SQL关系模型的知识梳理总结

目录 关系模型 主键 外键 一对多 多对多 一对一 索引 索引的概念与用法 唯一索引 Tips

关系模型

关系数据库是建立在关系模型上的。而关系模型本质上就是若干个存储数据的二维表，可以把它们看作很多Excel表。

表的每一行称为记录（Record），记录是一个逻辑意义上的数据。

表的每一列称为字段（Column），同一个表的每一行记录都拥有相同的若干字段。

字段定义了数据类型（整型、浮点型、字符串、日期等），以及是否允许为 NULL 。注意 NULL 表示字段数据不存在。一个整型字段如果为 NULL 不表示它的值为0，同样的，一个字符串型字段为 NULL 也不表示它的值为空串 '' 。

通常情况下，字段应该避免允许为NULL。不允许为NULL可以简化查询条件，加快查询速度，也利于应用程序读取数据后无需判断是否为NULL。

和Excel表有所不同的是，关系数据库的表和表之间需要建立[一对多]，[多对一]和[一对一]的关系，这样才能够按照应用程序的逻辑来组织和存储数据。

在关系数据库中，关系是通过主键和外键来维护的。

主键

例如，假设我们把 name 字段作为主键，那么通过名字小明或小红就能唯一确定一条记录。但是，这么设定，就没法存储同名的同学了，因为插入相同主键的两条记录是不被允许的。

对主键的要求，最关键的一点是：记录一旦插入到表中，主键最好不要再修改，因为主键是用来唯一定位记录的，修改了主键，会造成一系列的影响。

由于主键的作用十分重要，如何选取主键会对业务开发产生重要影响。如果我们以学生的身份证号作为主键，似乎能唯一定位记录。然而，身份证号也是一种业务场景，如果身份证号升位了，或者需要变更，作为主键，不得不修改的时候，就会对业务产生严重影响。

所以，选取主键的一个基本原则是：不使用任何业务相关的字段作为主键。

因此，身份证号、手机号、邮箱地址这些看上去可以唯一的字段，均 不可 用作主键。

作为主键最好是完全业务无关的字段，我们一般把这个字段命名为 id 。

外键

一对多

当我们用主键唯一标识记录时，我们就可以在 students 表中确定任意一个学生的记录：

id name other columns…

1	小明	…
2	小红	…

我们还可以在 classes 表中确定任意一个班级记录：

id name other columns…

1	一班	…
2	二班	…

但是我们如何确定 students 表的一条记录，例如， id=1 的小明，属于哪个班级呢？

由于一个班级可以有多个学生，在关系模型中，这两个表的关系可以称为[一对多]，即一个 classes 的记录可以对应多个 students 表的记录。

为了表达这种一对多的关系，我们需要在 students 表中加入一列 class_id ，让它的值与 classes 表的某条记录相对应：

id class_id name other columns…

1	1	小明	…
2	1	小红	…
5	2	小白	…

这样，我们就可以根据 class_id 这个列直接定位出一个 students 表的记录应该对应到 classes 的哪条记录。

例如：

小明的 class_id 是 1 ，因此，对应的 classes 表的记录是 id=1 的一班；小红的 class_id 是 1 ，因此，对应的 classes 表的记录是 id=1 的一班；小白的 class_id 是 2 ，因此，对应的 classes 表的记录是 id=2 的二班。

在 students 表中，通过 class_id 的字段，可以把数据与另一张表关联起来，这种列称为外键。

外键并不是通过列名实现的，而是通过定义外键约束实现的：

?

1 2 3 4

ALTER TABLE students ADD CONSTRAINT fk_class_id FOREIGN KEY (class_id) REFERENCES classes(id)

其中，外键约束的名称 fk_class_id 可以任意， FOREIGN KEY (class_id) 指定了 class_id 作为外键， REFERENCES classes (id) 指定了这个外键将关联到 classes 表的 id 列（即 classes 表的主键）。

通过定义外键约束，关系数据库可以保证无法插入无效的数据。**即如果 classes 表不存在 id=99 的记录， students 表就无法插入 class_id=99 的记录。

由于外键约束会降低数据库的性能，大部分互联网应用程序为了追求速度，并不设置外键约束，而是仅靠应用程序自身来保证逻辑的正确性。这种情况下， class_id 仅仅是一个普通的列，只是它起到了外键的作用而已。

要删除一个外键约束，也是通过 ALTER TABLE 实现的：

?

1 2	ALTER TABLE students DROP FOREIGN KEY fk_class_id

注意：删除外键约束并没有删除外键这一列。删除列是通过DROP COLUMN ...实现的。

多对多

通过一个表的外键关联到另一个表，我们可以定义出一对多关系。有些时候，还需要定义[多对多]关系。例如，一个老师可以对应多个班级，一个班级也可以对应多个老师，因此，班级表和老师表存在多对多关系。

多对多关系实际上是通过两个一对多关系实现的，即通过一个中间表，关联两个一对多关系，就形成了多对多关系

一对一

一对一关系是指，一个表的记录对应到另一个表的唯一一个记录。

细心的话会发现，既然是一对一关系，那为啥不给 students 表增加一个 mobile 列，这样就能合二为一了？

如果业务允许，完全可以把两个表合为一个表。但是，有些时候，如果某个学生没有手机号，那么， contacts 表就不存在对应的记录。实际上，一对一关系准确地说，是 contacts 表一对一对应 students 表。

还有一些应用会把一个大表拆成两个一对一的表，目的是把经常读取和不经常读取的字段分开，以获得更高的性能。例如，把一个大的用户表分拆为用户基本信息表 user_info 和用户详细信息表 user_profiles ，大部分时候，只需要查询 user_info 表，并不需要查询 user_profiles 表，这样就提高了查询速度。

总结：关系数据库通过外键可以实现一对多、多对多和一对一的关系。外键既可以通过数据库来约束，也可以不设置约束，仅依靠应用程序的逻辑来保证。

索引

索引的概念与用法

在关系数据库中，如果有上万甚至上亿条记录，在查找记录的时候，想要获得非常快的速度，就需要使用索引。

索引是关系数据库中对某一列或多个列的值进行预排序的数据结构。**通过使用索引，可以让数据库系统不必扫描整个表，而是直接定位到符合条件的记录，这样就大大加快了查询速度。

例如，对于 students 表：

id class_id name gender score

1	1	小明	M	90
2	1	小红	F	95
3	1	小军	M	88

如果要经常根据 score 列进行查询，就可以对 score 列创建索引：

?

1 2	ALTER TABLE students ADD INDEX idx_score(score);

使用ADD INDEX idx_score (score)就创建了一个名称为idx_score，使用列score的索引。

索引名称是任意的，索引如果有多列，可以在括号里依次写上。

?

1 2	ALTER TABLE students ADD INDEX idx_name_score ( name , score);

索引的效率取决于索引列的值是否散列，即该列的值如果越互不相同，那么索引效率越高。**反过来，如果记录的列存在大量相同的值，例如 gender 列，大约一半的记录值是 M ，另一半是 F ，因此，对该列创建索引就没有意义。

可以对一张表创建多个索引。索引的优点是提高了查询效率，缺点是在插入、更新和删除记录时，需要同时修改索引，因此，索引越多，插入、更新和删除记录的速度就越慢。

对于主键，关系数据库会自动对其创建主键索引。使用主键索引的效率是最高的，因为主键会保证绝对唯一。

唯一索引

在设计关系数据表的时候，看上去唯一的列，例如身份证号、邮箱地址等，因为他们具有业务含义，因此不宜作为主键。

但是，这些列根据业务要求，又具有唯一性约束：即不能出现两条记录存储了同一个身份证号。这个时候，就可以给该列添加一个唯一索引。例如，我们假设 students 表的 name 不能重复：

?

1 2	ALTER TABLE students ADD UNIQUE INDEX uni_name( name );

通过 UNIQUE 关键字我们就添加了一个唯一索引。

也可以只对某一列添加一个唯一约束而不创建唯一索引：

?

1 2	ALTER TABLE students ADD CONSTRAINT uni_name UNIQUE ( name );

这种情况下， name 列没有索引，但仍然具有唯一性保证。

无论是否创建索引，对于用户和应用程序来说，使用关系数据库不会有任何区别。

这里的意思是说，当我们在数据库中查询时，如果有相应的索引可用，数据库系统就会自动使用索引来提高查询效率，如果没有索引，查询也能正常执行，只是速度会变慢。

因此，索引可以在使用数据库的过程中逐步优化。

Tips

1.通过对数据库表创建索引，可以提高查询速度。但索引越多，插入和更新的速度越慢。

2.索引加得不好，查询不会变快，甚至会变慢。

3.通过创建唯一索引，可以保证某一列的值具有唯一性。

4.数据库索引对于用户和应用程序来说都是透明的。

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