第一章

概念

• 数据库定义
  • 是一种依照特定数据模型组织、存储和管理数据的文件集合。
• 数据库和普通文件区别
  • 支持不同应用对数据共享访问；
  • 数据管理复杂；
  • 可独立于应用；
  • 管理由DBMS实现。
• 数据模型定义
  • 描述事物对象的数据结构组成、数据语义联系、数据约束的抽象结构以及说明。
• 主要数据模型
  • 层次数据模型
  • 网状数据模型
  • 关系数据模型
• 关系数据模型优缺点
  • 优点
    • 结构简单、灵活；
    • 支持关系与集合运算；
    • 支持SQL；
    • 应用广泛。
  • 缺点
    • 只支持结构化数据存储；
    • 数据类型简单；
    • 无法支持非结构化数据。
• DBMS基本功能
  • 创建…
  • 增删查改…
  • 安全控制
  • 备份以及恢复
• 四个管理阶段
  • 人工管理阶段
  • 文件系统管理阶段
  • 数据库系统管理阶段
• 数据库应用系统类型
  • 业务处理系统
  • 管理信息系统
  • 决策支持系统
• 系统生命周期
  • 需求分析
  • 系统分析
  • 系统实现
  • 系统测试
  • 系统运行与维护

第二章

概念

• 实体定义
  • 包含数据特征的事物在概念模型世界中的抽象名称。
• 关系定义
  • 具有关系特征、用于存放实体数据的二维表。
• 键定义
  • 唯一标识元组的列。
• 复合键定义
  • 关系中用来唯一标识元组的多列。
• 候选键定义
  • 关系中可能有多个列作为键，则其都是候选键。
• 主键定义
  • 关系中最有代表性的一个候选键。
• 主键作用
  • 唯一标识元组；
  • 与关联表外键建立联系；
  • 组织数据存储；
  • 建立索引快速检索。
• 代理键定义
  • DBMS自动生成的数字序列以作为关系表主键。
• 代理键作用
  • 可代替复合主键，获得更高性能的数据访问操作。
• 关系模型完整性
  • 关系数据模型中对关系实施的完整性约束。
  • 包含
    • 实体完整性
    • 参照完整性
    • 用户自定义完整性
• 实体完整性规则
  • 所有主属性不能取空值。
  • 主键取值唯一。
• 参照完整性
  • 关系表之间需要遵守的数据约束，保证关系之间的数据一致性。
  • 通过外键实现。
• 用户自定义完整性
  • 用户根据业务需求自定义的数据约束。

第三章

概念

• SQL
  • 是一种对关系数据库进行访问的数据操作语言。
  • 是解释执行的。

操作

数据类型

对象	类型
字符	CHAR、VARCHAR、TEXT
整数	SMALLINT、INTEGER
浮点数	NUMBER(n,d)、FLOAT(n,d)
日期	DATE、DATETIME
货币	MONEY

操作库

• 模板

CREATE DATABASE <数据库名>;
ALTER DATABASE <数据库名> <修改内容>；
DROP DATABASE <数据库名>;

操作表

CREATE TABLE <表名>
(
	...
	<属性名> <数据类型> [完整性约束],
	...
	CONSTRAINT <主键名> PRIMARY KEY(<属性名>),
	CONSTRAINT <外键名> FOREIGN KEY(<属性名>)
		REFERENCES <关联表名>(<属性名>)
);
ALTER TABLE <表名> <修改方式>;
DROP TABLE <表名>;

• 完整性约束

关键词	作用
PRIMARY KEY	主键
NOT NULL	非空值
NULL	空值
UNIQUE	值唯一
CHECK	有效性检查
DEFAULT	缺省值

操作索引

CREATE INDEX <索引名> ON <表名>(<属性名>);
ALTER INDEX <索引名> <修改项>;
DROP INDEX <索引名>;

插入操作

INSERT INTO <表名> VALUES (属性值);

更新操作

UPDATE <表名> SET <属性名>=<表达式>
	WHERE <条件表达式>;
DELETE FROM <表名>
	WHERE <条件表达式>;

查询语句

SELECT <属性名> INTO <新表名> FROM <表名>
WHERE <条件表达式>
	BETWEEN <属性值> AND <属性值>
WHERE <条件表达式>
	LIKE <属性值>
GROUP BY <属性名>
ORDER BY <属性名> [DESC|ASC]

• 内置函数

聚合函数	功能
AVG()	平均值
COUNT()	行数
MIN()	最小值
MAX()	最大值
SUM()	总和

• 分类统计

SELECT Major AS 专业 COUNT StudentID AS 学生人数
FROM Student
WHERE StudentGender=‘男‘
GROUP BY Major
HAVING COUNT(*)> 2;

• 子查询

SELECT TeacherID,TeacherName,TeacherTitle
FROM Teacher
WHERE CollegeID IN
(
	SELECT CollegeID
	FROM College
	WHERE CollegeName='计算机学院'
);

• 关联多表查询

SELECT B.CollegeName AS 学院名称,A.TeacherID AS 编号,A.TeacherName AS 姓名,A.TeacherGender AS 性别,A.TeacherTitle AS 职称
FROM Teacher AS A,College AS B
WHERE A.CollegeID=B.CollegeID
ORDER BY B.CollegeName,A=TeacherID;

• 连接查询

SELECT B.CollegeName AS 学院名称,A.TeacherID AS 编号,A.TeacherName AS 姓名,A.TeacherGender AS 性别,A.TeacherTitle AS 职称
FROM TEACHER AS A JOIN COLLEGE AS B
ON A.CollegeID=B.CollegeID
ORDER BY B.CollegeName,A.TeacherID;

• 外部连接

SELECT C.CourseName AS 课程名称, T.TeacherName AS 教师,
	COUNT(R.CoursePlanID) AS 选课人数
FROM COURSE AS C JOIN PLAN AS P ON C.CourseID=P.CourseID
	JOIN TEACHER AS T ON P.TeacherID=T.TeacherID
	JOIN REGISTER AS R ON P.CoursePlanID=R.CoursePlanID
GROUP BY C.CourseName, T.TeacherName;

数据控制

GRANT <权限列表> ON <数据库对象> TO <用户|角色>;
REVOKE <权限列表> ON <数据库对象> FROM <用户|角色>;
DENY <权限列表> ON <数据库对象> TO <用户|角色>;

视图

CREATE VIEW <视图名> AS
<SELECT查询>;

SELECT * FROM <视图名>;

DROP VIEW <视图名>;

• 例子

CREATE VIEW BasicCourseView AS
SELECT CourseName,CourseCredit,CoursePeriod,TestMethod
FROM COURSE
WHERE CourseType='基础课';

SELECT *
FROM BasicCourseView
ORDER BY CourseName;

DROP VIEW BasicCourseView;

第四章

概念

• 开发过程
  • 数据需求分析
  • 数据库设计阶段
  • 数据库实现阶段
  • 数据库测试阶段
• 数据模型
  • 概念数据模型CDM
    • 以用户角度
  • 逻辑数据模型LDM
    • 从系统分析员角度
  • 物理数据模型PDM
    • 从系统设计人员角度
• E-R模型
  • 实体-联系模型
  • 描述现实世界概念数据模型、逻辑数据模型的有效方法。
• 规范化数据库设计的原因
  • 减少数据冗余
  • 数据完整性和一致性
  • 系统对数据高效访问
• 函数依赖
  • 一个属性确定了，另一个属性也随之确定了。
• 完全函数依赖
  • 表明函数依赖的决定因子中的最小属性集。
  • 否则为部分函数依赖。
• 属性传递依赖
  • 属性如果不是一一对应，可以根据属性之间的依赖关系，进行传递。
• 多值依赖
  • 属性间的一对多联系。
• 规范化范式
  • 关系表符合规范化程度的模式。

模式	程度
第一范式	属性不可细分
第二范式	消除部分函数依赖
第三范式	切断传递函数依赖
BCNF	决定因子都是候选键
第四范式	消除多值依赖

第五章

概念

• 数据库管理原因

  • 规模扩大，系统变复杂
  • 多用户带来访问复杂性
  • 安全和隐私非常重要
  • 意外事件

• 数据库管理目标

  • 保障系统正常运行
  • 发挥系统软硬件处理能力
  • 确保用户数据安全
  • 管理用户权限
  • 解决优化等问题
  • 发挥作用

• ACID特性

  • 原子性
  • 一致性
  • 隔离性
  • 持续性

• 事务不能实现

  • 对数据库的操作
  • 日志操作
  • 权限赋予

• 并发控制的原因

  • 并发可能带来数据不一致、事务死锁等问题。

• 并发控制需解决的问题

  • 丢失更新数据
  • 不可重复读/幻读
  • 脏数据读

• 可串行化调度

  • 事务中数据操作顺序的结果和事务串行执行结果一样时，并发事务调度才能保证操作的正确性和一致性。

• 加锁访问

  • 排它锁定
    • 不允许其他事务加锁
  • 共享锁定
    • 只允许其他事务加读取锁

• 锁的相容性

	排它锁	共享锁	无锁
排它锁	否	否	是
共享锁	否	是	是
无锁	是	是	是

锁协议	排它锁	共享锁	更新丢失	脏数据读	不可重复读
一级加锁协议	全程加	不加	√	×	×
二级加锁协议	全程加	读完释放	√	√	×
三级加锁协议	全程加	全程加	√	√	√

二级和三级加锁协议都是在一级基础上的。

• 二阶段锁定协议
  • 每个事务的加锁解锁分为两个阶段。
• 事务隔离级别
  • 级别越高，数据不一致可能越小，系统吞吐量也越小。
• 安全模型
  • 身份认证
  • 权限控制
  • 系统防护
  • 加密存储

操作

事务

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
COMMIT;

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
ROLLBACK;

START TRANSACTION;
<SQL>;
...
SAVEPOINT <保存点名>;
...
ROLLBACK <保存点名>;

用户

CREATE USER "userA" WITH
	LOGIN
	NOSUPERUSER
	NOCREATEDB
	NOCREATEROLE
	INHERIT
	NOREPLICATION
	CONNECTION LIMIT -1
	RASSWORD '123456';

ALTER USER "userA"
	CONNECTION LIMIT 10;

DROP USER userA;

GRANT SELECT ON COURSE TO userA;

角色

CREATE ROLE "Role_Manager" WITH
	LOGIN
	CONNECTION LIMIT -1;

GRANT SELECT ON COURSE TO "Role_Manager";

备份

BACKUP DATABASE CourseDB TO DISK="D:\CourseDB.bak";

RESTORE DATABASE CourseDB FROM DISK="D:\CourseDB.bak";

第六章

概念

• JDBC访问数据库步骤
  • 应用程序开始
  • 导入java.sql包
  • 加载并注册驱动
  • 创建Connection对象
  • 创建Statement对象
  • 执行SQL
  • 使用ResultSet对象返回结果
  • 关闭ResultSet对象
  • 关闭Statement对象
  • 关闭Connection对象
  • 结束
• 触发器
  • 可实现复杂的数据完整性。
  • 本身是一个特殊的事务单位。
  • 由INSERT、UPDATE、DELETE触发而被动执行。
  • 必须定义在表或视图上。
• 触发器的特殊变量
  • NEW：值为改变之后的行。
  • OLD：值为改变之前的行。
  • TG_OP：值为引发触发器的操作。

操作

JDBC

• 加载驱动

Class.forName("org.postgresql.Driver");

• 建立连接

String url = "jdbc:postgresql://localhost:5432/testdb";
String usrName = "admin";
String pasWord = "password";
connection conn = DriverManager.getConnection(url,usrName,pasWord);

• 创建Statement

Statement stat = conn.createStatement();

• 执行SQL语句

String sql = "INSERT INTO STUDENT"
			+ " VALUES('201909','DD','男');";
stat.executeUpdate(sql);

String sql = "SELECT id,name,gender FROM company;"
ResultSet rs = stat.executeQuery(sql);

• 打印结果

while(rs.next()){
	System.out.println(rs.getString("id"));
}

• 关闭连接

rs.close();
stat.close();
conn.close();

存储过程

• 创建

CREATE OR REPLACE FUNCTION countRecords()
RETURNS INTEGER 
AS $COUNT$
DECLARE 
	count integer;
BEGIN
	SELECT COUNT(*) INTO count FROM STUDENT;
	RETURN count;
END;
$COUNT$	LANGUAGE plpgsql;

• 执行

SELECT * FROM countRecords();

• 删除

DROP FUNCTION IF EXISTS countRecords();

PL/SQL语法

• 条件

IF count>0 THEN
	count = count - 1;
ELSIF count<0 THEN
	count = count + 1;
ELSE
	EXIT;
END IF;

• 循环

LOOP
	count=count+1;
	EXIT WHEN count>100;
END LOOP;

WHILE count>0 LOOP
	count=count-1;
END LOOP;

FOR i IN 1...10 LOOP
	RAISE NOTICE 'i=%',i;
END LOOP;

FOR rec IN SELECT id,name FROM STUDENT LOOP
	RAISE NOTICE "ID:%,NAME:%",rec.id,rec.name;
END LOOP;

触发器

• 构造触发器函数

CREATE OR REPLACE FUNCTION score_audit()
RETURNS TRIGGER
AS $SCORE$
	BEGIN
		IF (TG_OP = "DELETE")THEN
			INSERT INTO AUIT SELECT OLD.ID,OLD.SCORE;
			RETURN OLD;
		END IF;
		RETURN NULL;
	END;
$SCORE$ LANGUAGE plpgsql;

• 操作触发器

CREATE TRIGGER AUDIT_TRIGGER
AFTER DELETE OR INSERT 
ON STUDENT
FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURE score_audit();

ALTER TRIGGER AUDIT_TRIGGER ON STUDENT RENAME TO AT;

DROP TRIGGER IF EXISTS AUDIT_TRIGGER ON STUDENT CASCADE;

游标

• 定义

CURSOR_NAME REFCURSOR FOR SELECT * FROM STUDENT;

CURSOR_NAME REFCURSOR(KEY INTEGER) IS SELECT * FROM STUDENT WHERE SID=KEY;

• 打开

OPEN CURSOR_NAME FOR QUERY;

OPEN CURSOR_NAME EXECUTE QUERY_STRING;

OPEN CURSOR_NAME;

前两个适用于未绑定的，后面那个适用于绑定过的。

• 使用游标

FETCH CURSOR_NAME INTO ID,NAME;
IF FOUND THEN
	...
END IF;

• 关闭游标

CLOSE CURSOR_NAME;

第七章

概念

• 分布式文件系统
  • 文件系统的资源不存储在本地节点。
• 分布式数据库=数据库+网络技术
• 5V特征
  • 超量Volume
  • 高速Velocity
  • 异构Variety
  • 真实Veracity
  • 价值Value
• NoSQL性质
  • 易扩展
  • 数据模型灵活
  • 高可用性
  • 大数据量
  • 高性能
• 分布式数据库不一致原因
  • 多个副本
  • 单点网络故障
  • 通信网络故障
  • 分布式提交等
• 分布式环境要求CAP
  • 一致性
  • 可用性
  • 分区容忍性
• BASE
  • 基本可用
  • 软状态
  • 最终一致性
• NoSQL定义
  • 一个非关系数据存储系统
  • 不单指一个产品或技术，它代表一族产品，也是一个概念。
• NoSQL技术
  • 简单数据类型：键值
  • 元数据与应用数据分离
• NoSQL特点
  • 优点
    • 高可扩展性
    • 分布式计算
    • 低成本
    • 架构灵活
    • 半结构化数据
    • 关系简单
  • 缺点
    • 没有标准化
    • 查询功能有限
    • 不直观
• 列存储数据库
  • 把一列中的数据值串在一起存储
  • 例：HBASE
• 键值对数据库
  • 每行记录由主键和值两个部分组成
  • 例：Redis
• 文档数据库
  • 将数据存储为一个文档
  • 例：MongoDB
• 图形数据库
  • 通过关系来连接各个节点
  • 例：Neo4J