1. 為什么要關(guān)注數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)？
無論是應(yīng)用程序，還是數(shù)據(jù)庫(kù)如何變化，數(shù)據(jù)始終是最重要的部分。通常，數(shù)據(jù)是系統(tǒng)存在的首要目的。這就是為什么，我們不應(yīng)該只把數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)看作是保存數(shù)據(jù)的黑盒子，而要將其看成驗(yàn)證和防止數(shù)據(jù)腐化的工具。
要做到這一點(diǎn)，就要有健壯和深思熟慮的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，業(yè)務(wù)邏輯是在應(yīng)用層編碼，它確保數(shù)據(jù)在到達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)之前的格式是正確的。
但是，誰能保證網(wǎng)絡(luò)故障或缺陷不會(huì)放行不可靠的“客人”？此外，應(yīng)用層并不是通往數(shù)據(jù)庫(kù)的唯一的“門”。我們可以使用導(dǎo)入腳本、維護(hù)腳本，DBA 和開發(fā)人員也會(huì)與之交互。我們可以在底層采取預(yù)防措施確保在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前總是進(jìn)行檢查。
擁有健壯、可靠的數(shù)據(jù)也有助于開發(fā)和測(cè)試。將一個(gè)列設(shè)置為 Not Null 可以省掉許多假設(shè)該列為空的測(cè)試場(chǎng)景，還能簡(jiǎn)化代碼，讓開發(fā)人員不用（幾乎）每次訪問它之前都檢查值。
在強(qiáng)調(diào)了良好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的重要性后，讓我們看看可以使用哪些工具來實(shí)現(xiàn)它。
2. 規(guī)范化
這無疑是良好設(shè)計(jì)的首要原則。這里，我們不打算深入研究規(guī)范化規(guī)則，只是想強(qiáng)調(diào)它的重要性。
關(guān)于這個(gè)話題，這里有份不錯(cuò)的資料，你可以進(jìn)一步閱讀。
https://docs.microsoft.com/en-us/office/troubleshoot/access/database-normalization-description
3. 數(shù)據(jù)類型
另一件要注意的事情是定義適當(dāng)?shù)膶傩灶愋?/strong>。這不僅可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，還能在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)前驗(yàn)證數(shù)據(jù)。所以，我們應(yīng)該在“integer”、“numeric”字段中保存數(shù)值數(shù)據(jù)；在“timestamp”、“timestamptz”字段中保存時(shí)間戳；在“bit”、“char(1)”或“boolean”字段中保存布爾值等等。
日期值得特別注意。如果 Date 屬性假設(shè)只有日期部分（OrderDate，ReleaseDate），請(qǐng)使用沒有時(shí)間部分的 Date 類型。如果你只需要保留時(shí)間（StartTime，EndTime），就使用合適的時(shí)間類型。
如果不需要指定精度，則將其指定為零（“time(0)”）。對(duì)帶有時(shí)間部分的日期，有一個(gè)問題是，你必須總是截?cái)鄷r(shí)間部分，只顯示日期，并且當(dāng)你要在與數(shù)據(jù)庫(kù)所在時(shí)區(qū)不同的地方顯示時(shí)，要確保格式化后不會(huì)顯示成昨天或明天。當(dāng)跳轉(zhuǎn)到夏令時(shí)的時(shí)候，帶有時(shí)間部分的日期時(shí)間加減也可能出現(xiàn)問題。
4. 約束
約束是本文討論的重點(diǎn)。它們將無效數(shù)據(jù)排除在外，并確保數(shù)據(jù)的健壯性。讓我們一個(gè)一個(gè)來看。
非空約束
如果業(yè)務(wù)規(guī)則要求該屬性應(yīng)該始終存在，那么要毫不猶豫地將其設(shè)置為 Not Null。適合設(shè)置為 Not Null 的字段有 Id、Name、AddedDate、IsActive、State、CategoryId（如果所有項(xiàng)都應(yīng)該有一個(gè)類別）、ItemCount、Price 以及許多其他字段。通常，這些屬性在業(yè)務(wù)邏輯中扮演重要角色。其他可選的信息字段可能還是可以設(shè)置為 Null。
但是要注意，不要對(duì)可以為空的屬性使用 Not Null 約束。例如，一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)總有一個(gè) StartTimestamp（Not Null），但是只有在任務(wù)完成時(shí)才更新 EndTimestamp（Null）。
另一個(gè)典型的例子是，Employee 表的 ManagerId，并不是所有員工都有經(jīng)理。不要試圖讓 ManagerId 不為空，并為沒有經(jīng)理的員工插入“0”或“-1”。當(dāng)我們添加外鍵約束時(shí)，這將導(dǎo)致其他問題。
唯一約束
同樣，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，一些屬性（或?qū)傩缘慕M合）應(yīng)該是惟一的，比如 Id、PinNumber、BookId 和 AuthorId、OrderNo 等。應(yīng)該通過添加惟一約束來保證這些屬性的惟一。
還有一點(diǎn)要注意：可以使用唯一索引來實(shí)現(xiàn)同樣的效果，但是添加約束是更好的方法。因?yàn)楫?dāng)添加惟一約束時(shí)，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建非惟一索引。
因此，如果出于某種原因，你必須臨時(shí)禁用 / 啟用約束，將會(huì)非常容易。在使用唯一索引的情況下，你必須刪除 / 重新創(chuàng)建索引，從性能和時(shí)間方面來說，這是一個(gè)昂貴的操作。
主鍵
Not Null 和唯一約束一起構(gòu)成主鍵。當(dāng)我們想到主鍵時(shí)，會(huì)很快想到 Id 或 ObjectId 之類的列。但是主鍵也可以是復(fù)合的，比如 BookId 和 AuthorId。
這里有個(gè)難題是，是使用單獨(dú)的 Id 列作為主鍵，還是將兩者的組合作為主鍵？通常，使用單獨(dú)的 Id 列是一種更好的方法，因?yàn)樗梢允惯B接更加清晰，還能方便地將另一列添加到惟一組合中。但是，即使有了一個(gè)單獨(dú)的主鍵（Id），我們還是要為 BookId 和 AuthorId 列添加唯一約束。
Check 約束
Check 約束允許我們定義數(shù)據(jù)的有效值 / 范圍。適合 Check 約束的屬性有百分比（0 到 100 之間）、狀態(tài)（0、1、2）、價(jià)格、金額、總數(shù)（大于或等于 0）、PinNumber（固定長(zhǎng)度）等。
同樣，不要嘗試將業(yè)務(wù)邏輯編碼到 Check 約束中。我記得有一次，在 AccountBalance 列中添加了一個(gè)“大于或等于零”的 Check 約束，從而避免了意外透支。
默認(rèn)約束
默認(rèn)約束也很重要。它們?cè)试S我們向現(xiàn)有表中添加新的 Not Null 列，并使“舊”API 與新結(jié)構(gòu)兼容，直到所有各方都完成升級(jí)（盡管在完全升級(jí)后，默認(rèn)約束應(yīng)該刪除）。
這里要記住一點(diǎn)。不要在默認(rèn)約束中編寫業(yè)務(wù)邏輯。例如，函數(shù)“now()”可能很適合（盡管不總是）作為日志表中的時(shí)間戳字段的默認(rèn)值，但不適合 Orders 表的 OrderDate 字段。你可能會(huì)傾向于在插入語句中省略 OrderDate，而依賴于默認(rèn)約束，但這意味著將業(yè)務(wù)邏輯擴(kuò)展到數(shù)據(jù)庫(kù)層。
此外，在某些情況下，業(yè)務(wù)可能只在訂單批準(zhǔn)后才給 OrderDate 賦值，因?yàn)槟J(rèn)約束深埋在數(shù)據(jù)庫(kù)中，所以，當(dāng)我們對(duì)應(yīng)用層的代碼進(jìn)行更改時(shí)，它不會(huì)那么明顯。
外鍵約束
外鍵約束是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之王。外鍵與主鍵一起確保表之間的數(shù)據(jù)一致性。規(guī)范化規(guī)則告訴我們何時(shí)將數(shù)據(jù)提取到表中并使用外鍵引用它。這里我們將關(guān)注細(xì)節(jié)差別，比如 OnDelete 和 OnUpdate 規(guī)則。
讓我們從簡(jiǎn)單的部分開始：OnUpdate。外鍵引用主鍵，它們很少（如果有的話）被修改。因此，OnUpdate 規(guī)則不是很常用，但將其設(shè)置為 Cascade 還是有意義的，因?yàn)槲覀冇袝r(shí)可能必須更新某些行的主鍵（通常在遷移后）。這樣，數(shù)據(jù)庫(kù)將允許我們進(jìn)行更新，并將新的 id 傳播到子表中。
OnDelete 規(guī)則有點(diǎn)復(fù)雜。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的不同，我們有 NoAction、Restrict、SetNull、SetDefault 和 Cascade 選項(xiàng)。那么，選擇哪一個(gè)呢？
通常，對(duì)于鍵引用查找或不引用實(shí)體的實(shí)體，我們選擇 NoAction。例如，Products -> Categories、Books -> Authors 等。在大多數(shù)情況下，Restrict 與 NoAction 是相同的，但是對(duì)于某些數(shù)據(jù)庫(kù)，它們有細(xì)微的區(qū)別。
https://www.vertabelo.com/blog/on-delete-restrict-vs-on-delete-no-action/
另一方面，當(dāng)子記錄不能在沒有父記錄的情況下存在時(shí)，選擇 Cascade。在 Book 和 Author 示例中，當(dāng)刪除一本書時(shí)，我們也應(yīng)該從 BookAuthor 表中刪除記錄。其他例子有 OrderDetails -> Orders、PostComments -> Posts 等。這里，有些人可能會(huì)不同意，數(shù)據(jù)庫(kù)不應(yīng)該自動(dòng)刪除子行，它們應(yīng)該由應(yīng)用層刪除。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，是這樣的。但有時(shí)“不重要的”子項(xiàng)刪除可以委托給數(shù)據(jù)庫(kù)。
SetNull 很少使用。例如，Employee.ManagerId 和 Employee.Id 之間的外鍵可以是 SetNull。當(dāng)一名經(jīng)理被撤職，他的下屬就沒經(jīng)理了。顯然，只有當(dāng)列可為空時(shí)才能選擇該項(xiàng)規(guī)則。
在這些規(guī)則中，SetDefault 最罕見。當(dāng)父記錄被刪除時(shí)，它將列設(shè)置為其默認(rèn)值。因?yàn)橥怄I引用主鍵，我們很難想象一個(gè)有外鍵的字段將默認(rèn)值硬編碼。但無論如何，這個(gè)選項(xiàng)是存在的，我們還是有可能需要它。
5. 索引
索引是良好數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的重要組成部分，但有點(diǎn)偏離我們的討論，因?yàn)樗鼈儙缀醪荒鼙Ｗo(hù)我們的數(shù)據(jù)（惟一索引除外）。
需要注意的一點(diǎn)是：一些 RDBMS 系統(tǒng)（例如 Oracle）會(huì)在創(chuàng)建外鍵時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建索引，而無需我們操心。其他數(shù)據(jù)庫(kù)（例如 MS SQL Server）不會(huì)這樣做，我們必須自己添加索引。
6. 小結(jié)
一個(gè)深思熟慮的設(shè)計(jì)可以為我們節(jié)省大量的編碼、測(cè)試和故障排除時(shí)間。在設(shè)計(jì)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)上編寫查詢和報(bào)表令人愉快。將數(shù)據(jù)發(fā)布并遷移到新系統(tǒng)也會(huì)非常容易。
以上就是W3Cschool編程獅關(guān)于怎樣實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)？的相關(guān)介紹了，希望對(duì)大家有所幫助。
