为什么要使用数据库

• 持久化(persistence)：把数据保存到可掉电式存储设备中以供之后使用。大多数情况下，特别是企业级应用，数据持久化意味着将内存中的数据保存到硬盘上加以”固化”，而持久化的实现过程大多，通过各种关系数据库来完成。持久化的主要作用是将内存中的数据存储在关系型数据库中，当然也可以存储在磁盘文件、XML数据文件中

什么是数据库：就是一个存储数据的“软件”，内部应用了大量的数据结构，最终把数据有效组织存储在硬盘或者内存上

文件在硬盘上存储，数据库也在硬盘上存储，文件就可以存放数据，为什么弄个数据库？

• 安全性：只要电脑上文件存在，所有操作的电脑的用户都能点开文件
• 不利于数据的查询或者管理 文件上若存储了上亿条记录，索引一个特定的记录是非常难的
• 文件在程序控制中不方便
• 所以要存储和管理海量和复杂的数据，需要数据库来管理

• 比如我们登录QQ,我们登录QQ，看到各种人的聊天记录，但是如果我们把进程退出，那么内存中就没有对应的数据，但是我们重新打开QQ，还是能看到数据，这就是数据的持久化存储

数据库与数据库管理系统

数据库的相关概念

DB：数据库（Database）
即存储数据的“仓库”，其本质是一个文件系统。它保存了一系列有组织的数据。
DBMS：数据库管理系统（Database Management System）
是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，对数据库进行统一管理和控制。用户通过数据库管理系统访问数据库中表内的数据。
SQL：结构化查询语言（Structured Query Language）
专门用来与数据库通信的语言。

数据库与数据库管理系统的关系

• 数据库，就是存储数据的地方

• 数据库管理系统(DBMS)可以管理多个数据库，一般开发人员会针对每一个应用创建一个数据库。为保存应用中实体的数据，一般会在数据库创建多个表，以保存程序中实体用户的数据。

常用的数据库

概述

• MySQL是一个 开放源代码的关系型数据库管理系统 ，由瑞典MySQL AB（创始人Michael Widenius）公司1995年开发，迅速成为开源数据库的 No.1。
• 2008被 Sun 收购（10亿美金），2009年Sun被 Oracle 收购。 MariaDB 应运而生。（MySQL 的创造者担心 MySQL 有闭源的风险，因此创建了 MySQL 的分支项目 MariaDB）
• MySQL6.x 版本之后分为 社区版 和 商业版 。
• MySQL是一种关联数据库管理系统，将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。
• MySQL是开源的，所以你不需要支付额外的费用。
• MySQL是可以定制的，采用了 GPL（GNU General Public License） 协议，你可以修改源码来开发自己的MySQL系统。
• MySQL支持大型的数据库。可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。
• MySQL支持大型数据库，支持5000万条记录的数据仓库，32位系统表文件最大可支持 4GB ，64位系统支持最大的表文件为 8TB 。
• MySQL使用 标准的SQL数据语言 形式。
• MySQL可以允许运行于多个系统上，并且支持多种语言。这些编程语言包括C、C++、Python、Java、Perl、PHP和Ruby等。

为什么如此多的厂商要选用MySQL？

• 开放源代码，使用成本低。

• 性能卓越，服务稳定。

• 软件体积小，使用简单，并且易于维护。

• 历史悠久，社区用户非常活跃，遇到问题可以寻求帮助。

• 许多互联网公司在用，经过了时间的验证。

• Oracle 更适合大型跨国企业的使用，因为他们对费用不敏感，但是对性能要求以及安全性有更高的要求。

• MySQL 由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，可处理上千万条记录的大型数据库，尤其是开放源码这一特点，使得很多互联网公司、中小型网站选择了MySQL作为网站数据库（Facebook，Twitter，YouTube，阿里巴巴/蚂蚁金服，去哪儿，美团外卖，腾讯）。

MySQL的目录

MySQL的目录结构	说明
bin目录	所有MySQL的可执行文件。如：mysql.exe
MySQLInstanceConfig.exe	数据库的配置向导，在安装时出现的内容
data目录	系统数据库所在的目录
my.ini文件	MySQL的主要配置文件
c:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\data\	用户创建的数据库所在的目录

• *.frm文件保存了数据表的结构（数据表中有那些属性,属性类型等）
• .*ibd文件存储了具体的数据以及索引信息

• 查看数据库文件存储的路径，一般默认都是在C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 5.7\Data\

RDBMS 与 非RDBMS

从排名中我们能看出来，关系型数据库绝对是 DBMS 的主流，其中使用最多的 DBMS 分别是 Oracle、MySQL 和 SQL Server。这些都是关系型数据库（RDBMS）。

关系型数据库(RDBMS)

这种类型的数据库是 最古老 的数据库类型，关系型数据库模型是把复杂的数据结构归结为简单的二元关系 （即二维表格形式）

• 关系型数据库以 行(row) 和 列(column) 的形式存储数据，以便于用户理解。
• SQL 就是关系型数据库的查询语言

优势

• 复杂查询 可以用SQL语句方便的在一个表以及多个表之间做非常复杂的数据查询。
• 事务支持 使得对于安全性能很高的数据访问要求得以实现。

非关系型数据库(非RDBMS)

介绍：非关系型数据库，可看成传统关系型数据库的功能阉割版本 ，基于键值对存储数据，不需要经过SQL层的解析， 性能非常高 。同时，通过减少不常用的功能，进一步提高性能。

• 目前基本上大部分主流的非关系型数据库都是免费的。

有哪些非关系型数据库

相比于 SQL，NoSQL 泛指非关系型数据库，包括了榜单上的键值型数据库、文档型数据库、搜索引擎和列存储等，除此以外还包括图形数据库。也只有用 NoSQL 一词才能将这些技术囊括进来。

• 键值型数据库

  • 键值型数据库通过 Key-Value 键值的方式来存储数据，其中 Key 和 Value 可以是简单的对象，也可以是复杂的对象。Key 作为唯一的标识符，优点是查找速度快，在这方面明显优于关系型数据库
  • 缺点是无法像关系型数据库一样使用条件过滤（比如 WHERE），如果你不知道去哪里找数据，就要遍历所有的键，这就会消耗大量的计算。
  • 键值型数据库典型的使用场景是作为 内存缓存 。 Redis 是最流行的键值型数据库

• 文档型数据库

  • 此类数据库可存放并获取文档，可以是XML、JSON等格式。在数据库中文档作为处理信息的基本单位，一个文档就相当于一条记录。文档数据库所存放的文档，就相当于键值数据库所存放的“值”。
  • MongoDB是最流行的文档型数据库。此外，还有CouchDB等。

• 搜索引擎数据库

  • 虽然关系型数据库采用了索引提升检索效率，但是针对全文索引效率却较低。搜索引擎数据库是应用在搜索引擎领域的数据存储形式，由于搜索引擎会爬取大量的数据，并以特定的格式进行存储，这样在检索的时候才能保证性能最优。核心原理是“倒排索引”。
  • 典型产品：Solr、Elasticsearch、Splunk 等。

• 列式数据库

  • 列式数据库是相对于行式存储的数据库，Oracle、MySQL、SQL Server 等数据库都是采用的行式存储（Row-based），而列式数据库是将数据按照列存储到数据库中，这样做的好处是可以大量降低系统的I/O，适合于分布式文件系统，不足在于功能相对有限。
  • 典型产品：HBase等。

关系型数据库设计规则

表、记录、字段

• E-R（entity-relationship，实体-联系）模型中有三个主要概念是： 实体集 、 属性 、 联系集 。
  • 一个实体集（class）对应于数据库中的一个表（table）
  • 一个实体（instance）则对应于数据库表中的一行（row），也称为一条记录（record）。
  • 一个属性（attribute）对应于数据库表中的一列（column），也称为一个字段（field）。

ORM思想 (Object Relational Mapping)体现：
数据库中的一个表 <—> Java或Python中的一个类
表中的一条数据 <—> 类中的一个对象（或实体）
表中的一个列 <----> 类中的一个字段、属性(field)

表的关联关系

• 表与表之间的数据记录有关系(relationship)。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。
• 四种：一对一关联、一对多关联、多对多关联、自我引用

一对一关联（one-to-one）

• 在实际的开发中应用不多，因为一对一可以创建成一张表。
  • 举例：设计 学生表 ：学号、姓名、手机号码、班级、系别、身份证号码、家庭住址、籍贯、紧急联系人、…
  • 拆为两个表：两个表的记录是一一对应关系。
    • 基础信息表 （常用信息）：学号、姓名、手机号码、班级、系别
    • 档案信息表 （不常用信息）：学号、身份证号码、家庭住址、籍贯、紧急联系人、…
• 两种建表原则：
  • 外键唯一：主表的主键和从表的外键（唯一），形成主外键关系，外键唯一。
  • 外键是主键：主表的主键和从表的主键，形成主外键关系。

一对多关系（one-to-many）

常见实例场景： 客户表和订单表 ， 分类表和商品表 ， 部门表和员工表 。
举例：

• 员工表：编号、姓名、…、所属部门
• 部门表：编号、名称、简介
• 一对多建表原则：在从表(多方)创建一个字段，字段作为外键指向主表(一方)的主键
  • 比如这里的员工和部门是一对多的关系，一个部门有多个员工，一个员工只有员工部门，所以

多对多（many-to-many）

要表示多对多关系，必须创建第三个表，该表通常称为 联接表 ，它将多对多关系划分为两个一对多关系。将这两个表的主键都插入到第三个表中。

• 学生和课程的关系，一个学生可以选择多个课程，一个课程可以被同时被多个学生选择

举例2：产品-订单

• “订单”表和“产品”表有一种多对多的关系，这种关系是通过与“订单明细”表建立两个一对多关系来定义的。一个订单可以有多个产品，每个产品可以出现在多个订单中。
  • 产品表 ：“产品”表中的每条记录表示一个产品。
  • 订单表 ：“订单”表中的每条记录表示一个订单。
  • 订单明细表 ：每个产品可以与“订单”表中的多条记录对应，即出现在多个订单中。一个订单可以与“产品”表中的多条记录对应，即包含多个产品。

举例3：用户-角色
多对多关系建表原则：需要创建第三张表，中间表中至少两个字段，这两个字段分别作为外键指向各自一方的主键。

自我引用(Self reference)

MySQL数据库的登录

MySQL提供的客户端程序

说明：仅限于root用户

通过命令行登录

• win+R调用 然后cmd，打开终端

• 因为在path里面配置了MySQL服务启动地址路径，所在在电脑的任意路径启动终端来执行MySQL的命令都是生效的

命令格式

mysql -h 主机名 -P 端口号 -u 用户名 -p密码

mysql -h localhost -P 3306 -u root -pabc123 # 这里我设置的root用户的密码是abc123

-p与密码之间不能有空格，其他参数名与参数值之间可以有空格也可以没有空格。

mysql -hlocalhost -P3306 -uroot -pabc123

密码建议在下一行输入，保证安全

mysql -h localhost -P 3306 -u root -p
Enter password:****

客户端和服务器在同一台机器上，所以输入localhost或者IP地址127.0.0.1。同时，因为是连接本机： -hlocalhost就可以省略，如果端口号没有修改：-P3306也可以省略

MySQL的使用演示

查看所有的数据库

show databases;  

information_schema是 MySQL 系统自带的数据库，主要保存 MySQL 数据库服务器的系统信息，比如数据库的名称、数据表的名称、字段名称、存取权限、数据文件 所在的文件夹和系统使用的文件夹，等等

performance_schema 是 MySQL 系统自带的数据库，可以用来监控 MySQL 的各类性能指标。
sys数据库是 MySQL 系统自带的数据库，主要作用是以一种更容易被理解的方式展示 MySQL 数据库服务器的各类性能指标，帮助系统管理员和开发人员监控 MySQL 的技术性能。
mysql 数据库保存了 MySQL 数据库服务器运行时需要的系统信息，比如数据文件夹、当前使用的字符集、约束检查信息，等等

创建自己的数据库

create database 数据库名;
#创建atguigudb数据库，该名称不能与已经存在的数据库重名。
create database test;

使用自己的数据库

use 数据库名;
#使用atguigudb数据库
use atguigudb;

• 说明：如果没有使用use语句，后面针对数据库的操作也没有加“数据名”的限定，那么会报“ERROR 1046(3D000): No database selected”（没有选择数据库）
• 使用完use语句之后，如果接下来的SQL都是针对一个数据库操作的，那就不用重复use了，如果要针对另一个数据库操作，那么要重新use。

查看某个库的所有表格

show tables from 数据库名;

创建新的表格

create table 表名称(字段名 数据类型,字段名 数据类型
);

说明：如果是最后一个字段，后面就用加逗号，因为逗号的作用是分割每个字段

#创建学生表
create table student(id int,name varchar(20) #说名字最长不超过20个字符
);

查看一个表的数据

select * from 数据库表名称;
#查看学生表的数据
select * from student;  

添加一条记录

insert into 表名称 values(值列表);
#添加两条记录到student表中
insert into student values(1,'张三');
insert into student values(2,'李四');

mysql> insert into student values(1,'张三');
ERROR 1366 (HY000): Incorrect string value: '\xD5\xC5\xC8\xFD' for column 'name' atrow 1
mysql> insert into student values(2,'李四');
ERROR 1366 (HY000): Incorrect string value: '\xC0\xEE\xCB\xC4' for column 'name' atrow 1

查看表的创建信息

show create table 表名称\G
#查看student表的详细创建信息
show create table student\G

+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table   | Create Table                                                                                                                                           |
+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| student | CREATE TABLE `student` (`id` int DEFAULT NULL,`name` varchar(20) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci |
+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+

查看数据库的创建信息

show create database 数据库名
#查看test数据库的详细创建信息
show create database test

删除表

drop table 表名称;
\#删除学生表
drop table student;  

删除数据库

drop database 数据库名;
#删除atguigudb数据库
drop database atguigudb;

MySQL的编码设置

MySQL5.7中

问题再现：命令行操作sql乱码问题

mysql> INSERT INTO t_stu VALUES(1,'张三','男');
ERROR 1366 (HY000): Incorrect string value: '\xD5\xC5\xC8\xFD' for column 'sname' at
row 1

问题解决
步骤1：查看编码命令

show variables like 'character_%';

步骤2：步骤2：修改mysql的数据目录下的my.ini配置文件

default-character-set=utf8 #默认字符集
[mysqld] # 大概在76行左右，在其下添加
...
character-set-server=utf8
collation-server=utf8_general_ci

注意：建议修改配置文件使用notepad++等高级文本编辑器，使用记事本等软件打开修改后可能会导致文件编码修改为“含BOM头”的编码，从而服务重启失败

MySQL8.0中

在MySQL 8.0版本之前，默认字符集为latin1，utf8字符集指向的是utf8mb3。网站开发人员在数据库设计的时候往往会将编码修改为utf8字符集。如果遗忘修改默认的编码，就会出现乱码的问题。从MySQL 8.0开始，数据库的默认编码改为 utf8mb4 ，从而避免了上述的乱码问题。

图形化管理可能出现的问题

出现这个原因是MySQL8之前的版本中加密规则是mysql_native_password，而在MySQL8之后，加密规则是caching_sha2_password。解决问题方法有两种，第一种是升级图形界面工具版本，第二种是把MySQL8用户登录密码加密规则还原成mysql_native_password。
第二种解决方案如下，用命令行登录MySQL数据库之后，执行如下命令修改用户密码加密规则并更新用户密码，这里修改用户名为“root@localhost”的用户密码规则为“mysql_native_password”，密码值为“123456”，如图所示。

#使用mysql数据库
USE mysql;
#修改'root'@'localhost'用户的密码规则和密码
ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY 'abc123';
#刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;