關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化與優(yōu)化問(wèn)題的講解

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數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其性能直接影響應(yīng)用程序的性能。數(shù)據(jù)庫(kù)性能包括存儲(chǔ)空間需求量的大小和查詢(xún)響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短兩個(gè)方面。為了優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表進(jìn)行規(guī)范化。規(guī)范化的范式可分為第一范式、第二范式、第三范式、BCNF范式、第四范式和第五范式。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其性能直接影響應(yīng)用程序的性能。數(shù)據(jù)庫(kù)性能包括存儲(chǔ)空間需求量的大小和查詢(xún)響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短兩個(gè)方面。為了優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表進(jìn)行規(guī)范化。規(guī)范化的范式可分為第一范式、第二范式、第三范式、BCNF范式、第四范式和第五范式。一般來(lái)說(shuō)，邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)會(huì)滿(mǎn)足規(guī)范化的前3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但由于滿(mǎn)足第三范式的表結(jié)構(gòu)容易維護(hù)且基本滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此，實(shí)際應(yīng)用中一般都按照第三范式的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化。但是，規(guī)范化也有缺點(diǎn)：由于將一個(gè)表拆分成為多個(gè)表，在查詢(xún)時(shí)需要多表連接，降低了查詢(xún)速度。

由于規(guī)范化有可能導(dǎo)致查詢(xún)速度慢的缺點(diǎn)，考慮到一些應(yīng)用需要較快的響應(yīng)速度，在設(shè)計(jì)表時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮對(duì)某些表進(jìn)行反規(guī)范化。反規(guī)范化可以采用以下幾種方法：

1. 分割表

分割表包括水平分割和垂直分割。

水平分割是按照行將一個(gè)表分割為多個(gè)表，這可以提高每個(gè)表的查詢(xún)速度，但查詢(xún)、更新時(shí)要選擇不同的表，統(tǒng)計(jì)時(shí)要匯總多個(gè)表，因此應(yīng)用程序會(huì)更復(fù)雜。

垂直分割是對(duì)于一個(gè)列很多的表，若某些列的訪問(wèn)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它列，就可以將主鍵和這些列作為一個(gè)表，將主鍵和其它列作為另外一個(gè)表。通過(guò)減少列的寬度，增加了每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的行數(shù)，一次I/O就可以?huà)呙韪嗟男校瑥亩岣吡嗽L問(wèn)每一個(gè)表的速度。但是由于造成了多表連接，所以應(yīng)該在同時(shí)查詢(xún)或更新不同分割表中的列的情況比較少的情況下使用。

2. 保留冗余列

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)表在查詢(xún)中經(jīng)常需要連接時(shí)，可以在其中一個(gè)表上增加若干冗余的列，以避免表之間的連接過(guò)于頻繁。由于對(duì)冗余列的更新操作必須對(duì)多個(gè)表同步進(jìn)行，所以一般在冗余列的數(shù)據(jù)不經(jīng)常變動(dòng)的情況下使用。

3. 增加派生列

派生列是由表中的其它多個(gè)列計(jì)算所得，增加派生列可以減少統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，在數(shù)據(jù)匯總時(shí)可以大大縮短運(yùn)算時(shí)間。

二　應(yīng)用程序性能的優(yōu)化

應(yīng)用程序的優(yōu)化通?？煞譃閮蓚€(gè)方面：源代碼和SQL語(yǔ)句。由于涉及到對(duì)程序邏輯的改變，源代碼的優(yōu)化在時(shí)間成本和風(fēng)險(xiǎn)上代價(jià)很高，而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)性能的提升收效有限，因此應(yīng)用程序的優(yōu)化應(yīng)著重在SQL語(yǔ)句的優(yōu)化。對(duì)于海量數(shù)據(jù)，劣質(zhì)SQL語(yǔ)句和優(yōu)質(zhì)SQL語(yǔ)句之間的速度差別可以達(dá)到上百倍，可見(jiàn)對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單地能實(shí)現(xiàn)其功能就行，而是要寫(xiě)出高質(zhì)量的SQL語(yǔ)句，提高系統(tǒng)的可用性。

下面就某些SQL語(yǔ)句的where子句編寫(xiě)中需要注意的問(wèn)題作詳細(xì)介紹。在這些where子句中，即使某些列存在索引，但是由于編寫(xiě)了劣質(zhì)的SQL，系統(tǒng)在運(yùn)行該SQL語(yǔ)句時(shí)也不能使用該索引，而同樣使用全表掃描，這就造成了響應(yīng)速度的極大降低。

1. IS NULL 與 IS NOT NULL

不能用null作索引，任何包含null值的列都將不會(huì)被包含在索引中。即使索引有多列的情況下，只要這些列中有一列含有null，該列就會(huì)從索引中排除。也就是說(shuō)如果某列存在空值，即使對(duì)該列建索引也不會(huì)提高性能。

任何在where子句中使用is null或is not null的語(yǔ)句優(yōu)化器是不允許使用索引的。

2. 聯(lián)接列

對(duì)于有聯(lián)接的列，即使最后的聯(lián)接值為一個(gè)靜態(tài)值，優(yōu)化器不會(huì)使用索引的。例如，假定有一個(gè)職工表（employee），對(duì)于一個(gè)職工的姓和名分成兩列存放（FIRST_NAME和LAST_NAME），現(xiàn)在要查詢(xún)一個(gè)叫喬治·布什（George Bush）的職工。 下面是一個(gè)采用聯(lián)接查詢(xún)的SQL語(yǔ)句：

select * from employee where first_name||''||last_name ='George Bush';

上面這條語(yǔ)句完全可以查詢(xún)出是否有George Bush這個(gè)員工，但是這里需要注意，系統(tǒng)優(yōu)化器對(duì)基于last_name創(chuàng)建的索引沒(méi)有使用。

當(dāng)采用下面這種SQL語(yǔ)句的編寫(xiě)，Oracle系統(tǒng)就可以采用基于last_name創(chuàng)建的索引：

Select * From employee where first_name ='George' and last_name ='Bush';

遇到下面這種情況又如何處理呢？如果一個(gè)變量（name）中存放著George Bush這個(gè)員工的姓名，對(duì)于這種情況我們又如何避免全程遍歷使用索引呢？可以使用一個(gè)函數(shù)，將變量name中的姓和名分開(kāi)就可以了，但是有一點(diǎn)需要注意，這個(gè)函數(shù)是不能作用在索引列上。下面是SQL查詢(xún)腳本：

select *

from employee where first_name = SUBSTR

（'&&name',1,INSTR（'&&name',' ’）-1）

and last_name = SUBSTR（‘&&name',INSTR

（'&&name’，‘ ’）+1） ;

3. 帶通配符（%）的like語(yǔ)句

同樣以上面的例子來(lái)看這種情況。目前的需求是這樣的，要求在職工表中查詢(xún)名字中包含Bush的人?？梢圆捎萌缦碌牟樵?xún)SQL語(yǔ)句：

select * from employee where last_name like '%Bush%';

這里由于通配符（%）在搜尋詞首出現(xiàn)，所以O(shè)racle系統(tǒng)不使用last_name的索引。在很多情況下可能無(wú)法避免這種情況，但是一定要心中有底，通配符如此使用會(huì)降低查詢(xún)速度。然而當(dāng)通配符出現(xiàn)在字符串其他位置時(shí)，優(yōu)化器就能利用索引。例如，在下面的查詢(xún)中索引得到了使用：

select * from employee where last_name like 'c%';

4. NOT

我們?cè)诓樵?xún)時(shí)經(jīng)常在where子句使用一些邏輯表達(dá)式，如大于、小于、等于以及不等于等等，也可以使用and（與）、or（或）以及not（非）。NOT可用來(lái)對(duì)任何邏輯運(yùn)算符號(hào)取反。下面是一個(gè)NOT子句的例子：

… where not （status ='VALID‘）

如果要使用NOT，則應(yīng)在取反的短語(yǔ)前面加上括號(hào)，并在短語(yǔ)前面加上NOT運(yùn)算符。NOT運(yùn)算符包含在另外一個(gè)邏輯運(yùn)算符中，這就是不等于（<>）運(yùn)算符。換句話(huà)說(shuō)，即使不在查詢(xún)where子句中顯式地加入NOT詞，NOT仍在運(yùn)算符中，見(jiàn)下例：

… where status <>'INVALID';

再看下面這個(gè)例子：

select * from employee where　salary<>3000;

對(duì)這個(gè)查詢(xún)，可以改寫(xiě)為不使用NOT的語(yǔ)句：

select * from employee where　salary<3000 or salary>3000;

雖然這兩種查詢(xún)的結(jié)果一樣，但是第二種查詢(xún)方案會(huì)比第一種查詢(xún)方案更快些。第二種查詢(xún)?cè)试SOracle對(duì)salary列使用索引，而第一種查詢(xún)則不能使用索引。（IT專(zhuān)家網(wǎng)）