数据库学习及心得体会

声明：本文为个人学习心得体会，部分内容非原创。

一、认识数据库

1.数据管理技术的发展

1.1数据库的基本概念

（1）数据（Data）

数据就是对客观事物反映的一种物理符号，可以是数字、文字、图形、图像、声音、语言和视频等。这些多种形式的数据都需经过数字化后才能存入计算机。 –符号

（2）数据处理（Data Processing）

数据处理是指对各种形式的数据进行收集、整理、存储、分类、排序、检索、加工、统计和传输等一系列活动的总和。

（3）数据库（DataBase，DB）

数据库是长期存储在计算机设备上结构化的、可共享的相关数据的集合。它不仅包括描述事物的数据本身，而且还包括相关事物之间的联系。 –集合

（4）数据库系统（DataBase System，DBS）

数据库系统是指计算机系统引入数据库后，利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。他一般由数据库、数据库管理系统（及开发工具）、应用系统、数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）和用户构成。在不引起混淆的情况下人们常常把数据库系统简称为数据库。

（5）数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）

数据库管理系统是一个介于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，是数据库系统中的一个重要组成部分，可以帮助用户建立、使用和维护数据库。目前广泛使用的大型数据库管理系统有Oracle、Sybase等，小型数据库管理系统有SQLserver、VisualFoxPro、Access等。

1.2数据库系统

数据库系统是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。一般有5部分组成：数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）和用户。

1.3数据库系统的模式结构



（1）外模式(External Schema)

定义:也称子模式(Subschema)或用户模式，是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)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。

理解:

1. 一个数据库可以有多个外模式

2. 外模式就是用户视图

3. 外模式是保证数据安全性的一个有力措施

（2）模式(Schema)

定义:也称逻辑模式，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。

理解:

1. 一个数据库只有一个模式;

2. 是数据库数据在逻辑级上的视图;

3. 数据库模式以某一种数据模型为基础;

4. 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构(如数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等)，而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求，定义这些数据之间的联系。

（3）内模式(Internal Schema)

定义:也称存储模式(Storage Schema)，它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(例如，记录的存储方式是顺序存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储;索引按照什么方式组织;数据是否压缩存储，是否加密;数据的存储记录结构有何规定)。

理解：

1. 一个数据库只有一个内模式;

2. 一个表可能由多个文件组成，如:数据文件、索引文件。它是数据库管理系统(DBMS)对数据库中数据进行有效组织和管理的方法

其目的有:

① 为了减少数据冗余，实现数据共享;

② 为了提高存取效率，改善性能。

1.4数据库系统的体系结构

随着计算机体系结构的发展，数据库系统的外部体系结构出现了如下5种结构：单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户机/服务器(C/S)结构、浏览器/服务器(B/S)结构。

（1）单用户结构

单用户结构的整个数据库系统(应用程序、DBMS、数据)装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据，数据冗余度大，是早期的最简单的数据库系统。例如，一个企业的各个部门都使用本部门的机器来管理本部门的数据，各个部门间的机器是相互独立的。由于不同部门之间不能共享数据，因此企业内部存在大量的冗余数据。

（2）主从式结构

主从式结构也称为集中式结构，是一个主机带多个终端用户结构的数据库系统，如图1-10所示。在这种结构中，包括应用程序、DBMS、数据，都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成。各个用户通过主机的终端可同时或并发地存取数据库，共享数据资源。主从式结构的优点是结构简单，易于管理、控制与维护，缺点是当终端用户数目增加到一定程度后，主机的任务会过分繁重，成为瓶颈，使系统性能下降。系统的可靠性依赖主机，当主机出现故障时，整个系统都不能使用。

（3）分布式结构

分布式数据库是数据库技术与网络技术相结合的产物。在实际应用中，一些大型企业和连锁店等经常是在物理位置上分布式存在的，单位中各个部门都维护着自身的数据，整个单位的信息被分解成了若干信息分块，分布式数据库正是针对这种情形建立起来的信息桥梁。

分布式数据库中的数据在逻辑上相互关联，是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上，如图1-11所示。网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用，同时也可以通过网络通信系统执行全局应用。

分布式结构的优点是适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需求，缺点是数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制约。

（4）客户机(Client)/服务器(Server)结构

客户机/服务器结构也称为C/S结构。它将数据库系统看作由两个非常简单的部分组成，一个服务器(后端)和一组客户(前端)。服务器指DBMS本身，客户指在DBMS上运行的各种应用程序，包括用户编写的应用程序和内置的应用程序(由DBMS厂商或第三方厂商提供)。

在C/S结构的数据库系统中，客户端具有一定的数据处理、数据表示和数据存储能力，服务器端完成数据库管理系统的核心功能。客户机和服务器两者都参与一个应用程序的处理，可以有效地降低网络通信量和服务器运算量，从而降低系统的通信开销，可以称之为一种特殊的协作式处理模式。在该体系结构中，客户机向服务器发送请求，服务器响应客户机发出的请求并返回客户机所需要的结果。

C/S结构的优点是充分利用两端硬件环境的优势，发挥客户端的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，可以有效降低系统的通信开销，缺点是只适用于局域网，客户端需要安装专用的客户端软件，升级维护不方便，并且对客户端的操作系统一般也会有一定限制。

目前大多数应用软件系统都是C/S形式的两层结构，这种结构中客户机和服务器直接相连，服务器要消耗资源用于处理与客户机的通信。当大量客户机同时提交数据请求时，服务器很有可能无法及时响应数据请求，导致系统运行效率降低甚至崩溃，而且客户机应用程序的分发和协调难于处理。为此，三层结构的C/S模式应运而生。

（5）浏览器(Browser)/服务器(Server)结构

浏览器/服务器结构也称为B/S结构，实质是一个三层结构的客户机/服务器体系。该结构是一种以Web技术为基础的新型数据库应用系统体系结构。它把传统C/S模式中的服务器分解为一个数据服务器和多个应用服务器(Web服务器)，统一客户端为浏览器。

在B/S结构的数据库系统中，作为客户端的浏览器并非直接与数据库相连，而是通过应用服务器(Web服务器)与数据库进行交互。这样减少了与数据库服务器的连接数量，而且应用服务器(Web服务器)分担了业务规则、数据访问、合法校验等工作，减轻了数据库服务器的负担，如图1-13所示。

B/S结构的优点，首先是简化了客户端，客户端只要安装通用的浏览器软件即可。因此，只要有一台能上网的计算机就可以在任何地方进行操作而不用安装专门的客户应用软件，节省客户机的硬盘空间与内存，实现客户端零维护。其次是简化了系统的开发和维护，使系统的扩展非常容易。系统的开发者无须再为不同级别的用户设计开发不同的应用程序，只需把所有的功能都实现在应用服务器(Web服务器)上，并就不同的功能为各个级别的用户设置权限即可。

B/S结构的缺点，首先是应用服务器(Web服务器)端处理了系统的绝大部分事务逻辑，从而造成应用服务器运行负荷较重。其次是客户端浏览器功能简单，许多功能不能实现或实现起来比较困难。例如，通过浏览器进行大量的数据输入就比较困难和不便。

基于上述三层B/S结构存在的问题，目前又提出多层B/S体系结构。多层B/S体系结构是在三层B/S体系结构中间增加了一个或多个中间层，来提高整个系统的执行效率和安全性。

1.5数据库管理系统

数据库管理系统(DBMS)的主要功能有以下几项：

（1）数据定义功能。DBMS提供相应数据语言来定义（DDL）数据库结构，它们是刻画数据库框架，并被保存在数据字典中。

（2）数据存取功能。DBMS提供数据操纵语言（DML），实现对数据库数据的基本存取操作：检索，插入，修改和删除。

（3）数据库运行管理功能。DBMS提供数据控制功能，即是数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效地控制和管理，以确保数据正确有效。

（4）数据库的建立和维护功能。包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。

（5）数据库的传输。DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。