操作系统中数据存放的载体是文件，Windows、Linux和MacOS都是基于文件的操作系统

数据库管理系统（DBMS）

数据库管理系统是指一个能为用户提供信息服务的系统。它实现了有组织地、动态地存储大量相关数据的功能，提供了数据处理和信息资源共享的便利手段。

关系型数据库（RDBMS）

关系型数据库是指使用了关系模型的数据库系统。

关系模型中，数据是分类存放的，数据之间可以有联系。

关系型数据库可以有效组织和管理大量复杂的数据，所以关系型数据库才是最重要的数据库产品。

1976年IBM的System R团队在出版的论文中阐述了关系模型，1979年Oracle公司推出了首个关系型数据库成品。

主流的关系型数据库

• DB2：IBM公司商业版数据库，一般是随着硬件服务器赠送的，性能非常好，但是采购的成本很高，所以DB2只会在超大型的项目中见到，比如电信、金融领域等。
• Oracle：甲骨文公司推出的，性能也非常棒，采购成本没有DB2那么恐怖，一般来说Oracle会有一个收费的价格表，按照CPU的数量，内核的数量，主频的高低收费，还分为1年授权，2年授权等等。一个CPU永久的授权费是17万左右，对中小型企业也许还能接受，但是对BAT这样的大型互联网企业，动不动就是几千台数据库的集群支出还是非常高的，而且Oracle是商业数据库，不开放源代码，有的时候根据数据库的业务来定制模块也是不行的，因此在BAT眼里，Oracle数据库还没有一些开源免费的数据库好用。
• MySQL：开源免费的数据库，虽然性能不如DB2和Oracle，但是比较灵活，可以很方便的对MySQL数据库进行二次开发，大型企业很多应用都在大规模使用MySQL。
• SQL Server：微软开发的数据库，图形界面做的非常不错，而且在教育领域是可以免费使用的，很多大学将数据库课程用的就是这个数据库，但是！前3个数据库都是跨平台的，唯独SQL Server很特殊，早期只能安装在微软自家的Windows上，但是在实际应用中数据库一般都是部署在Linux上的，比较稳定，用命令行的方式更新，而且不用重启，号称“二十年不用重启系统”。很多老师为了省事教SQL Server，不过这里不推荐使用学习。虽然最近SQL Server也支持了Linux系统，但是因为没有人使用，遇到问题了到百度去查找资料很困难。

非关系型数据库NoSQL

NoSQL数据库指的是数据分类存放，但是数据之间没有关联关系的数据库系统。

是关系型数据库的补充，他们之间不是竞争关系。

比如秒杀库存的场景，100元的商品只卖10元，但是只有20件库存，关系型数据库都是多线程的，所以很容易出现超卖的问题，而比如有一种数据库Redis就是单线程的非关系型数据库可以解决这个问题。

还有关系型数据库存放数据之前需要先建表，保存约束条件等等，在高速写入的时候需要校验这些条件速度会降低，如果是重要数据还好，但要保存海量低价值的数据，就是对资源的极大浪费。比如朋友圈的信息跟银行转账记录相比，这样的数据没有必要保存到MySQL这样的关系型数据库里面，保存到NoSQL数据库里面就是最适合的了，NoSQL没有那么多表结构，数据读写也没有那么多校验，应用场景比如登录信息，网站的通知消息等很适合。

主流NoSQL数据库

• Redis：用内存来保存数据的一种NoSQL数据库，新浪微博用它来保存了很多大V用户的热点信息，内存的速度是远远超过硬盘的，所以Redis数据库的读写速度比硬盘要快很多，还有比如电商首页的一些信息都可以保存到Redis数据库里面，这样打开一个电商网站首页的加载速度就非常快。
• MemChache：跟Redis相似也是用内存来保存数据，但是相比较而言Redis的市场份额会更大一些。
• MongoDB：用硬盘来保存数据的NoSQL数据库，非常适合保存海量低价值的数据，比如新闻，留言，回帖，朋友圈，通知消息等等。
• Neo4J：也是用硬盘来保存数据的NoSQL数据库，适合用来保存复杂的数据关系和人际关系。

NoSQL数据库的应用场景

新闻内容都很长，MySQL的字符串类型 不适合保存太长的内容，所以新闻就应该保存到MongoDB数据库里面。

电商抢购促销的时候，商品信息数据从硬盘加载会比较慢，因此为了让消费者有更良好的用户体验，可以把商品强购信息保存到Redis内存里面。

微博上的热点信息，同样保存到Redis内存里面。

MySQL数据库的发展

MySQL是应用最广泛，普及度最高的开源关系型数据库

MySQL由瑞典MySQL AB 公司开发，2008年MySQL AB被SUN收购，2009年SUN被Oracle收购，目前属于Oracle旗下产品

分为企业版和免费版，企业版的性能要比免费版好一些，而且还多了图形监控界面等等，本次学习的是免费版的MySQL，因为只有免费版的MySQL才具有大规模集群的意义，BAT大规模企业也都是用的免费版MySQL。

MySQL发展

1996年MySQL 1.0版本诞生，但是仅限于内部使用

1999年MySQL AB公司在瑞典成立

2000年MySQL 4.0 发布

2003年MySQL 5.0发布 跨时代的新版本，支持了事务机制，可以保证数据的完整性和一致性

MySQL衍生版

**MariaDB：**血统最纯正的是Oracle甲骨文官方的Mysql数据库。

**Percona Server：**在数据库上性能最好的是Percona公司的Percona Server数据库，Percona是一家数据库业务咨询公司，它每年都会根据甲骨文发布的MySQL做定制优化，调优MySQL的性能然后进行二次发布，Rercona Server数据库只能安装在Linux系统上，Percona Server数据库对服务器做的很多优化，安装在个人PC里面性能不能很好的发挥。

**MariaDB：**目前活跃度比较高，因为MySQL数据库被Oracle收购，而且Oracle也尝试修改了MySQL数据库开源许可，所以很多大企业非常担心MySQL未来会继续开源，包括MySQL的发明人也是这么想的，于是他创立了MariaDB基金会，在MySQl5.5版本的基础上开发出了MariaDB数据库，业界对这款数据库的开源精神非常赞赏，但是毕竟剑走偏锋，MariaDB已经跟血统最纯正的Oracle发布的MySQL出现一些不兼容了。

MySQL数据库安装与初始化

安装

下载链接：https://www.mysql.com/

这里建议一定要去下载安装版的MySQL，因为虽然解压缩绿色版可以直接用，但是如果存在电脑系统误删丢失一些dll文件就可能出现无法使用的问题。

https://dev.mysql.com/downloads/mysql/

下载好之后进入安装环节：

打开下载好的软件安装，默认选中的是开发版的MySQL，除了安装MySQL之外，还安装了一些MySQL的开发工具，还有自带的图形界面，这些工具一般用不上并且不太好用，不如第三方客户端用起来顺手，所以这里我只安装MySQL数据库，选择Server only。

Next提示需要安装一个c++程序包，点击Execute安装，这里要联网状态才能安装这个包

弹出安装c++包的提示，点击安装

等待程序包安装好后Next，选择执行Execute

Next进入配置环节，首先是MySQL的集群设置，因为我现在是单机不涉及集群，所以继续Next

MySQL的端口号默认3306，如果你的电脑上安装过MySQL或者被占用，要改成其他的。

因为MySQL引入了新的密码加密机制，所以默认选择的第一个，但是这里建议选下面的，否则使用最新的加密机制，如果使用python，Java等老驱动的连接MySQL8.0没有新的加密机制，就会无法连接。

MySQL自带的管理员账户是root,这里设置密码

MySQL要给Windows系统建立一个服务MySQL80，下面Start the MySQL Server at System Startup勾选是随着系统启动而启动MySQL。

点击Execute执行这些配置

到此完成安装。

配置环境变量

打开MySQL的目录可以看到，bin目录里面是管理MySQL数据库的指令，这些指令在Windows终端是找不到的，只有进到这个目录下才能找到，为了让这些指令在Windows全局都生效，下面配置一下环境变量。

复制bin目录，在Path变量中新建，粘贴目录，确定即可完成配置

测试

打开一个命令行登录测试一下，mysql -uroot -p，-u后面是账号，-p代表一会输入密码

随便输一段指令测试一下，输入show databases;打印mysql数据目录存放数据文件的文件夹

MySQL用户管理

之前MySQL数据库默认自带的管理员root账户权限是最高的，有时只有数据库管理员才会用root账户登录MySQL，对于开发人员为其创建权限较低的用户，比如只能进行增删改查的操作，不允许销毁数据表这样的敏感操作。

Navicat MySQL客户端

可以14天使用，也可以安装破解版

新建连接，可以看到自带的4个逻辑空间

MySQL自带的4个逻辑空间非常重要，建议不要随便修改删除。

点击用户 - 新建用户

主机填写ip地址，%号代表可以使用任何主机登录dec账号

密码加密插件可以不选使用MySQL自带的

点击保存即可创建成功

分配权限

服务器权限中勾选是针对MySQL数据库全局的权限，这个权限比较大，我们可以新建一个数据库来分配权限

点击新建查询编写创建数据库语句；新建一个test数据库

create database test;

分配自定义的权限，只给dev用户分配test数据库的增删改查权限，保存

这里还有一个坑，刚刚设置完之后，连接的时候提示：select command denied to user ...，information_schema是存放一些基本信息的，dev用户连接时应该是要查询这个里面的内容，所以给予select权限即可。(教程中没有给这个权限却通过了，我把这个权限给予再删除也通过了，可能是版本问题？)

新建连接使用dev用户登录测试一下

MySQL数据文件存储在data目录(ProgramData是隐藏目录)，my.ini是数据库的配置信息

进入data，可以看到test刚刚创建的数据空间

重置账户密码

其他用户密码忘记可以登录root账户，给其他账户重置密码

重设root密码（一）

创建一个txt文件，定义修改密码的SQL语句localhost是本地登录或可以设置远程登录(%允许本地和远程登录)

ALERT USER 'root@localhost' IDENTIFIED BY '123456';

在Windows图标右键，打开Windows PowerShell（管理员）

首先停止MySQL服务，输入：

net stop mysql80

然后启动数据库并修改密码

mysqld --defaults-file"mysql配置文件路径\my.ini" --init-file="刚刚建的txt文件路径.txt" --console

按下Control+C可以关闭MySQL服务

再启动一个Windows PowerShell（管理员），输入net start mysql80即可启动MySQl服务

MySQl配置文件 - my.ini

在my.ini文件中，我们可以设置各种MySQL的配置，例如字符集、端口号、目录地址等等，要想修改使my.ini配置服务生效可以重启MySQL服务

客户端配置信息：

[client] 图形界面设置

[mysql] 命令行客户端设置

数据库配置信息：

[mysqld]

打开my.ini查看信息

# 在连接时没指明端口默认使用3306
[client]
port=3306
# mysql执行错误主板不发出蜂鸣器报警声
[mysql]
no-beep

[mysqld]
port=3306	#端口号
datadir=C:/ProgramData/MySQL/MySQL Server 8.0\Data	#数据目录
default_authentication_plugin=mysql_native_password	#密码认证插件
default-storage-engine=INNODB	#默认存储引擎
sql-mode="STRICT_TRANS_TABLES,NO_ENGINE_SUBSTITUTION"	#开启严格模式(比如不开启对数据类型检查是否严格，比如向字符串类型存数字，会自动转换)
log-output=FILE	#用文件记录日志
general-log=0	#关闭日志输出
general_log_file="LAPTOP-9SVSSH7T.log"	#日志文件名称
slow-query-log=1	#开启慢查询日志
slow_query_log_file="LAPTOP-9SVSSH7T-slow.log"	#慢查询日志文件名称
long_query_time=10	#大于多少秒执行的SQL被记录在慢查询日志
log-error="LAPTOP-9SVSSH7T.err"	#错误日志名称
log-bin="LAPTOP-9SVSSH7T-bin"
server-id=1	#数据库ID(当前是单价版不需要使用，在使用集群的时候使用这个ID值做区别)
lower_case_table_names=1	#把表面转换为小写
secure-file-priv="C:/ProgramData/MySQL/MySQL Server 8.0/Uploads"	#导入导出数据的目录地址
max_connections=151	#最大连接数
table_open_cache=2000
tmp_table_size=100M	#缓存大小
thread_cache_size=10	#线程数量
myisam_max_sort_file_size=100G
myisam_sort_buffer_size=191M
key_buffer_size=8M
read_buffer_size=64K
read_rnd_buffer_size=256K
innodb_flush_log_at_trx_commit=1
innodb_log_buffer_size=1M
innodb_buffer_pool_size=8M
innodb_log_file_size=48M
innodb_thread_concurrency=33
innodb_autoextend_increment=64
innodb_buffer_pool_instances=8
innodb_concurrency_tickets=5000
innodb_old_blocks_time=1000
innodb_open_files=300
innodb_stats_on_metadata=0
innodb_file_per_table=1
innodb_checksum_algorithm=0
back_log=80
flush_time=0
join_buffer_size=256K
max_allowed_packet=4M
max_connect_errors=100
open_files_limit=4161
sort_buffer_size=256K
table_definition_cache=1400
binlog_row_event_max_size=8K
sync_master_info=10000
sync_relay_log=10000
sync_relay_log_info=10000
loose_mysqlx_port=33060

定义逻辑库、数据表

SQL语言分类

DML数据操纵语言：添加、修改、删除、查询

DCL数据控制语言：用户、权限、事务

DDL数据定义语言：逻辑库、数据包、视图、索引

SQL语句注意事项

SQL语句不区分大小写，但是字符串区分大小写

SQL语句必须以分号结尾

SQL语句中空白和换行没有现在，但是不能破坏语法

SQL语句的注释

# 单行注释
/*多行注释*/

创建逻辑库

创建、查看、删除

mysql> create database 逻辑库名称; 
mysql> show databases;
mysql> drop database 逻辑库名称;

创建数据表

create table 数据表(
	列名1 数据类型 [约束] [comment 注释],
	列名2 数据类型 [约束] [comment 注释],
	...
)[comment=注释];

示例：

USE test;	#使用text逻辑库

create table student(
	id int unsigned primary key,
    name varchar(20) not null,
    sex char(1) not null,
    birthday date not null,
    tel char(11) not null,
    remark varchar(200)
);

可以看到tes目录中出现了刚刚建立的数据表student.ibd文件

数据表的其他操作

show tables;	#查看逻辑空间里数据表名
desc student;	#查看student数据表的具体情况
show create table student;	#查看student表创建时的sql语句
drop table student;	#删除数据表

数据类型

数字

可以定义TINYINT加UNSIGNED定义为无符号，范围就是0-255

单精度和双精度保存数据是有误差的，保存一些不太精确的数据可以，但是要保存比如钱要用DECIMAL类型，因为10进制浮点数转2进制是会丢数据的，而DECIMAL是使用字符串的方式保存数据，不涉及数字转换；DECIMAL(10,2)表示精确到小数点后2为，整数位加小数位共10位。

不精确的浮点数

十进制的浮点数无法在计算机中用二进制精确表达；比如要用二进制小数表示十进制的0.2，=1/8+1/16+1/128+…只能无限接近，不能完全相等。

案例：

create table temp(
	id int UNSIGNED PRIMARY KEY,
	num FLOAT(20,10)
);

INSERT INTO temp VALUES(1,0.2);

SELECT * FROM temp;

查询得到结果不是0.2而变成了0.2000000030

字符串

日期类型

修改表结构

添加字段

ALERT TABLE 表名称
ADD 列1 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
ADD 列2 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
...;

ALTER TABLE student
ADD address VARCHAR(200) NOT NULL,
ADD home_tel CHAR(11) NOT NULL;

修改字段类型和约束

ALERT TABLE 表名称
MODIFY 列1 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
MODIFY 列1 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
...;

ALTER TABLE student
MODIFY home_tel VARCHAR(11) NOT NULL;

修改字段名

ALERT TABLE 表名称
CHANGE 列1 新列名 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
CHANGE 列2 新列名 数据类型 [约束] [COMMENT 注释]，
...;

ALTER TABLE student
CHANGE address home_address VARCHAR(200) NOT NULL;

删除字段

ALTER TABLE student
DROP 列1;
DROP 列2;
...;

ALTER TABLE student
DROP home_address,
DROP home_tel;

字段约束

数据库的范式

构造数据库必须遵循一定的规则，这种规则就是范式

目前关系数据库有6种范式，一般情况下，只满足第三范式即可

第一范式：原子性

第一范式是数据库的基本要求，不满足这一点就不是关系数据库

数据表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，也不能存在重复的属性。

不符合第一范式：

符合第一范式：

第二范式：唯一性

数据表中的每条记录必须是唯一的。为了实现区分，通常为表加上一列来存储唯一标识，这个唯一属性列被称作主键列。

不存在部分函数依赖

第三范式：关联性

每列都与主键有直接关系，不存在传递依赖。

不符合第三范式：

符合第三范式：

符号第三范式的数据表查找和提取数据速度快

依照第三范式，数据可以拆分保存到不同的数据表，彼此保持关联

字段约束

主键约束

• 主键约束要求字段的值在全表必须唯一，而且不能为NULL值
• 建议主键一定要使用数字类型，因为数字的检索速度会非常快
• 如果主键是数字类型，还可以设置自动增长

CREATE TABLE t_teacher(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    ...
);

非空约束

• 非空约束要求字段值不能为NULL值

• NULL值是没有值，而不是""空字符串

CREATE TABLE t_teacher(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(20) NOT NULL,
    married BOOLEAN NOT NULL DEFAULT FALSE
);

DEFAULT FALSE指如果没填数据默认为FALSE

MySQL中是BOOLEAN类型， 当创建BOOLEAN类型后，MySQL会把BOOLEAN映射成TINYINT的0和1。

唯一约束

唯一约束要求字段值如果不为NULL，那么在全表必须唯一

CREATE TABLE t_teacher(
	...
    tel CHAR(11) NOT NULL UNIQUE
);

外键约束

外键约束用来保证关联数据的逻辑关系

外键约束的定义是写在子表上的

父表：

CREATE TABLE t_dept(
	deptno INT UNSIGNED PRIMARY KEY,
	dname VARCHAR(20) NOT NULL UNIQUE,
	tel CHAR(4) UNIQUE
);

子表：

CREATE TABLE t_emp(
	empno INT UNSIGNED PRIMARY KEY,
	ename VARCHAR(20) NOT NULL,
	sex ENUM("男","女") NOT NULL,
	deptno INT UNSIGNED NOT NULL,
	hiredate DATE NOT NULL,
	FOREIGN KEY (deptno) REFERENCES t_dept(deptno)
);

外键约束的闭环问题

如果形成外键闭环，我们将无法删除任何一张表的记录

因此在真实的数据项目中，一般不推荐使用外键约束

索引

数据库后台通过维护二叉树来管理索引机制

创建索引

在创建数据表的时候创建索引，如果不规定索引名称会使用字段名创建

CREATE TABLE 表名称(
	...,
    index [索引名称] (字段)，
    ...
);

添加与删除索引

# 添加索引的2中方式
CREATE INDEX 索引名称 ON 表名 (字段);
ALERT TABLE 表名称 ADD INDEX [索引名] (字段);
# 查看索引
SHOW INDEX FROM 表名;
# 删除索引
DROP INDEX 索引名称 ON 表名;

索引的使用原则

• 数据量很大，而且经常被查询的数据表可以设置索引
• 索引只添加在经常被用作检索条件的字段上面
• 不要在大字段上创建索引

数据查询/修改/插入/删除

数据库课程学过N遍满分结课不写了。。。

事务机制(Transaction)

事务的作用

避免写入直接操作数据文件

如果数据的写入直接操作文件是非常危险的事情，在写入过程中如果停电或死机突然中断会产生严重的数据同步问题

利用日志来间接写入

MySQL总共有5种日志，其中只有redo日志和undo日志与事务有关

RDBMS = SQL语句 + 事务(ACID)

事务是一个或多个SQL语句组成的整体，要么全部执行成功，要么全部执行失败

事务案例：

把10部门种MANGER员工调往20部门，其他岗位员工调往30部门，然后删除10部门

管理事务

默认情况下，MySQL执行每条SQL语句都会自动开启和提交事务

为了让多条SQL语句纳入到一个事务之下，可以手动管理事务

START TRANSACTION;
SQL语句
[COMMIT|ROLLBACK];

事务的特性

原子性

一个事务种的所有操作要么全部完成，要么全部失败。事务执行后，不允许停留在中间某个状态。

一致性

不管在任何给定的时间、并发事务有多少，事务必须保证允许结果的一致性

隔离性

隔离性要求事务不受其他并发事务的影响，如同在给定的时间内，该事务是数据库唯一运行的事务

默认情况下A事务，只能看到日志中该事务的相关数据

持久性

事务一旦提交，结果便是永久性的。即便发生宕机，仍然可以依靠事务日志完成数据的持久化

隔离级别

read uncommitted

可以读取其他事务未提交的数据

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

**适用场景：**买票

事务一:

START TRANSACTION;
UPDATE t_emp SET sal=1;

事务二：

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
START SESSION;
SELECT * FROM t_emp;
COMMIT;

事务二读取到了事务一未提交的数据。

read committed

只能读取其他事务提交的数据

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

**适用场景：**银行转账

事务一：

START TRANSACTION;
UPDATE t_emp SET sal=1;
COMMIT;	# 如果不提交事务二读取不到

事务二：

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
START SESSION;
SELECT * FROM t_emp;
COMMIT;

repeatable read

MySQL默认事务隔离级别，事务在执行中反复读取数据，得到的结果是一致的，不会受其他事务影响

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

**适用场景：**商品下单时涨价

事务一：

START TRANSACTION;
UPDATE t_emp SET sal=1
COMMIT;	# 如果不提交事务二读取不到

事务二：

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START SESSION;
SELECT * FROM t_emp;
COMMIT;

serializable

由于事务并发执行带来的各种问题，前三种隔离级别只适用在某些业务场景中，但是序列化的隔离性，让事务逐一执行，就不会产生上述问题了。虽然序列化事务能避免业务场景的问题，但是随之而来数据库的并发性急剧下降，所以很少使用。

START SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

数据的导入与导出

数据导出与备份的区别

数据导出，导出的纯粹是业务数据

数据备份，备份的是数据文件、日志文件、索引文件等等

全量备份 -> 增量备份1 -> 增量备份2

数据导出的分类

分为导出SQL文件(少量数据)和文本文档(大量数据)

导出SQL文件

命令行方式：

mysqldump用来把数据导出成SQL文件，其中也包括了表结构，no-data只导出表结构

mysqldump -uroot -p [no-data] 逻辑库 > 路径

案例：

mysqldump -uroot -p test > D:/data/test.sql;

然后输入密码

在 D:/data出现导出的test.sql文件

图形界面方式：

导入SQL文件

source命令用于导入SQL文件，包括创建数据表，写入记录等

sql > USE test;
sql > SOURCE sql文件路径;

案例：

要在数据库命令行下执行，首先登录数据库：

mysql -uroot -p

然后选择逻辑库和导入

USE test;
SOURCE D:/data/test.sql;

导出文本文档

命令行的方式比较复杂

图形就界面方式：

先保存表结构：

然后继续表右键 -> 导出向导 -> 文本文件 -> 选择t_emp表

导入文本文档

要先导入表结构，运行sql文件之前导出的表结构

然后导入的t_emp右键 -> 导入向导 -> 文本文档