数据库设计规范与技巧系列二

二、数据库设计技巧 1. 设计数据库之前(需求分析阶段) 1) 理解客户需求,包括用户未来需求变化。 2) 了解企业业务类型,可以在开发阶段节约大量的时间。 3) 重视输入(要记录的数据)、输出(报表、查询、视图)。 4) 创建数据字典和ER 图表 数据字典(Data Dicti

二、数据库设计技巧

  1. 设计数据库之前(需求分析阶段)

  1) 理解客户需求,包括用户未来需求变化。

  2) 了解企业业务类型,可以在开发阶段节约大量的时间。

  3) 重视输入(要记录的数据)、输出(报表、查询、视图)。

  4) 创建数据字典和ER 图表

  数据字典(Data Dictionary,简称DD)是各类数据描述的集合,是关于数据库中数据的描述,即元数据,不是数据本身。(至少应该包含每个字段的数据类型和在每个表内的主外键)。

  数据项描述: 数据项名,数据项含义说明,别名,数据类型,长度,取值范围,取值含义,与其他数据项的逻辑关系

  数据结构描述: 数据结构名,含义说明,组成:[数据项或数据结构]

  数据流描述: 数据流名,说明,数据流来源,数据流去向, 组成:[数据结构],平均流量,高峰期流量

  数据存储描述: 数据存储名,说明,编号,流入的数据流,流出的数据流,组成:[数据结构],数据量,存取方式

  处理过程描述: 处理过程名,说明,输入:[数据流],输出:[数据流],处理:[简要说明]

  ER 图表和数据字典可以让任何了解数据库的人都明确如何从数据库中获得数据。ER图对表明表之间关系很有用,而数据字典则说明了每个字段的用途以及任何可能存在的别名。对SQL 表达式的文档化来说这是完全必要的。

  5) 定义标准的对象命名规范

  数据库各种对象的命名必须规范。
2. 表和字段的设计(数据库逻辑设计)

  表设计原则

  1) 标准化和规范化

  数据的标准化有助于消除数据库中的数据冗余。标准化有好几种形式,但Third NormalForm(3NF)通常被认为在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最好平衡。简单来说,遵守3NF 标准的数据库的表设计原则是:“One Factin OnePlace”即某个表只包括其本身基本的属性,当不是它们本身所具有的属性时需进行分解。表之间的关系通过外键相连接。它具有以下特点:有一组表专门存放通过键连接起来的关联数据。

  2) 数据驱动

  采用数据驱动而非硬编码的方式,许多策略变更和维护都会方便得多,大大增强系统的灵活性和扩展性。

  举例,假如用户界面要访问外部数据源(文件、XML文档、其他数据库等),不妨把相应的连接和路径信息存储在用户界面支持的表里。如果用户界面执行工作流之类的任务(发送邮件、打印信笺、修改记录状态等),那么产生工作流的数据也可以存放在数据库里。角色权限管理也可以通过数据驱动来完成。事实上,如果过程是数据驱动的,你就可以把相当大的责任推给用户,由用户来维护自己的工作流过程。

  3) 考虑各种变化

  在设计数据库的时候考虑到哪些数据字段将来可能会发生变更。

  4) 表名、报表名和查询名的命名规范

  (采用前缀命名)检查表名、报表名和查询名之间的命名规范。你可能会很快就被这些不同的数据库要素的名称搞糊涂了。你可以统一地命名这些数据库的不同组成部分,至少你应该在这些对象名字的开头用 Table、Query 或者 Report 等前缀加以区别。如果采用了 MicrosoftAccess,你可以用 qry、rpt、tbl 和 mod 等符号来标识对象(比如 tbl_Employees)。用 sp_company标识存储过程,用 udf_ (或者类似的标记)标识自定义编写的函数。

  字段设计原则:

  1) 每个表中都应该添加的3 个有用的字段。

  ?dRecordCreationDate,在SQL Server 下默认为GETDATE()

  ?sRecordCreator,在SQL Server 下默认为NOT NULL DEFAULT USER

  ?nRecordVersion,记录的版本标记;有助于准确说明记录中出现null 数据或者丢失数据的原因

  时效性数据应包括“最近更新日期/时间”字段。时间标记对查找数据问题的原因、按日期重新处理/重载数据和清除旧数据特别有用。

  2) 对地址和电话采用多个字段

  描述街道地址就短短一行记录是不够的。Address_Line1、Address_Line2 和Address_Line3 可以提供更大的灵活性。还有,电话号码和邮件地址最好拥有自己的数据表,其间具有自身的类型和标记类别。

  3) 表内的列[字段]的命名规则(采用前缀/后缀命名)、采用有意义的字段名

  对列[字段]名应该采用标准的前缀和后缀。如键是数字类型:用 _N 后缀;字符类型:_C 后缀;日期类型:_D 后缀。再如,假如你的表里有好多“money”字段,你不妨给每个列[字段]增加一个 _M 后缀。
假设有两个表:

  Customer 和 Order。Customer 表的前缀是 cu_,所以该表内的子段名如下:cu_name_id、cu_surname、cu_initials 和cu_address 等。Order 表的前缀是 or_,所以子段名是:

  or_order_id、or_cust_name_id、or_quantity 和 or_description 等。

  这样从数据库中选出全部数据的 SQL 语句可以写成如下所示:  

Select * From Customer, Order Where cu_surname = "MYNAME" ;
  and cu_name_id = or_cust_name_id and or_quantity = 1

  在没有这些前缀的情况下则写成这个样子(用别名来区分):  

Select * From Customer, Order Where Customer.surname = "MYNAME" ;
  and Customer.name_id = Order.cust_name_id and Order.quantity = 1

  第 1 个 SQL 语句没少键入多少字符。但如果查询涉及到 5 个表乃至更多的列[字段]你就知道这个技巧多有用了。

  5) 选择数字类型和文本类型的长度应尽量充足

  假设客户ID 为10 位数长。那你应该把数据库表字段的长度设为12 或者13 个字符长。但这额外占据的空间却无需将来重构整个数据库就可以实现数据库规模的增长了。

  6) 增加删除标记字段

  在表中包含一个“删除标记”字段,这样就可以把行标记为删除。在关系数据库里不要单独删除某一行;最好采用清除数据程序而且要仔细维护索引整体性。

  7) 提防大小写混用的对象名和特殊字符

  采用全部大写而且包含下划符的名字具有更好的可读性(CUSTOMER_DATA),绝对不要在对象名的字符之间留空格。

  8) 小心保留词

  要保证你的字段名没有和保留词、数据库系统或者常用访问方法冲突,比如,用 DESC 作为说明字段名。后果可想而知!DESC 是 DESCENDING 缩写后的保留词。表里的一个 SELECT * 语句倒是能用,但得到的却是一大堆毫无用处的信息。

  9) 保持字段名和类型的一致性

  在命名字段并为其指定数据类型的时候一定要保证一致性。假如字段在表1中叫做“agreement_number”,就别在表2里把名字改成“ref1”。假如数据类型在表1里是整数,那在表2里可就别变成字符型了。当然在表1(ABC)有处键ID,则为了可读性,在表2做关联时可以命名为ABC_ID。

  10) 避免使用触发器

  触发器的功能通常可以用其他方式实现。在调试程序时触发器可能成为干扰。假如你确实需要采用触发器,你最好集中对它文档化。

3. 选择键和索引(数据库逻辑设计)

  参考:《SQL优化-索引》一文

  4. 数据完整性设计(数据库逻辑设计)

  1) 完整性实现机制:

  实体完整性:主键

  参照完整性:

  父表中删除数据:级联删除;受限删除;置空值

  父表中插入数据:受限插入;递归插入

  父表中更新数据:级联更新;受限更新;置空值

  DBMS对参照完整性可以有两种方法实现:外键实现机制(约束规则)和触发器实现机制用户定义完整性:

  NOT NULL;CHECK;触发器

  2) 用约束而非商务规则强制数据完整性

  采用数据库系统实现数据的完整性。这不但包括通过标准化实现的完整性而且还包括数据的功能性。不要依赖于商务层保证数据完整性;它不能保证表之间(外键)的完整性所以不能强加于其他完整性规则之上。如果你在数据层确实采用了约束,你要保证有办法把更新不能通过约束检查的原因采用用户理解的语言通知用户界面。

  3) 强制指示完整性

  在有害数据进入数据库之前将其剔除。激活数据库系统的指示完整性特性。这样可以保持数据的清洁而能迫使开发人员投入更多的时间处理错误条件。

  4) 使用查找控制数据完整性

  控制数据完整性的最佳方式就是限制用户的选择。只要有可能都应该提供给用户一个清晰的价值列表供其选择。这样将减少键入代码的错误和误解同时提供数据的一致性。某些公共数据特别适合查找:国家代码、状态代码等。

  5) 采用视图

  为了在数据库和应用程序代码之间提供另一层抽象,可以为应用程序建立专门的视图而不必非要应用程序直接访问数据表。这样做还等于在处理数据库变更时给你提供了更多的自由。

  6) 分布式数据系统

  对分布式系统而言,在你决定是否在各个站点复制所有数据还是把数据保存在一个地方之前应该估计一下未来 5 年或者 10年的数据量。当你把数据传送到其他站点的时候,最好在数据库字段中设置一些标记,在目的站点收到你的数据之后更新你的标记。为了进行这种数据传输,请写下你自己的批处理或者调度程序以特定时间间隔运行而不要让用户在每天的工作后传输数据。本地拷贝你的维护数据,比如计算常数和利息率等,设置版本号保证数据在每个站点都完全一致。

  7) 关系

  如果两个实体之间存在多对一关系,而且还有可能转化为多对多关系,那么你最好一开始就设置成多对多关系。从现有的多对一关系转变为多对多关系比一开始就是多对多关系要难得多。

  8) 给数据保有和恢复制定计划

  考虑数据保存策略并包含在设计过程中,预先设计你的数据恢复过程。采用可以发布给用户/开发人员的数据字典实现方便的数据识别同时保证对数据源文档化。编写在线更新来“更新查询”供以后万一数据丢失可以重新处理更新。

  9) 用存储过程让系统做重活

  提供一整套常规的存储过程来访问各组以便加快速度和简化客户程序代码的开发。数据库不只是一个存放数据的地方,它也是简化编码之地。
5. 其他设计技巧

  1) 避免使用触发器

  触发器的功能通常可以用其他方式实现。在调试程序时触发器可能成为干扰。假如你确实需要采用触发器,你最好集中对它文档化。

  2) 使用常用英语(或者其他任何语言)而不要使用编码

  在创建下拉菜单、列表、报表时最好按照英语名排序。假如需要编码,可以在编码旁附上用户知道的英语。

  3) 保存常用信息

  让一个表专门存放一般数据库信息非常有用。在这个表里存放数据库当前版本、最近检查/修复(对Access)、关联设计文档的名称、客户等信息。这样可以实现一种简单机制跟踪数据库,当客户抱怨他们的数据库没有达到希望的要求而与你联系时,这样做对非客户机/服务器环境特别有用。

  4) 包含版本机制

  在数据库中引入版本控制机制来确定使用中的数据库的版本。时间一长,用户的需求总是会改变的。最终可能会要求修改数据库结构。把版本信息直接存放到数据库中更为方便。

  5) 编制文档

  对所有的快捷方式、命名规范、限制和函数都要编制文档。

  采用给表、列、触发器等加注释的 数据库工具。对开发、支持和跟踪修改非常有用。

  对数据库文档化,或者在数据库自身的内部或者单独建立文档。这样,当过了一年多时间后再回过头来做第2 个版本,犯错的机会将大大减少。

  6) 测试、测试、反复测试

  建立或者修订数据库之后,必须用用户新输入的数据测试数据字段。最重要的是,让用户进行测试并且同用户一道保证选择的数据类型满足商业要求。测试需要在把新数据库投入实际服务之前完成。

  7) 检查设计

  在开发期间检查数据库设计的常用技术是通过其所支持的应用程序原型检查数据库。换句话说,针对每一种最终表达数据的原型应用,保证你检查了数据模型并且查看如何取出数据。

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