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第1章 Oracle 11g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是世界經(jīng)驗(yàn)豐富的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，Oracle數(shù)據(jù)庫以其功能強(qiáng)大和配置靈活而著稱，同時(shí)也因有一定的操作難度，讓很多初學(xué)者望而卻步。本書將由淺入深，以簡單易懂的示例帶領(lǐng)讀者撥開Oracle的神秘面紗。

目前在Oracle世界主要有兩類人員：一類是Oracle數(shù)據(jù)庫管理人員，簡稱DBA；一類是Oracle開發(fā)人員。Oracle DBA主要的工作是負(fù)責(zé)日常的數(shù)據(jù)庫維護(hù)和性能優(yōu)化管理。由于Oracle系統(tǒng)較龐大、復(fù)雜，要成為一名合格的DBA，需要掌握的知識(shí)較多，比如要掌握Oracle體系結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化等方面的知識(shí)，相對其他數(shù)據(jù)庫而言入門門檻較高，但是薪酬一般也較豐厚。Oracle開發(fā)人員的主要工作是使用Oracle提供的SQL語言和PL/SQL結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言操作數(shù)據(jù)庫，主要職責(zé)是操縱Oracle數(shù)據(jù)庫對象，不需要對Oracle系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有深入了解，入門較容易。當(dāng)Oracle開發(fā)人員積累了一定的開發(fā)知識(shí)后，可以通過學(xué)習(xí)Oracle DBA方面的知識(shí)向數(shù)據(jù)庫管理員轉(zhuǎn)型。

1.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)介紹

1970年6月，IBM公司的研究員E.F.Codd博士(中文名：埃德加弗蘭克科德)，發(fā)表了名為“大型共享數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型”的論文，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視和廣泛響應(yīng)，使得關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)很快成為數(shù)據(jù)庫市場的主流。E.F.Codd博士被譽(yù)為“關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父”，其照片如圖1.1所示。

圖1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父埃德加弗蘭克科德

1.1.1 什么是關(guān)系型數(shù)據(jù)模型

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫簡而言之就是使用關(guān)系或二維表存儲(chǔ)信息。以公司的人員信息管理為例，為了存儲(chǔ)公司內(nèi)部的員工信息，人事部門一般會(huì)建一份列表，在公司未引入信息化管理系統(tǒng)時(shí)，大多數(shù)人事職員會(huì)使用Excel來保存員工信息，例如圖1.2是一份簡單的人員信息列表的Excel文件。

這種Excel存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，將人員的所有信息都包含在一張表中，隨著Excel中的欄位和記錄數(shù)越來越多，這份人員信息表會(huì)變得越來越繁雜，這種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式稱為平面文件數(shù)據(jù)模型。

為了簡化修改與維護(hù)的復(fù)雜性，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員通過使用實(shí)體關(guān)系模型進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建模，例如人員信息表可以分為員工表和部門表，通過部門編號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，ER模型如圖1.3所示。

圖1.2 Excel人員信息列表 圖1.3 人員信息表ER關(guān)系模型

由圖1.3中可以看到，通過將員工和部門分別存儲(chǔ)在不同的二維表格中，使用主鍵(PK)和外鍵(FK)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)變得更容易，這就是關(guān)系型數(shù)據(jù)模型。上述ER圖的3個(gè)關(guān)鍵組件分別如下所示。

實(shí)體：需要了解的信息，比如部門和員工信息。

屬性：一般也稱為列或字段，描述實(shí)體必須或可選的信息，比如員工表中的工號(hào)和姓名等。

關(guān)系：實(shí)體之間指定的關(guān)聯(lián)，比如員工的部門編號(hào)關(guān)聯(lián)到了部門表的編號(hào)屬性。

關(guān)系型數(shù)據(jù)模型還涉及一些較復(fù)雜的組成元素，涉及較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，有興趣的讀者可以參考一些理論性的讀物。

1.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)范式

為了規(guī)范化關(guān)系型數(shù)據(jù)模型，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循一定的規(guī)則，這種規(guī)則稱為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)范式。了解范式是每個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)或開發(fā)人員必須具備的基本功，范式的主要目的是降低數(shù)據(jù)冗余，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)庫。目前較常用的范式有如下3種。

1.及時(shí)范式(1NF)：字段必須具有單一屬性特性，不可再拆分

如果字段中的值已經(jīng)是無法再分割的值，則符合及時(shí)范式，即1NF。例如，在員工表中，姓名字段一般僅包含員工的正式姓名，這是符合及時(shí)范式的，但是如果要在姓名字段中包含中文名、英文名、昵稱、別名等信息，就意味著姓名字段是可再拆分的。因此員工名的設(shè)計(jì)可以如圖1.4所示。

圖1.4 修改后的員工表以匹配1NF范式

2.第二范式(2NF)：表要具有性的主鍵列

第二范式(2NF)要求數(shù)據(jù)庫表中的每個(gè)實(shí)例或行必須可以被地區(qū)分，為實(shí)現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個(gè)列，以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)例的標(biāo)識(shí)。第二范式是在及時(shí)范式的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步增強(qiáng)，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)一般使用性主鍵來地標(biāo)識(shí)行。比如在員工表中定義了以工號(hào)作為主鍵，因?yàn)楣締T工的工號(hào)通常用來識(shí)別某個(gè)員工個(gè)體，不能進(jìn)行重復(fù)；在部門表中通過部門編號(hào)作為主鍵，來地區(qū)分一個(gè)部門。

3.第三范式(3NF)：表中的字段不能包含在其他表中已出現(xiàn)的非主鍵字段

第三范式(3NF)是在前兩個(gè)范式的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步增強(qiáng)，主要用來降低數(shù)據(jù)的冗余。比如，員工表中包含了部門編號(hào)，它引用到部門表中的部門編號(hào)這個(gè)主鍵，符合第三范式。如果在員工表中又包含一個(gè)部門名稱，那么表中的字段就包含了其他表中已出現(xiàn)的非主鍵字段，造成了數(shù)據(jù)的冗余，不符合第三范式。

范式主要用來規(guī)范數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)出來的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)清晰，簡潔易懂，避免了數(shù)據(jù)冗余和操作的異常。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模型時(shí)，靈活地應(yīng)用范式是創(chuàng)建一個(gè)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基石。

1.1.3 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，簡稱DBMS，是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論而開發(fā)的軟件系統(tǒng)。目前比較熱門的關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有：Oracle、Microsoft SQL Server、Access、MySQL及PostgreSQL等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，保障數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性的一套大型的電腦程序。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.5所示。

圖1.5 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1.5所示，一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通常要提供如下所示的幾項(xiàng)功能。

定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)：DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言來定義(DDL)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，用來搭建數(shù)據(jù)庫框架，并被保存在數(shù)據(jù)字典中。

存取數(shù)據(jù)庫內(nèi)容：DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的基本存取操作，即檢索、插入、修改和刪除等。

數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理：DBMS提供數(shù)據(jù)控制功能，即數(shù)據(jù)的安全性、完整性和并發(fā)控制等，對數(shù)據(jù)庫運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理，以確保數(shù)據(jù)正確有效。

數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)：包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的裝入，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)、重組織，系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等功能。

數(shù)據(jù)庫的傳輸：DBMS提供處理數(shù)據(jù)的傳輸，實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS之間的通信，通常與操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成。

有了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，開發(fā)人員就可以在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建表、存取數(shù)據(jù)庫內(nèi)容、對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份和管理，只需要理解常用的系統(tǒng)相關(guān)的操作，而不用去研究關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部深?yuàn)W難懂的數(shù)據(jù)方面的理論知識(shí)。

1.1.4 使用SQL語句與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通信

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了SQL語言，允許用戶操縱數(shù)據(jù)庫。SQL語言的全稱是結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structured Query Language)，它是高級(jí)的非過程化編程語言，允許用戶在高層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上工作。它不要求用戶指定對數(shù)據(jù)的存放方法，也不需要用戶了解其具體的數(shù)據(jù)存放方式，其操作示意圖如圖1.6所示。

盡管SQL語言已經(jīng)被ISO組織定義了具有國際標(biāo)準(zhǔn)的SQL規(guī)范，但是各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廠商在其數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中都對SQL規(guī)范做了某些編改和擴(kuò)充。所以，實(shí)際上不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的SQL不能相互通用，目前比較流行的兩大類SQL語言分別是微軟的T-SQL和Oracle的PL/SQL，這兩類SQL既有相似之處又有不同之處。

圖1.6 使用SQL操作數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

SQL語言主要又分為如下兩大類。

DML數(shù)據(jù)操縱語言，主要是完成數(shù)據(jù)的增、刪、改和查詢的操作。

DDL數(shù)據(jù)定義語言，主要用來創(chuàng)建或修改表、視圖、存儲(chǔ)過程及用戶等。

除此之外，還包含稱為DCL的數(shù)據(jù)控制語言。數(shù)據(jù)庫管理員，即DBA，通常使用DDL來管理數(shù)據(jù)庫的對象，而數(shù)據(jù)操縱語言DML則主要由數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員使用來操縱數(shù)據(jù)。

舉個(gè)例子，如果想要在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建如圖1.4所示的關(guān)系模型，可以使用代碼1.1的DDL語句來實(shí)現(xiàn)。

代碼1.1 使用DDL語句創(chuàng)建列和鍵

--創(chuàng)建員工表

CREATE TABLE 員工表

--定義員工表列

工號(hào) INT NOT NULL,

中文姓名 NVARCHAR2(20) NOT NULL,

英文姓名 VARCHAR2(20) NULL,

別名 VARCHAR2(20) NULL,

年齡 INT DEFAULT 18,

入職日期 DATE NULL,

部門編號(hào) I