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- 2023.09.11 -

数据库（database）是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。

深入了解数据库的基本概念、特点和应用，对于提高信息化水平和数据处理效率都具有重要的意义。下面就来介绍数据库的概念及分类，帮助大家快速掌握Java中数据库的基础知识。

一、数据库简介

什么是数据库

数据库（Database）是数据管理的有效技术，是由一批数据构成的有序集合，这些数据被存放在结构化的数据表里。通俗的讲，数据库就是存储数据的地方，就像冰箱是存储食物的地方一样。在生活中，每个人都在使用数据库。

数据是数据库中存储的基本对象，是按一定顺序排列组合的物理符号。数据有多种表现形式，可以是数字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等。在数据库中数据表示记录，例如，在学生管理数据库中，记录学生的信息包括学号、姓名、性别、年龄、籍贯和联系电话等，这些信息就是数据。

数据库实际上就是一个文件集合，是一个存储数据的仓库，本质就是一个文件系统，数据库是按照特定的格式把数据存储起来，用户可以对存储的数据进行增删改查操作。

我们常说 XX 数据库，其实实质上是 XX 数据库管理系统。目前，较为流行的数据库管理系统有 MySQL、SQL Server、Oracle 和 DB2 等。

生活中的数据库

在日常生活中，人们可以直接用中文、英文等自然语言描述客观事物。在计算机中，则要抽象出对这些事物感兴趣的特征，并组成一个记录来描述。

例如，在学生档案中，学生信息是由学号、姓名、性别、年龄、籍贯、联系电话等特征组成的，那么这些具体的特征值所构成的一条记录就是一个学生的信息数据，例如“2016010102，张三，男，26，山西，计算机学院，185********”。

值得注意的是，数据的描述形式还不能完全表达其内容，需要经过解释。例如，对于上面这条学生记录，了解其含义的人会得到这样的信息：张三的学号是 2016010102，今年 26 岁，山西人，就读于计算机学院，他的联系电话是 185********；而不了解其语义的人则无法理解其含义。

所以，数据和对数据的解释是不可分的，数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义也称数据的语义，因此数据与其语义密不可分，没有语义的数据是没有意义和不完整的。

又比如，当我们在电话簿里查找名字时，就是在使用数据库。在某个浏览器上进行搜索时，也是在使用数据库。以及平时我们登录网络，也需要依靠数据库验证自己的名字和密码。即便是在使用 ATM 机时，也要利用数据库进行 PIN 码验证和余额检查。

二、什么是数据库管理系统

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，是用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。

用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过DBMS进行数据库的维护工作。它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。

按功能划分，数据库管理系统大致可分为6个部分：

1.模式翻译

提供数据定义语言(DDL)。用它书写的数据库模式被翻译为内部表示。数据库的逻辑结构、完整性约束和物理储存结构保存在内部的数据字典中。数据库的各种数据操作(如查找、修改、插入和删除等)和数据库的维护管理都是以数据库模式为依据的。

2.应用程序的编译

把包含着访问数据库语句的应用程序，编译成在DBMS支持下可运行的目标程序。

3.交互式查询

提供易使用的交互式查询语言，如SQL。DBMS负责执行查询命令，并将查询结果显示在屏幕上。

4.数据的组织与存取

提供数据在外围储存设备上的物理组织与存取方法。

5.事务运行管理

提供事务运行管理及运行日志，事务运行的安全性监控和数据完整性检查，事务的并发控制及系统恢复等功能。

6.数据库的维护

为数据库管理员提供软件支持，包括数据安全控制、完整性保障、数据库备份、数据库重组以及性能监控等维护工具。

三、为什么要用数据库

使用数据库可以高效且条理分明地存储数据，它使人们能够更加迅速和方便地管理数据，主要体现在以下几个方面。

1、数据库可以结构化存储大量的数据信息，方便用户进行有效的检索和访问。

数据库可以对数据进行分类保存，并且能够提供快速的查询。例如，我们平时使用百度搜索内容时，百度也是基于数据库和数据分类技术来达到快速搜索的目的。

2、数据库可以有效地保持数据信息的一致性、完整性、降低数据冗余。

可以很好地保证数据有效、不被破坏，而且数据库自身有避免重复数据的功能，以此来降低数据的冗余。

3、数据库可以满足应用的共享和安全方面的要求，把数据放在数据库中在很多情况下也是出于安全的考虑。

例如，如果把所有员工信息和工资数据都放在磁盘文件上，则工资的保密性就无从谈起。如果把员工信息和工资数据放在数据库中，就可以只允许查询和修改员工信息，而工资信息只允许指定人（如财务人员）查看，从而保证数据的安全性。

4、数据库技术能够方便智能化地分析，产生新的有用信息。

例如，超市中把物品销售信息保存在数据库中，每个月销售情况的排名决定了下半月的进货数量。数据库查询的结果实际上产生了新的数据信息。

四、数据库的存储建构

数据库的存储结构是指数据库中的物理数据和逻辑数据的表示形式、物理数据和逻辑数据之间关系映射方式的描述。在数据库技术中，可以使用两种形式描述客观现实的数据：物理数据描述和逻辑数据描述。物理数据和逻辑数据之间的转换通过数据库管理系统实现。

1、物理数据描述

物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式，物理数据是实际存放在存储设备上的数据，这些数据也称为物理记录。根据物理记录存储的位置，又可以分为有序存储和无序存储。

计算机数据的存储一般以硬盘为数据存储空间资源，从而保证计算机内的数据能够持续保存。

术语

在物理数据描述中，使用的数据描述术语包括以下各项：

位（bit）：二进制的一个单位称为位，位只能取 1 或 0。

字节（byte）：8 个位称为一个字节，可以存放对应 ASCII 码的一个字符。

字（word）：若干个字节组成一个字。一个字所含的二进制的位数称为字长，许多计算机的字长是不同的，例如计算机的字长可以是 8 位、16 位、24 位、32 位等。

块（block）：内存储器和外存储器交换信息的最小单位，又称为物理块或物理记录，每块的大小通常为 256 字节、512 字节、1024 字节等。

卷（volume）：一台输入输出设备所能装载的全部有用信息，例如磁带机的一盘磁带即为一卷，磁盘设备的一个盘组也是一卷。

无序存储（unordered）：数据记录按照插入的顺序进行存储。

2、逻辑数据描述

逻辑数据描述是指用户或程序员用于操作的数据形式，逻辑数据是一种抽象的概念，是对客观现实世界的反映和记录，这些数据也可以称为逻辑记录。

逻辑数据包含两个层次，一个层次是对客观现实信息世界的描述，另一个层次是对数据库管理系统中数据的描述。

术语

在对客观现实信息世界的描述中，使用的术语包括以下几项：

实体（entity）：客观现实存在的东西使用实体来描述。实体既可以是具体的、有形的对象，也可以是抽象的、无形的对象。例如，一本书是一个有形对象，一次借书过程则是一个无形的对象。

实体集（entities）：特性完全相同的同类实体的集合称为实体集。例如，一个图书馆所有的书籍是一个实体集，该图书馆的所有借书过程也是一个实体集。

属性（attribute）：实体的特性称为属性。每个属性都有一个值域，这些值域可以是整数类型、浮点数类型、字符类型或日期类型等。例如，实体书的属性包括书名、书号、出版日期、页数、价格以及出版社等，这些属性对应的值域分别为字符类型、字符类型、日期类型、整数类型、浮点数类型和字符类型等。

标识符（identifier）：能够唯一地标识每个实体的属性或属性集。例如，书的书号属性是实体书的标识符，借书过程实体的标识符包括借书证号、书号两个属性。

这些逻辑数据最终要通过数据库管理系统来转换成物理数据。

对数据库管理系统中数据的描述中（以关系型数据库管理系统为例），使用的术语包括以下几项：

数据项（data item）：也称为字段（field），标记实体属性的可以命名的最小信息单位，数据项的命名一般采用属性的描述性名称。这些名称可以是中文、英文或汉语拼音。

元组（tuple）：也称为记录（record），数据项的集合称为元组。一个元组表示一个具体的实体。

关系（relation）：在关系型数据库系统中，同一类元组所在的集合称为关系。关系适用于描述实体集，它包括一个实体集的所有元组。例如，所有的图书可以组成一个 books 关系。

键码（key）：在关系型数据库系统中，能够唯一地标识关系中每个元组的数据项或数据项的组合称为关系的键码。

五、数据库的分类

数据库分为很多类型，这里简要介绍几种：

1、关系数据库

关系型数据库，是指采用了关系模型来组织数据的数据库，其以行和列的形式存储数据，以便于用户理解，关系型数据库这一系列的行和列被称为表，一组表组成了数据库。

用户通过查询来检索数据库中的数据，而查询是一个用于限定数据库中某些区域的执行代码。关系模型可以简单理解为二维表格模型，而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的关系组成的一个数据组织。

比如下面这些数据库就是关系数据库：

MySQL

免费的数据库系统。被广泛用于中小型应用系统。体积小、速度快、总体拥有成本低，开放源代码。2008年被SUN收购，2009年SUN被Oracle收购。

SQL Server

Microsoft的产品。软件界面友好、易学易用，在操作性和交互性方面独树一帜。

Oracle

目前比较成功的关系型数据库管理系统。运行稳定、功能齐全、性能超群、技术领先。主要应用在大型的企业数据库领域。

PostgreSQL

加州大学伯克利分校以教学目的开发的数据库系统，支持关系和面向对象的数据库，属于自由数据库管理系统。

2、非关系型数据库

NoSQL（非关系型数据库）NoSQL仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库，它们不保证关系数据的ACID特性。NoSQL是一项全新的数据库革命性运动，其拥护者们提倡运用非关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运用，这一概念无疑是一种全新的思维的注入。

非关系型数据库：如 MongoDB、Redis、Memcache、BigTable、Cassandra、CouchDB、Apache Cassandra、Dynamo、LevelDB。

3、检索型数据库

检索型数据库的典型代表Elasticseach，其应用场景搜索服务、日志分析，如文档基于ES 做全文检索、电商海量商品搜索。

典型搜索场景 Elasticseach具有高可用性、高扩展性、查询速度快、搜索功能强大等特点。

4、图形数据库

图形数据库是NoSQL数据库的一种类型，它应用图形理论存储实体之间的关系信息。图形数据库是一种非关系型数据库，它应用图形理论存储实体之间的关系信息。

常见的图形数据库有Neo4j、ArangoDB，其应用于多对多关系数据库场景如社交关系网络。

在使用数据库管理系统时，需要了解数据库的存储结构和操作方式，以便能够有效地管理和处理数据。同时，需要了解数据库的分类，如关系型数据库和非关系型数据库，以便选择适合自己需求的数据库类型。

我们下期再见！

END

文案编辑|云端学长

文案配图|云端学长

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