MySQL从入门到精通——数据库基础

数据库基础

本章导航：

• 了解什么是数据库
• 掌握什么是表、数据类型和主键
• 熟悉数据库的技术构成
• 熟悉什么是 MySQL
• 掌握常见的 MySQL 工具
• 了解如何学习 MySQL

　　数据库由一批数据构成有序的集合，这些数据被存放在结构化的数据表里。数据表之间相互关联，反映了客观事物间的本质联系。

　　数据库系统提供对数据的安全控制和完整性控制。

1.1、什么是数据库

　　数据库的概念诞生于 60 年前，随着信息技术和市场的快速发展，数据库技术层出不穷，随着应用的扩展和深入，数据库的数量和规模越来也大，其诞生和发展给计算机信息管理带来了一场巨大的革命。

　　数据库的发展大致划分为如下几个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、高级数据库阶段。其种类大概有 3 种：层次式数据库、网络式数据库和关系型数据库。不同种类的数据库按不同的数据结构来联系和组织。

　　对于数据库的概念，没有一个完全固定的定义，随着数据库历史的发展，定义的内容也有很大的差异，其中一种比较普遍的观点认为，数据库（DataBase，DB）是一个长期存储在计算机内的、有组织的、有共享的、统一管理的数据集合。它是一个按数据结构来存储和管理的计算机软件系统。数据库包含两层含义：保管数据的“仓库”，以及数据管理的方法和技术。

　　数据库的特点是：实现数据共享，减少数据冗余；采用特定的数据类型；具有较高的数据独立性；具有统一的数据控制功能。

1.2、表

　　在关系数据库中，数据库表示一系列二维数组的集合，用来存储和操作数据的逻辑结构。它由纵向的列和横向的行组成。行被称为记录，是组织数据的单位；列被称为字段，每一列表示记录的一个属性，有相应的描述信息，如数据类型、数据宽度等。

　　例如，一个有关作者信息的名为 authors 的表中，每列包含作者某个特定类型的信息，比如 "姓名"，而每行则包含了某个特定作者的所有信息（编号、姓名、性别、专业）：

1.3、数据类型

　　数据类型决定了数据在计算机中的存储格式，代表不同的信息类型。常用的数据类型有整数数据类型、浮点数数据类型、精确小数类型、二进制数据类型、日期/时间数据类型、字符串数据类型。

　　表中的每一个字段就是某种指定数据类型。比如图中 "编号" 字段为整数数据，"性别" 字段为字符型数据。

1.4 主键

　　主键（Primary Key）又称主码，用于唯一地标识表中的每一条记录。可以定义表中的一列或多列为主键，主键列上既不能有两行相同的值，也不能为空值。假如，定义 authors 表，该表给每一个作者分配一个 "作者编号"，该编号作为数据表的主键。如果出现相同的值，将提示错误，系统不能确定查询的究竟是哪一条记录；如果把作者的 “姓名” 作为主键，则不能出现重复的名字，这与现实中的情况不符，因此 "姓名" 字段不适合作为主键。

 2.1 数据库技术构成

 　　数据库系统由硬件部分和软件部分共同构成。硬件主要用于存储数据库中的数据，包括计算机、存储设备等。软件部分主要包括 DBMS、支持 DBMS 运行的操作系统，以及支持多种语言进行应用开发的访问技术等。

　　数据库系统有 3 个主要的组成部分：

• 数据库：用于存储数据的地方。
• 数据库管理系统：用于管理数据库的软件。
• 数据库应用程序：为了提高数据库系统的处理能力所使用的管理数据库软件补充。

　　数据库系统（Database System）提供了一个存储空间，用以存储各种数据，可以将数据视为一个存储数据的容器。一个数据库可能包含许多文件，一个数据库系统中通常包含许多数据库。

　　数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是用户创建、管理和维护数据库时候所使用的软件，位于用户与操作系统之间，对数据库进行统一管理。DBMS 能定义数据存储结构，提供数据的操作机制，维护数据库的安全性、完整性和可靠性。

　　数据库应用程序（DatatBaseApplication）虽然已经有了 DBMS，但是在很多情况下，DBMS 无法满足对数据管理的要求。数据库应用程序的使用可以满足对数据管理的更高要求，还可以使数据管理过程更加直观和友好。数据库应用程序负责与 DBMS 进行通信，访问和管理 DBMS 中存储的数据，允许用户插入、修改、删除 DB 中的数据。

　　数据库系统如下图所示：

 2.2 SQL语言

　　对数据库进行查询和修改操作的语言叫做 SQL。SQL 的含义是结构化查询语言（Structured Query Language）。SQL 有许多不同的类型，有 3 个主要的标准：ANSI（美国国家标准机构）SQL；对 ANSI SQL 修改后在 1992 年采纳的标准，成为 SQL-92 或 SQL2；最近的 SQL-99 标准，从 SQL2 扩充而来，并增加了对象关系特征和许多其他新功能。各大数据库厂商提供不同版本的 SQL，这些版本的 SQL 不但能包括原始的 ANSI 标准，而且在很大程度上支持 SQL-92 标准。

　　SQL 语言包含以下 4 部分：

（1）数据定义语言（DDL）：DROP、CREATE、ALTER 等语句。

（2）数据操作语言（DML）：INSERT(插入)、UPDATE(修改)、DELETE(删除) 语句。

（3）数据查询语言（DQL）：SELECT 语句。

（4）数据控制语言（DCL）：GRANT、REVOKE、COMMIT、ROLLABCK 等语句。

2.3 数据库访问接口

　　不同的程序设计语言会有各自不同的数据库访问接口，程序语言通过这些几口执行 SQL 语句，进行数据库管理。主要的数据库访问接口有 ODBC、JDBC、ADO.NET 和 PDO。

　　1、ODBC

　　ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库连接）技术为访问不同的 SQL 数据库提供了一个共同的接口。ODBC 使用 SQL 作为访问数据的标准。这一接口提供了最大限度的互操作性：一个应用程序可以通过共同的一组代码访问不同的 SQL 数据库管理系统（DBMS）。

　　2、JDBC

　　JDBC（Java Data Base Connectivity，Java 数据库连接）用于 Java 应用程序连接数据库的标准方法，是一种用于执行 SQL 语句的 Java API，可以为多种关系数据库提供统一访问，由一组用 JAVA 语言编写的类和接口组成。

　　3、ADO.NET

　　ADO.NET 是微软在 .NET 框架下开发设计的一组用于和数据源进行交互的面向对象类库。

　　4、PDO

　　PID（PHP Data Object）为PHP 访问数据库定义了一个轻量级的、一致性的接口，提供了一个数据访问抽象层。这样，无论使用什么数据库，都可以通过一致的函数执行查询和获取数据。

　　针对不同的程序语言，在 MySQL 提供了不同数据库访问连接驱动，读者可以在下载页面（https://dev/MySQL.com/downloads/）下载相关驱动。

3.1 什么是 MySQL

　　MySQL 是一个小型关系数据库管理系统。与其他大型数据库管理系统（例如 Oracle、DB2、SQL Server 等）相比，MySQL 规模小、功能有限，但是它体积小、速度快、成本低，并且提供的功能对稍微复杂的应用来说已经够用，这些特性使得 MySQL 成为世界上最受欢迎的开放源代码数据库。

3.2  客户端/服务器软件

　　主从式架构（Client-Server Model）或客户端/服务器（Client/Server）结构（简称 C/S 结构），是一种网络架构，通常在该网络架构下的软件可分为客户端（Client）和服务器（Server）。

3.3 MySQL 版本

　　针对不同用户，MySQL 分为两个不同的版本：

• • MySQL Community Server（社区版服务器）：该版本完全免费，但是官方不提供技术支持。
  • MySQL Enterprise Server（企业版服务器）：能够以很高的性价比为企业提供数据仓库应用，支持 ACID 事务处理，提供完成的提交、回滚、崩溃恢复和行级锁定功能。但是该版本需要付费使用，官方提供电话技术支持。
  • MySQL Cluster 主要用于架设集群服务器，需要在社区版或企业版基础上使用。

　　MySQL 的命名机制由 3 个数字和 1 个后缀组成，例如：MySQL-8.0.13 版本。

（1）第 1 个数字（8）是主版本号，描述了文件格式，所有版本 8 的发行版都有相同的文件格式。

（2）第 2个数字（0）是发行级别，主版本号和发行级别组合在一起便构成了发行序列号。

（3）第 3 个数字（13）是在此发行系列的版本号，随每次新分发版本递增。通常选择已经发行的最新版本。

　　在 MySQL 开发过程中，同时存在多个发布系列，每个发布处在成熟度的不同阶段。

（1）MySQL 8.0 是最新开发的稳定（GA）发布系列，是将执行新功能的系列，目前已经可以正常使用。

（2）MySQL 8.0 是比较稳定(GA)发布系列。只针对漏洞修复重新发布，没有增加会影响稳定性的新功能。

（3）MySQL 5.7 是前一稳定（产品质量）发布系列。只针对严重漏洞修复和安全修复重新发布，没有增加会影响该系列的重要功能。

 3.4 MySQL 的优势

（1）速度：运行速度快。

（2）价格：MySQL 对多数个人来说是免费的。

（3）容易使用：与其他大型数据库的设置和管理相比，其复杂程度较低，易于学习。

（4）可移植性：能够工作在众多不同的系统平台上，例如 Linux、Windows、mac 等。

（5）丰富的接口：提供了用于 C、C++、Java、Python、Ruby等语言的API。

（6）支持查询语言：MySQL 可以利用标准 SQL 语法和支持 ODBC 的应用程序。

（7）安全性和连接性：十分灵活和安全的权限和密码系统，允许基于主机的验证。连接到服务器时，所有的密码传输均采用加密形式，从而保证了密码安全。由于 MySQL 是网络化的，因此可以在因特网上的任何地方访问，提高数据共享的效率。

4.1 MySQL 工具

　　MySQL 数据库管理系统提供了许多命令行工具，这些工具可以用来管理 MySQL 服务器、对数据库进行访问控制、管理 MySQL 用户以及数据库备份和恢复工具等。

　　MySQL 命令行使用程序：

　　MySQL 服务器端实用工具程序如下：

(1) mysqld：SQL 后台程序（MySQL 服务器进程）。必须在该程序运行之后，客户端才能通过连接服务器来访问数据库。

(2) mysqld_safe：服务器启动脚本。在 UNIX 和 NetWare 中推荐使用 mysqld_safe 来启动 mysqld 服务器。mysqld_safe 增加了一些安全特性，例如当出现错误时重启服务器并向错误日志文件写入运行时间信息。

(3) mysql.server：服务器启动脚本。该脚本用于使用包含为特定级别的、运行启动服务的脚本的、运行目录的系统。它调用 mysqld_safe 来启动 MySQL 服务器。

(4) mysql_multi：服务器启动脚本，可以启动或停止系统上安装的多个服务器。

(5) myisamchk：用来描述、检查、优化和维护 MyISAM 表的实用工具。

(6) mysqlbug：MySQL 缺陷报告脚本。它可以用来向 MySQL 邮件系统发送缺陷报告。

(7) mysql_install_db：该脚本用默认权限创建 MySQL 授权表。通常只是在系统上首次安全 MySQL 时执行一次。

 　　MySQL 客户端实用工具程序如下：

(1) myisampack：压缩 MyISAM 表，以产生更小的只读表的一个工具。

(2) mysql：交互式输入 SQL 语句或从文件以批处理模式执行它们的命令行工具。

(3) mysqlaccess：检查访问主机名、用户名和数据库组合的权限的脚本。

(4) mysqladmin：执行管理操作的客户程序，例如创建和删除数据库、重载授权表、将表刷新到硬盘上以及重新打开日志文件。mysqladmin 还可以用来检索版本、进程，以及服务器的状态信息。

(5) mysqlbinlog：从二进制日志读取语句的工具。在二进制日志文件中包含执行过的语句，可用来帮助系统从崩溃中恢复。

(6) mysqlcheck：检查、修复、分析以及优化表的表维护客户程序。

(7) mysqldump：将 MySQL 数据库转储到一个文件（例如 SQL 语句或 tab 分隔符文本文件）的客户程序。

(8) mysqlhotcopy：当服务器在运行时，快速备份 MyISAM 或 ISAM 表的工具。

(9) mysqlimport：使用 LOAD DATA INFILE 将文本文件导入相关表的客户程序。

(10) mysqlshow：显示数据库、表、列以及索引相关信息的客户程序。

(11) perror：显示系统或 MySQL 错误代码含义的工具。

4.2 MySQL  Workbench

　　MySQL Workbench 是下一代可视化数据库设计软件，为数据库管理员和开发人员提供了一整套可视化数据库操作环境，主要功能有：

• 数据库设计和模型建立。
• SQL 开发（取代 MySQL Query Browser）。
• 数据库管理（取代 MySQL Administrator）。

　　MySQL Workbench 有两个版本：

• MySQL Workbench Community Edition（也叫 MySQL Workbench OSS，社区版），是在 GPL 证书下发布的开源社区版本。
• MySQL Workbench Standard Edition（也叫 MySQL Workbench SE，商业版），是按年收费的商业版本。

5.1 如何学习 MySQL

　　官网yyds（https://www.mysql.com/）