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关系型数据库从入门到精通：MySQL 核心知识全解析

news 2025/8/16 7:00:50

一、关系型数据库（RDBMS）基础概念

1. 核心术语解析

2. 常见关系型数据库对比

二、MySQL 实战入门：安装与配置

1. MySQL 下载与版本选择

2. 安装步骤（Windows 为例）

3. 环境变量配置

4. 核心配置文件（my.ini）

5. 登录与基础操作

三、MySQL 核心操作：数据库与表管理

1. 数据库操作（DDL）

2. 表操作（DDL）

（1）创建表

（2）修改表结构

（3）查看与删除表

四、数据操作（DML）：CRUD 核心语法

1. 插入数据（Create）

2. 查询数据（Read）

3. 更新数据（Update）

4. 删除数据（Delete）

五、数据类型与约束：设计健壮表结构

1. 常用数据类型

2. 六大约束类型

六、数据库设计：三大范式与表关系

1. 三大范式（NF）

2. 表关系设计

七、高级查询：聚合、关联与子查询

1. 聚合函数与分组查询

2. 关联查询（JOIN）

3. 子查询

八、事务与索引：数据安全与性能优化

1. 事务（ACID 特性）

2. 索引：提升查询性能

九、非关系型数据库简介

总结

数据库作为数据存储与管理的核心，是后端开发、数据分析等领域的必备技能。本文将围绕关系型数据库（RDBMS）展开，从基础概念到实战操作，全面解析 MySQL 的核心知识，帮助你系统掌握数据库设计与应用。

一、关系型数据库（RDBMS）基础概念

关系型数据库（Relational Database Management System，RDBMS）是基于关系模型（二维表格结构）构建的数据库系统，其核心特点是通过表格之间的关联关系组织数据，确保数据的一致性和完整性。

1. 核心术语解析

数据库（Database）：存储数据的容器，一个数据库可包含多个表。
表（Table）：由行和列组成的二维结构，用于存储一类数据（如用户表、订单表）。
行（Row）：表中的一条记录，对应一个具体的数据对象（如一个用户的信息）。
列（Column）：表中的一个字段，定义数据的类型（如 “用户名”“年龄”）。
主键（Primary Key）：唯一标识表中每行记录的字段（或组合字段），确保记录唯一性，一张表只能有一个主键。
外键（Foreign Key）：用于关联两个表的字段，通常是另一个表的主键，维护表之间的关联关系。

2. 常见关系型数据库对比

不同场景下需选择合适的 RDBMS，以下是主流数据库的特点与适用场景：

数据库	定位	特点	适用场景
Oracle	大型数据库	功能强大、稳定性高、支持高并发，闭源收费	金融、电信等核心业务系统
SQL Server	企业级数据库	微软生态集成好，易用性强，支持复杂业务逻辑	Windows 环境下的企业应用
MySQL	企业级 / 开源	开源免费、轻量高效、跨平台，支持多种存储引擎	Web 应用、中小型系统
SQLite	小型文件型	无需独立服务，数据存储在单一文件中，嵌入式集成	移动端、本地应用、轻量工具

注意：所有关系型数据库均使用SQL（结构化查询语言） 操作数据，语法大同小异，掌握 SQL 后可快速迁移到不同数据库。

二、MySQL 实战入门：安装与配置

MySQL 作为最流行的开源数据库，是入门 RDBMS 的首选。以下是从安装到基础配置的完整指南。

1. MySQL 下载与版本选择

官方下载地址：https://www.mysql.com/downloads/
版本选择：
- Enterprise Edition（企业版）：功能齐全、稳定性高，适合生产环境，收费。
- Community Edition（社区版）：开源免费，包含核心功能，适合学习和中小型应用，推荐下载 “MySQL Installer for Windows”（支持 5.7/8.0 版本）。

2. 安装步骤（Windows 为例）

运行安装程序，选择 “Custom” 自定义安装，勾选 “MySQL Server” 及必要组件。
选择安装路径（建议默认路径，避免中文目录）。
配置服务器类型：开发环境选 “Development Computer”，生产环境选 “Server Computer”。
设置 root 用户密码（牢记密码，后续登录需使用）。
完成安装后，勾选 “Start the MySQL Server at System Startup” 确保开机启动。

3. 环境变量配置

为方便在命令行操作 MySQL，需配置环境变量：

找到 MySQL 安装目录的bin文件夹（默认路径：C:\Program Files\MySQL\MySQL Server 8.0\bin）。
右键 “此电脑”→“属性”→“高级系统设置”→“环境变量”，在 “系统变量” 的Path中添加上述bin路径。
验证配置：打开命令行，输入mysql --version，显示版本信息即配置成功。

4. 核心配置文件（my.ini）

MySQL 的核心配置文件my.ini（默认路径：C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini）需重点关注以下参数：

[mysqld]
port=3306                  # 端口号（默认3306，冲突时可修改）
datadir=C:/ProgramData/MySQL/MySQL Server 8.0/Data  # 数据存储目录
default-storage-engine=INNODB  # 默认存储引擎（推荐INNODB）
max_connections=151         # 最大连接数（根据服务器性能调整）
character-set-server=utf8mb4  # 默认字符集（支持 emoji 表情）

修改配置后需重启 MySQL 服务生效（命令行：net stop mysql → net start mysql）。

5. 登录与基础操作

通过命令行登录 MySQL：

# 本地登录（默认端口3306）
mysql -u root -p  
# 输入密码后登录成功，显示 "mysql>" 提示符# 远程登录（指定IP和端口）
mysql -u root -p -h 192.168.1.100 -P 3306

常用退出命令：quit 或 exit（MySQL 命令不区分大小写，以分号结尾）。

三、MySQL 核心操作：数据库与表管理

掌握数据库和表的创建、修改、删除是操作 MySQL 的基础，以下是必备命令与示例。

1. 数据库操作（DDL）

操作	语法示例
查看所有数据库	`show databases;`
创建数据库	`create database if not exists mydb charset=utf8mb4;` （指定字符集）
删除数据库	`drop database if exists mydb;` （谨慎操作，数据不可恢复）
切换数据库	`use mydb;` （操作表前必须先切换到目标数据库）
查看当前数据库	`select database();`

2. 表操作（DDL）

表是存储数据的核心载体，需掌握表的创建、修改和结构查看。

（1）创建表

-- 创建用户表（包含主键、非空、默认值等约束）
create table if not exists users (id int primary key auto_increment,  -- 自增主键username varchar(50) not null unique,  -- 用户名（非空+唯一）age int check (age > 0),  -- 年龄（检查约束：必须大于0）sex varchar(2) default '男',  -- 性别（默认值）create_time datetime default current_timestamp  -- 创建时间（默认当前时间）
) engine=INNODB charset=utf8mb4;

（2）修改表结构

-- 修改表名
alter table users rename to user_info;-- 修改列名和类型
alter table user_info change age user_age int not null;-- 添加列
alter table user_info add phone varchar(20) unique;-- 删除列
alter table user_info drop phone;

（3）查看与删除表

-- 查看当前数据库所有表
show tables;-- 查看表结构（字段、类型、约束）
desc user_info;  -- 或 describe user_info;-- 删除表
drop table if exists user_info;

四、数据操作（DML）：CRUD 核心语法

CRUD（Create/Read/Update/Delete）是数据操作的四大核心，掌握其语法是实现业务功能的基础。

1. 插入数据（Create）

-- 全列插入（按表结构顺序赋值）
insert into users (username, age, sex) 
values ('张三', 20, '男'), ('李四', 22, '女');  -- 支持批量插入-- 缺省插入（指定部分列，其他用默认值）
insert into users set username='王五', age=25;  -- 仅插入必填列

注意：插入的值需与列的类型和约束匹配（如非空列必须赋值）。

2. 查询数据（Read）

-- 查询所有列（不推荐，性能差）
select * from users;-- 查询指定列并起别名
select username as '用户名', age as '年龄' from users;-- 条件查询（where子句）
select * from users where age > 18 and sex = '男';-- 排序（order by）
select * from users order by age desc;  -- 按年龄降序（asc为升序，默认）-- 分页查询（limit）
select * from users limit 0, 10;  -- 第1页，每页10条（分页公式：limit (m-1)*n, n）

3. 更新数据（Update）

-- 带条件更新（必须加where，否则全表更新）
update users set age=21 where username='张三';-- 批量更新
update users set sex='女' where age < 18;

4. 删除数据（Delete）

-- 带条件删除（必须加where，否则全表数据删除）
delete from users where username='李四';-- 清空表（保留表结构，数据不可恢复）
truncate table users;  -- 比delete快，不触发事务回滚

五、数据类型与约束：设计健壮表结构

合理选择数据类型和约束是保证数据完整性和性能的关键。

1. 常用数据类型

类型分类	具体类型	特点与适用场景
整数	tinyint (1 字节)	小整数（-128~127），适合存储状态（如 0/1）
	int (4 字节)	常用整数（-20 亿～20 亿），适合 ID、年龄等
	bigint (8 字节)	大整数（-900 亿亿～900 亿亿），适合订单号、雪花 ID 等
浮点数	decimal(M,D)	高精度小数（M 总长度，D 小数位），适合金额、价格（避免 float/double 精度丢失）
字符串	varchar(N)	可变长度字符串（N 最大 65535），适合用户名、标题等（按需分配长度）
	text	长文本（最大 64KB），适合文章内容、描述等
时间	datetime	日期时间（1000-01-01~9999-12-31），不受时区影响
	timestamp	时间戳（1970-01-01~2038-01-19），受时区影响，适合记录创建 / 更新时间
枚举	enum (' 值 1',' 值 2')	枚举类型，只能选预设值，适合性别（男 / 女）、状态（启用 / 禁用）等

2. 六大约束类型

约束用于限制表中数据的规则，确保数据的正确性和一致性：

约束类型	关键字	作用示例
主键约束	primary key	`id int primary key` （唯一标识记录，自增主键常用 `auto_increment`）
唯一约束	unique	`username varchar(50) unique` （字段值不可重复）
非空约束	not null	`age int not null` （字段值不能为空）
默认约束	default	`sex varchar(2) default '男'` （未赋值时使用默认值）
检查约束	check	`check(age > 0)` （限制字段值范围）
外键约束	foreign key	关联其他表的主键，如 `foreign key(teacher_id) references teacher(id)`

外键示例：创建学生表关联教师表（一对多关系）

create table student (id int primary key auto_increment,name varchar(50) not null,teacher_id int,-- 外键关联教师表主键，级联更新/删除constraint fk_teacher foreign key(teacher_id) references teacher(id) on update cascade  -- 主表更新时，从表同步更新on delete set null  -- 主表删除时，从表设为null
);

六、数据库设计：三大范式与表关系

合理的数据库设计能减少数据冗余、提高查询效率，三大范式是设计的核心原则。

1. 三大范式（NF）

第一范式（1NF）：每列必须是不可分割的原子值（避免重复组）。
❌ 反例：联系方式 列存储 “13800138000,123456@qq.com”（可分割）。
✅ 正例：拆分为 phone 和 email 两列。
第二范式（2NF）：非主键列必须完全依赖主键（消除部分依赖）。
❌ 反例：订单表（订单 ID, 产品 ID, 产品名称）中 “产品名称” 依赖产品 ID（非主键）。
✅ 正例：拆分为订单表（订单 ID, 产品 ID）和产品表（产品 ID, 产品名称）。
第三范式（3NF）：非主键列不能依赖其他非主键列（消除传递依赖）。
❌ 反例：学生表（学号，学院，学院电话）中 “学院电话” 依赖 “学院”（非主键）。
✅ 正例：拆分为学生表（学号，学院）和学院表（学院，学院电话）。

2. 表关系设计

表之间的关系分为三种，需通过外键合理设计：

一对一：如 “用户表” 与 “用户详情表”，外键可放在任意表（通常放数据少的表）。
一对多：如 “班级表” 与 “学生表”，外键放在 “学生表”（多方）。
多对多：如 “学生表” 与 “课程表”，需通过中间表（如 “选课表”）存储双方主键。

七、高级查询：聚合、关联与子查询

复杂业务场景需通过高级查询实现数据提取，以下是核心技巧。

1. 聚合函数与分组查询

聚合函数用于统计数据，常与 group by 结合使用：

-- 统计每个性别的人数和平均年龄
select sex, count(*) as '人数', avg(age) as '平均年龄' 
from users 
group by sex 
having 人数 > 5;  -- 对分组结果过滤（区别于where）

常用聚合函数：count()（计数）、sum()（求和）、avg()（平均值）、max()（最大值）、min()（最小值）。

2. 关联查询（JOIN）

关联查询用于合并多个表的数据，核心类型包括：

-- 内连接（取两表交集）
select u.username, o.order_id 
from users u
inner join orders o on u.id = o.user_id;-- 左外连接（取左表全部，右表匹配数据）
select u.username, o.order_id 
from users u
left join orders o on u.id = o.user_id;

3. 子查询

子查询是嵌套在其他查询中的查询，用于复杂条件过滤：

-- 查询年龄大于平均年龄的用户
select * from users 
where age > (select avg(age) from users);

八、事务与索引：数据安全与性能优化

事务确保数据一致性，索引提升查询效率，是 MySQL 进阶的核心。

1. 事务（ACID 特性）

事务是一组原子性操作，要么全成功，要么全回滚，核心特性 ACID：

原子性（Atomicity）：操作不可分割。
一致性（Consistency）：事务前后数据状态合法。
隔离性（Isolation）：并发事务互不干扰。
持久性（Durability）：提交后数据永久保存。

事务操作示例：

start transaction;  -- 开启事务
update account set balance = balance - 100 where id = 1;  -- 扣钱
update account set balance = balance + 100 where id = 2;  -- 加钱
commit;  -- 提交事务（成功则永久生效）
-- rollback;  -- 若出错，回滚事务（恢复到初始状态）

2. 索引：提升查询性能

索引是加速查询的 “目录”，需合理设计：

类型：主键索引（自动创建）、唯一索引、普通索引、联合索引。
底层结构：InnoDB 默认使用B + 树索引（支持范围查询和排序）。

创建与删除：

-- 创建普通索引
create index idx_age on users(age);
-- 创建联合索引（遵循最左前缀原则）
create index idx_name_age on users(username, age);
-- 删除索引
drop index idx_age on users;