中的所有非關(guān)鍵字屬性都依賴于整個(gè)關(guān)鍵字。關(guān)鍵字可以是一個(gè)屬性，也可以是多個(gè)屬性的集合，不管那種方式，都應(yīng)保證關(guān)鍵字可以保證唯一性。在擬定關(guān)鍵字時(shí)，應(yīng)保證關(guān)鍵字不會(huì)參與業(yè)務(wù)且不會(huì)出現(xiàn)更新異常，這時(shí)，最優(yōu)解決方案為采用一個(gè)自增數(shù)值型屬性或一個(gè)隨機(jī)字符串作為表的關(guān)鍵字。(4)由于第一點(diǎn)所述的領(lǐng)域模型驅(qū)動(dòng)的方式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，領(lǐng)域模型中的每一個(gè)對(duì)象只有一項(xiàng)職責(zé)，所以對(duì)象中的數(shù)據(jù)項(xiàng)不存在傳遞依賴，所以，這種思緒的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從一開始即滿足第三范式：一個(gè)表應(yīng)滿足第二范式，且屬性間不存在傳遞依賴。(5)同樣，由于對(duì)象職責(zé)的單一性以及對(duì)象之間的關(guān)系反映的是業(yè)務(wù)邏輯之間的關(guān)系，所以在領(lǐng)域模型中的對(duì)象存在主對(duì)象和從對(duì)象之分，從對(duì)象是從1-N或N-N的角度進(jìn)一步主對(duì)象的業(yè)務(wù)邏輯，所以從對(duì)象及對(duì)象關(guān)系映射為的表及表關(guān)聯(lián)關(guān)系不存在刪除和插入異常。(6)在映射后得出的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)中，應(yīng)再根據(jù)第四范式進(jìn)行進(jìn)一步修改，保證不存在多值依賴。這時(shí)，應(yīng)根據(jù)反向工程的思緒反饋給領(lǐng)域模型。假如表結(jié)構(gòu)中存在多值依賴，則證明領(lǐng)域模型中的對(duì)象具有至少兩個(gè)以上的職責(zé)，應(yīng)根據(jù)第一條進(jìn)行設(shè)計(jì)修正。第四范式：一個(gè)表假如滿足BCNF，不應(yīng)存在多值依賴。(7)在通過度析后確認(rèn)所有的表都滿足二、三、四范式的情況下，表和表之間的關(guān)聯(lián)盡量采用弱關(guān)聯(lián)以便于對(duì)表字段和表結(jié)構(gòu)的調(diào)整和重構(gòu)。并且，我認(rèn)為數(shù)據(jù)庫中的表是用來持久化一個(gè)對(duì)象實(shí)例在特定期間及特定條件下的狀態(tài)的，只是一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)，所以，表和表之間也不應(yīng)用強(qiáng)關(guān)聯(lián)來表述業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)間的一致性)，這一職責(zé)應(yīng)由系統(tǒng)的邏輯層來保證，這種方式也保證了系統(tǒng)對(duì)于不對(duì)的數(shù)據(jù)(臟數(shù)據(jù))的兼容性。當(dāng)然，從整個(gè)系統(tǒng)的角度來說我們還是要盡最大努力保證系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)，單從另一個(gè)角度來說，臟數(shù)據(jù)的產(chǎn)生在一定限度上也是不可避免的，我們也要保證系統(tǒng)對(duì)這種情況的容錯(cuò)性。這是一個(gè)折中的方案。(8)應(yīng)針對(duì)所有表的主鍵和外鍵建立索引，有針對(duì)性的(針對(duì)一些大數(shù)據(jù)量和常用檢索方式)建立組合屬性的索引，提高檢索效率。雖然建立索引會(huì)消耗部分系統(tǒng)資源，但比較起在檢索時(shí)搜索整張表中的數(shù)據(jù)特別時(shí)表中的數(shù)據(jù)量較大時(shí)所帶來的性能影響，以及無索引時(shí)的排序操作所帶來的性能影響，這種方式仍然是值得提倡的。(9)盡量少采用存儲(chǔ)過程，目前已有很多技術(shù)可以替代存儲(chǔ)過程的功能如“對(duì)象/關(guān)系映射”等，將數(shù)據(jù)一致性的保證放在數(shù)據(jù)庫中，無論對(duì)于版本控制、開發(fā)和部署、以及數(shù)據(jù)庫的遷移都會(huì)帶來很大的影響。但不可否認(rèn)，存儲(chǔ)過程具有性能上的優(yōu)勢(shì)，所以，當(dāng)系統(tǒng)可使用的硬件不會(huì)得到提高而性能又是非常重要的質(zhì)量屬性時(shí)，可通過平衡考慮選用存儲(chǔ)過程。(10)當(dāng)解決表間的關(guān)聯(lián)約束所付出的代價(jià)(經(jīng)常是使用性上的代價(jià))超過了保證不會(huì)出現(xiàn)修改、刪除、更改異常所付出的代價(jià)，并且數(shù)據(jù)冗余也不是重要的問題時(shí)，表設(shè)計(jì)可以不符合四個(gè)范式。四個(gè)范式保證了不會(huì)出現(xiàn)異常，但也也許由此導(dǎo)致過于純潔的設(shè)計(jì)，使得表結(jié)構(gòu)難于使用，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行綜合判斷，但一方面保證符合四個(gè)范式，然后再進(jìn)行精化修正是剛剛進(jìn)入數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)領(lǐng)域時(shí)可以采用的最佳辦法。(11)設(shè)計(jì)出的表要具有較好的使用性，重要體現(xiàn)在查詢時(shí)是否需要關(guān)聯(lián)多張表且還需使用復(fù)雜的SQL技巧。(12)設(shè)計(jì)出的表要盡也許減少數(shù)據(jù)冗余，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有效的控制冗余有助于提高數(shù)據(jù)庫的性能。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++1.原始單據(jù)與實(shí)體之間的關(guān)系

可以是一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的關(guān)系。在一般情況下，它們是一對(duì)一的關(guān)系：即一張?jiān)紗螕?jù)相應(yīng)且只相應(yīng)一個(gè)實(shí)體。

在特殊情況下，它們也許是一對(duì)多或多對(duì)一的關(guān)系，即一張?jiān)紗巫C相應(yīng)多個(gè)實(shí)體，或多張?jiān)紗巫C相應(yīng)一個(gè)實(shí)體。

這里的實(shí)體可以理解為基本表。明確這種相應(yīng)關(guān)系后，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)錄入界面大有好處。

〖例1〗：一份員工履歷資料，在人力資源信息系統(tǒng)中，就相應(yīng)三個(gè)基本表：?jiǎn)T工基本情況表、社會(huì)關(guān)系表、工作簡(jiǎn)歷表。

這就是“一張?jiān)紗巫C相應(yīng)多個(gè)實(shí)體”的典型例子。

2.主鍵與外鍵

一般而言，一個(gè)實(shí)體不能既無主鍵又無外鍵。在E—R圖中,處在葉子部位的實(shí)體,可以定義主鍵，也可以不定義主鍵

(由于它無子孫),但必須要有外鍵(由于它有父親)。

主鍵與外鍵的設(shè)計(jì)，在全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中，占有重要地位。當(dāng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)完畢以后，有個(gè)美國數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)專

家說：“鍵，到處都是鍵，除了鍵之外，什么也沒有”，這就是他的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)之談，也反映了他對(duì)信息系統(tǒng)核

心(數(shù)據(jù)模型)的高度抽象思想。由于：主鍵是實(shí)體的高度抽象，主鍵與外鍵的配對(duì)，表達(dá)實(shí)體之間的連接。

3.基本表的性質(zhì)

基本表與中間表、臨時(shí)表不同，由于它具有如下四個(gè)特性：

(1)原子性?；颈碇械淖侄问遣豢稍俜纸獾?。

(2)原始性?；颈碇械挠涗浭窃紨?shù)據(jù)（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）的記錄。

(3)演繹性。由基本表與代碼表中的數(shù)據(jù)，可以派生出所有的輸出數(shù)據(jù)。

(4)穩(wěn)定性?；颈淼慕Y(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的，表中的記錄是要長期保存的。

理解基本表的性質(zhì)后，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)，就能將基本表與中間表、臨時(shí)表區(qū)分開來。

4.范式標(biāo)準(zhǔn)

基本表及其字段之間的關(guān)系,應(yīng)盡量滿足第三范式。但是，滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，往往不是最佳的設(shè)計(jì)。

為了提高數(shù)據(jù)庫的運(yùn)營效率，經(jīng)常需要減少范式標(biāo)準(zhǔn)：適當(dāng)增長冗余，達(dá)成以空間換時(shí)間的目的。

〖例2〗：有一張存放商品的基本表，如表1所示?！敖痤~”這個(gè)字段的存在，表白該表的設(shè)計(jì)不滿足第三范式，

由于“金額”可以由“單價(jià)”乘以“數(shù)量”得到，說明“金額”是冗余字段。但是，增長“金額”這個(gè)冗余字段，

可以提高查詢記錄的速度，這就是以空間換時(shí)間的作法。

在Rose2023中，規(guī)定列有兩種類型：數(shù)據(jù)列和計(jì)算列?！敖痤~”這樣的列被稱為“計(jì)算列”，而“單價(jià)”和

“數(shù)量”這樣的列被稱為“數(shù)據(jù)列”。

表1商品表的表結(jié)構(gòu)

商品名稱商品型號(hào)單價(jià)數(shù)量金額

電視機(jī)29吋2,50040100,000

5.通俗地理解三個(gè)范式

通俗地理解三個(gè)范式，對(duì)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)大有好處。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，為了更好地應(yīng)用三個(gè)范式，就必須通俗地理解

三個(gè)范式(通俗地理解是夠用的理解，并不是最科學(xué)最準(zhǔn)確的理解)：

第一范式：1NF是對(duì)屬性的原子性約束，規(guī)定屬性具有原子性，不可再分解；

第二范式：2NF是對(duì)記錄的惟一性約束，規(guī)定記錄有惟一標(biāo)記，即實(shí)體的惟一性；

第三范式：3NF是對(duì)字段冗余性的約束，即任何字段不能由其他字段派生出來，它規(guī)定字段沒有冗余。

沒有冗余的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可以做到。但是，沒有冗余的數(shù)據(jù)庫未必是最佳的數(shù)據(jù)庫，有時(shí)為了提高運(yùn)營效率，就必須降

低范式標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)保存冗余數(shù)據(jù)。具體做法是：在概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)遵守第三范式，減少范式標(biāo)準(zhǔn)的工作放到物理

數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)考慮。減少范式就是增長字段，允許冗余。

6.要善于辨認(rèn)與對(duì)的解決多對(duì)多的關(guān)系

若兩個(gè)實(shí)體之間存在多對(duì)多的關(guān)系，則應(yīng)消除這種關(guān)系。消除的辦法是，在兩者之間增長第三個(gè)實(shí)體。這樣，本來一

個(gè)多對(duì)多的關(guān)系，現(xiàn)在變?yōu)閮蓚€(gè)一對(duì)多的關(guān)系。要將本來兩個(gè)實(shí)體的屬性合理地分派到三個(gè)實(shí)體中去。這里的第三個(gè)

實(shí)體，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)較復(fù)雜的關(guān)系，它相應(yīng)一張基本表。一般來講，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具不能辨認(rèn)多對(duì)多的關(guān)系，但能處

理多對(duì)多的關(guān)系。

〖例3〗：在“圖書館信息系統(tǒng)”中，“圖書”是一個(gè)實(shí)體，“讀者”也是一個(gè)實(shí)體。這兩個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系，是一

個(gè)典型的多對(duì)多關(guān)系：一本圖書在不同時(shí)間可以被多個(gè)讀者借閱，一個(gè)讀者又可以借多本圖書。為此，要在兩者之

間增長第三個(gè)實(shí)體，該實(shí)體取名為“借還書”，它的屬性為：借還時(shí)間、借還標(biāo)志(0表達(dá)借書，1表達(dá)還書)，此外，

它還應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)外鍵(“圖書”的主鍵，“讀者”的主鍵)，使它能與“圖書”和“讀者”連接。

7.主鍵PK的取值方法

PK是供程序員使用的表間連接工具，可以是一無物理意義的數(shù)字串,由程序自動(dòng)加1來實(shí)現(xiàn)。也可以是有物理意義

的字段名或字段名的組合。但是前者比后者好。當(dāng)PK是字段名的組合時(shí)，建議字段的個(gè)數(shù)不要太多，多了不僅索引

占用空間大，并且速度也慢。

8.對(duì)的結(jié)識(shí)數(shù)據(jù)冗余

主鍵與外鍵在多表中的反復(fù)出現(xiàn),不屬于數(shù)據(jù)冗余，這個(gè)概念必須清楚，事實(shí)上有許多人還不清楚。非鍵字段的重

復(fù)出現(xiàn),才是數(shù)據(jù)冗余！并且是一種低檔冗余，即反復(fù)性的冗余。高級(jí)冗余不是字段的反復(fù)出現(xiàn)，而是字段的派生出現(xiàn)。

〖例4〗：商品中的“單價(jià)、數(shù)量、金額”三個(gè)字段，“金額”就是由“單價(jià)”乘以“數(shù)量”派生出來的，它就是冗余，

并且是一種高級(jí)冗余。冗余的目的是為了提高解決速度。只有低檔冗余才會(huì)增長數(shù)據(jù)的不一致性，由于同一數(shù)據(jù)，可

能從不同時(shí)間、地點(diǎn)、角色上多次錄入。因此，我們提倡高級(jí)冗余(派生性冗余)，反對(duì)低檔冗余(反復(fù)性冗余)。

9.E--R圖沒有標(biāo)準(zhǔn)答案

信息系統(tǒng)的E--R圖沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，由于它的設(shè)計(jì)與畫法不是惟一的，只要它覆蓋了系統(tǒng)需求的業(yè)務(wù)范圍和功能內(nèi)容，

就是可行的。反之要修改E--R圖。盡管它沒有惟一的標(biāo)準(zhǔn)答案，并不意味著可以隨意設(shè)計(jì)。好的E—R圖的標(biāo)準(zhǔn)是：

結(jié)構(gòu)清楚、關(guān)聯(lián)簡(jiǎn)潔、實(shí)體個(gè)數(shù)適中、屬性分派合理、沒有低檔冗余。

10.視圖技術(shù)在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中很有用

與基本表、代碼表、中間表不同，視圖是一種虛表，它依賴數(shù)據(jù)源的實(shí)表而存在。視圖是供程序員使用數(shù)據(jù)庫的

一個(gè)窗口，是基表數(shù)據(jù)綜合的一種形式,是數(shù)據(jù)解決的一種方法，是用戶數(shù)據(jù)保密的一種手段。為了進(jìn)行復(fù)雜解決、

提高運(yùn)算速度和節(jié)省存儲(chǔ)空間,視圖的定義深度一般不得超過三層。若三層視圖仍不夠用,則應(yīng)在視圖上定義臨時(shí)表,

在臨時(shí)表上再定義視圖。這樣反復(fù)交迭定義,視圖的深度就不受限制了。

對(duì)于某些與國家政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、軍事和安全利益有關(guān)的信息系統(tǒng)，視圖的作用更加重要。這些系統(tǒng)的基本表完

成物理設(shè)計(jì)之后，立即在基本表上建立第一層視圖，這層視圖的個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)，與基本表的個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)是完全相同。

并且規(guī)定，所有的程序員，一律只準(zhǔn)在視圖上操作。只有數(shù)據(jù)庫管理員，帶著多個(gè)人員共同掌握的“安全鑰匙”，

才干直接在基本表上操作。請(qǐng)讀者想想：這是為什么？

11.中間表、報(bào)表和臨時(shí)表

中間表是存放記錄數(shù)據(jù)的表，它是為數(shù)據(jù)倉庫、輸出報(bào)表或查詢結(jié)果而設(shè)計(jì)的，有時(shí)它沒有主鍵與外鍵(數(shù)據(jù)倉

庫除外)。臨時(shí)表是程序員個(gè)人設(shè)計(jì)的，存放臨時(shí)記錄，為個(gè)人所用?；砗椭虚g表由DBA維護(hù)，臨時(shí)表由程序員

自己用程序自動(dòng)維護(hù)。

12.完整性約束表現(xiàn)在三個(gè)方面

域的完整性：用Check來實(shí)現(xiàn)約束，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具中，對(duì)字段的取值范圍進(jìn)行定義時(shí)，有一個(gè)Check按鈕，通

過它定義字段的值城。

參照完整性：用PK、FK、表級(jí)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。

用戶定義完整性：它是一些業(yè)務(wù)規(guī)則，用存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。

13.防止數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)打補(bǔ)丁的方法是“三少原則”

(1)一個(gè)數(shù)據(jù)庫中表的個(gè)數(shù)越少越好。只有表的個(gè)數(shù)少了，才干說明系統(tǒng)的E--R圖少而精，去掉了反復(fù)的多余的

實(shí)體，形成了對(duì)客觀世界的高度抽象，進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，防止了打補(bǔ)丁式的設(shè)計(jì)；

(2)一個(gè)表中組合主鍵的字段個(gè)數(shù)越少越好。由于主鍵的作用，一是建主鍵索引，二是做為子表的外鍵，所以組

合主鍵的字段個(gè)數(shù)少了，不僅節(jié)省了運(yùn)營時(shí)間，并且節(jié)省了索引存儲(chǔ)空間；

(3)一個(gè)表中的字段個(gè)數(shù)越少越好。只有字段的個(gè)數(shù)少了，才干說明在系統(tǒng)中不存在數(shù)據(jù)反復(fù)，且很少有數(shù)據(jù)冗

余，更重要的是督促讀者學(xué)會(huì)“列變行”，這樣就防止了將子表中的字段拉入到主表中去，在主表中留下許

多空余的字段。所謂“列變行”，就是將主表中的一部分內(nèi)容拉出去，此外單獨(dú)建一個(gè)子表。這個(gè)方法很簡(jiǎn)

單，有的人就是不習(xí)慣、不采納、不執(zhí)行。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)用原則是：在數(shù)據(jù)冗余和解決速度之間找到合適的平衡點(diǎn)?！叭佟笔且粋€(gè)整體概念，綜合觀點(diǎn)，

不能孤立某一個(gè)原則。該原則是相對(duì)的，不是絕對(duì)的。“三多”原則肯定是錯(cuò)誤的。試想：若覆蓋系統(tǒng)同樣的功

能，一百個(gè)實(shí)體(共一千個(gè)屬性)的E--R圖，肯定比二百個(gè)實(shí)體(共二千個(gè)屬性)的E--R圖，要好得多。

提倡“三少”原則，是叫讀者學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成的環(huán)節(jié)是將文獻(xiàn)系統(tǒng)集成

為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，將應(yīng)用數(shù)據(jù)庫集成為主題數(shù)據(jù)庫，將主題數(shù)據(jù)庫集成為全局綜合數(shù)據(jù)庫。集成的限度越高，數(shù)據(jù)

共享性就越強(qiáng)，信息孤島現(xiàn)象就越少，整個(gè)公司信息系統(tǒng)的全局E—R圖中實(shí)體的個(gè)數(shù)、主鍵的個(gè)數(shù)、屬性的個(gè)數(shù)

就會(huì)越少。

提倡“三少”原則的目的，是防止讀者運(yùn)用打補(bǔ)丁技術(shù)，不斷地對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改，使公司數(shù)據(jù)庫變成了隨意

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表的“垃圾堆”，或數(shù)據(jù)庫表的“大雜院”，最后導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫中的基本表、代碼表、中間表、臨時(shí)表

雜亂無章，不計(jì)其數(shù)，導(dǎo)致企事業(yè)單位的信息系統(tǒng)無法維護(hù)而癱瘓。

“三多”原則任何人都可以做到，該原則是“打補(bǔ)丁方法”設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的歪理學(xué)說?！叭佟痹瓌t是少而精的

原則，它規(guī)定有較高的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技巧與藝術(shù)，不是任何人都能做到的，由于該原則是杜絕用“打補(bǔ)丁方法”

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的理論依據(jù)。

14.提高數(shù)據(jù)庫運(yùn)營效率的辦法

在給定的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件條件下，提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)營效率的辦法是：

(1)在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)時(shí)，減少范式，增長冗余,少用觸發(fā)器,多用存儲(chǔ)過程。

(2)當(dāng)計(jì)算非常復(fù)雜、并且記錄條數(shù)非常巨大時(shí)(例如一千萬條)，復(fù)雜計(jì)算要先在數(shù)據(jù)庫外面，以文獻(xiàn)系統(tǒng)方

式用C++語言計(jì)算解決完畢之后，最后才入庫追加到表中去。這是電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。

(3)發(fā)現(xiàn)某個(gè)表的記錄太多，例如超過一千萬條，則要對(duì)該表進(jìn)行水平分割。水平分割的做法是，以該表主鍵

PK的某個(gè)值為界線，將該表的記錄水平分割為兩個(gè)表。若發(fā)現(xiàn)某個(gè)表的字段太多，例如超過八十個(gè)，則

垂直分割該表，將本來的一個(gè)表分解為兩個(gè)表。

(4)對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，即優(yōu)化各種系統(tǒng)參數(shù)，如緩沖區(qū)個(gè)數(shù)。

(5)在使用面向數(shù)據(jù)的SQL語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用優(yōu)化算法。

總之，要提高數(shù)據(jù)庫的運(yùn)營效率，必須從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)級(jí)優(yōu)化、程序?qū)崿F(xiàn)級(jí)優(yōu)化，這三個(gè)層次上同時(shí)下功夫。

上述十四個(gè)技巧，是許多人在大量的數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計(jì)實(shí)踐中，逐步總結(jié)出來的。對(duì)于這些經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用，讀者

不能生幫硬套，死記硬背，而要消化理解，實(shí)事求是，靈活掌握。并逐步做到：在應(yīng)用中發(fā)展，在發(fā)展中應(yīng)用。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++在過去的很數(shù)年，我認(rèn)為關(guān)系模型就是傳統(tǒng)的公司應(yīng)用當(dāng)中DBA設(shè)計(jì)的那些無數(shù)冗余字段，多個(gè)模型合并到一個(gè)表里面的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方式，這種數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)非常適合復(fù)雜的OLAP類型的查詢，他可以有效的消除多表聯(lián)合查詢，而我們大家都知道，大表的復(fù)雜關(guān)聯(lián)查詢是性能殺手，一旦無法有效運(yùn)用索引，導(dǎo)致了全表掃描，等待你的只有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器硬盤燈的狂閃不止，和無數(shù)進(jìn)程阻塞在IOWAIT狀態(tài)的無奈。

我前幾個(gè)月訂購了一本人郵圖靈出版的《MySQL5權(quán)威指南》第三版中文版，買這本書只是由于有人送我China-Pub的優(yōu)惠券，我就順手買本MySQL的書，用來管理JavaEye服務(wù)器的時(shí)候備查的。其實(shí)這本書內(nèi)容很一般，他說的東西我都知道了，所以這本書我拿過來隨手翻了翻就感覺到買的不值得。但是當(dāng)我隨手翻到第8章第5節(jié)第138頁介紹什么是三大范式的時(shí)候，我終于知道我錯(cuò)了。

從138頁到142頁，作者進(jìn)一步淺出舉例說明了三大范式，我被震了，就這幾頁讓我覺得買這本書值了。對(duì)于我這個(gè)不是計(jì)算機(jī)科班出身的人來說，到現(xiàn)在才知道什么是三大范式不算可恥。我震驚的只是三大范式和我們現(xiàn)在遵循ORM的原則去設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的方式如出一轍！我簡(jiǎn)樸摘要書中內(nèi)容如下：引用第一范式：

1、內(nèi)容相似的數(shù)據(jù)列必須消除(消除的辦法就是再創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)表來存放他們，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系)

2、必須為每一組相關(guān)數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建一個(gè)表

3、每條數(shù)據(jù)記錄必須用一個(gè)主鍵來標(biāo)示

第二范式：

1、只要數(shù)據(jù)列里面的內(nèi)容出現(xiàn)反復(fù)，就意味著應(yīng)當(dāng)把表拆分為多個(gè)表

2、拆分形成的表必須用外鍵關(guān)聯(lián)起來。

第三范式：

1、與主鍵沒有直接關(guān)系的數(shù)據(jù)列必須消除(消除的辦法就是再創(chuàng)建一個(gè)表來存放他們)

這三大范式就像給ORM的人如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫寫的指南：引用第一范式：

1、每個(gè)持久對(duì)象映射一張表

2、每個(gè)持久對(duì)象必須有一個(gè)主鍵

第二范式：

1、持久對(duì)象要有內(nèi)聚性，冗余的內(nèi)容拿出去，單獨(dú)創(chuàng)建持久對(duì)象

2、持久對(duì)象之間的關(guān)系用外鍵關(guān)聯(lián)

第三范式：

1、持久對(duì)象要有內(nèi)聚性，無關(guān)的內(nèi)容拿出去，單獨(dú)創(chuàng)建持久對(duì)象

關(guān)系模型和對(duì)象模型是不是在存儲(chǔ)概念上一致，就不用多說廢話了。

說關(guān)系模型和對(duì)象模型“阻抗不匹配”，當(dāng)然是有不匹配的地方，比方說對(duì)象模型當(dāng)中特有的“繼承”，“組合”，“聚合”，“依賴”的概念在關(guān)系模型當(dāng)中是不存在的，但是這種模型的“阻抗不匹配”最終在存儲(chǔ)模型是還是可以統(tǒng)一起來的，這就是ORM的作用：

1、對(duì)象的繼承關(guān)系可以表達(dá)為三種不同的關(guān)系存儲(chǔ)模型：整個(gè)繼承數(shù)一張表；每個(gè)繼承層次一張表；每個(gè)對(duì)象一張表

2、對(duì)象的組合和聚合可以用主外鍵關(guān)聯(lián)的表來存儲(chǔ)，它可以表達(dá)1:n，n:1和n:m的關(guān)系

3、對(duì)象的依賴關(guān)系和存儲(chǔ)無關(guān)，所以不需要ORM做什么。

所以結(jié)論就是這樣：

關(guān)系模型和對(duì)象模型存在概念上的阻抗不匹配，但是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)模型上是一致的，無論你從關(guān)系模型的三大范式理論出發(fā)，還是從對(duì)象模型的ORM理論出發(fā)，最終一定會(huì)得到一致的數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)。

這里值得我們反思的一個(gè)問題是：為什么傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人們這樣漠視和違反三大范式？在很多所謂的金融、電信等超級(jí)大項(xiàng)目當(dāng)中，連主鍵都沒有的表比比皆是，一張表上百個(gè)字段，字段之間沒有什么邏輯關(guān)系的情況比比皆是？

我想答案在于：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件開發(fā)，程序員很難從符合三大范式的數(shù)據(jù)模型當(dāng)中獲得有效的查詢性能。符合三大范式就意味著數(shù)據(jù)庫表會(huì)拆分的很細(xì)，表間關(guān)聯(lián)很多，記錄分析查詢就不可避免的導(dǎo)致n張表的聯(lián)合查詢，在沒有有效的應(yīng)用層緩存的情況下，這種查詢無可避免的性能低下。這使得程序員寧肯違反三大范式，而選擇查詢性能優(yōu)先的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

但是我們現(xiàn)在不同樣了，有了良好的ORM框架和應(yīng)用層的對(duì)象緩存機(jī)制，我們可以做到：讓比較簡(jiǎn)樸的查詢主線不打擾數(shù)據(jù)庫，讓比較復(fù)雜的查詢盡量少的掃描表記錄，其最終達(dá)成的效果在OLTP類型的應(yīng)用上面效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的方式。

以JavaEye網(wǎng)站為例：JavaEye使用了Rails的ActiveRecordORM，表設(shè)計(jì)符合三大范式，所有頁面都是動(dòng)態(tài)頁面，要對(duì)數(shù)據(jù)庫發(fā)送大量查詢，很多Web頁面至少要向數(shù)據(jù)庫發(fā)送50條以上的SQL語句。根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫和MemcachedServer的記錄數(shù)據(jù)表白：JavaEye網(wǎng)站平均每秒向數(shù)據(jù)庫發(fā)送140條SQL語句，平均每秒向MemcachedServer發(fā)送250次緩存查詢，緩存命中率大約為85%，也就是說緩存服務(wù)器要比數(shù)據(jù)庫服務(wù)器繁忙將近一倍，而Ruby應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)有60%是來自MemcachedServer，而只有40%是直接來自MySQL的。

為了加深大家印象，再給大家一個(gè)數(shù)據(jù)，目前JavaEye的Web服務(wù)器CPU負(fù)載在40-60%左右，而JavaEye的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器CPU負(fù)載只有20%-30%，IOWAIT幾乎沒有。所以良好的遵循三大范式，運(yùn)用好ORM和對(duì)象緩存，可以取得非常棒的應(yīng)用性能，還可以讓你的數(shù)據(jù)庫更加輕松。

最后，我的結(jié)論就是對(duì)象模型和關(guān)系模型在數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)上不存在阻抗不匹配，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)和面向數(shù)據(jù)庫的程序設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是一致的，而不應(yīng)當(dāng)是對(duì)立和沖突的，請(qǐng)不要把面向?qū)ο蠛兔嫦驍?shù)據(jù)庫對(duì)立起來，不是他們對(duì)立，而是你不了解什么才是真正良好的設(shè)計(jì)。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++前提聲明，個(gè)人觀點(diǎn)：

沒有最佳的，只有最合適的。

對(duì)不同的視角，所謂的“最合適”也是不同的。

設(shè)計(jì)總是隨著者“妥協(xié)”的。

請(qǐng)不要在討論中試圖證明個(gè)人的觀點(diǎn)是“最佳的”。

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