1. 数据库基础

1.1 什么是数据库

数据库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。

存储数据用文件就可以了，为什么还要弄个数据库呢？

• 文件的安全性问题：数据误操作之后无法进行回退
• 文件不利于数据查询和管理：没有将存储的数据以某种数据结构组织起来
• 文件不利于存储海量数据：数据量越大用户操作数据的成本越高
• 文件在程序中控制不方便：数据的控制需要用户自己来完成

总之，文件虽然确实提供了数据的存储功能，但是文件并没有提供非常好的数据管理能力。

为了解决上述问题，专家们设计出更加利于管理数据的东西 – 数据库，它能更有效地管理数据。数据库的水平是衡量一个程序猿水平的重要指标。

数据库本质：对数据内存存储的一套解决方案，你给数据库字段或者要求，数据库直接给你结果就行。

MySQL数据库的客户端和服务端

我们在安装MySQL的时候会安装mysql和mysqld。

• mysql是数据库服务的客户端
• mysqld是数据库服务的服务端

MySQL本质是一种基于CS（mysql和mysqld）的，给我们提供数据存储的一种网络服务，MySQL客户端向MySQL服务端发起连接请求，连接建立成功之后MySQL客户端就会将用户输入的SQL语句发送给MySQL服务器，之后MySQL服务器就会根据SQL语句对数据进行操作。

一般我们口语上的数据库，指的是在磁盘或者内存中存储的特定结构组织的数据。而我们口语上的数据库服务，就是mysqld数据库服务器了。

数据库的存储机制

数据库的存储介质有以下两种：

1. 磁盘，比如MySQL就是一种磁盘数据库
2. 内存，比如redis就是一种内存数据库

1.2 在Linux上见见数据库

上面简单地介绍了数据库，但是数据库这个概念还是太抽象了。为了更好地理解数据库，我们通过样例在Linux上见见数据库。

连接mysql数据库

• -h：表示你要连接的MySQL服务器所在主机，127.0.0.1表示在当前主机。
• -P：表示你要连接的MySQL服务器所对应的端口号，一般默认是3306。
• -u：表示用哪一个用户连接MySQL服务器。
• -P：表示该用户对应的密码，密码可以跟在-p后面，也可以回车后再输入。

如果要连接的是本地的MySQL服务器，那么连接时只需要指明用户名和用户密码即可。

用mysql建立一个数据库

在创建数据库之前，我们需要有一些预备知识。

在磁盘中，路径 /etc/my.cnf 文件中存放的是mysql的配置文件。在配置文件中，找到datadir，它的值就是数据库文件的存放路径。

我们进入这个路径中，查看路径中内容。

输入语句，创建一个数据库。每条语句必须以分号结尾。

建立该数据库之后，数据库文件的存放路径中就会有一个helloworld文件。

当前这个helloworld文件中几乎什么都没有，只有一个配置文件。

也就是说，所谓建立一个数据库，本质就是在Linux下建立一个目录。

在数据库下建立一张表

为了将数据组织起来，我们需要建立一张组织数据的表。

在建表之前，我们要选择对应的数据库。

下面我们创建一张管理学生信息的表。（表结构的建立有一些语法细节后面再介绍，这里简单使用即可）

这时我们再查看helloworld目录中的内容，可以发现发生了变化。

所以，所谓在数据库内建表，本质就是在指定目录下建立指定的文件。

向数据库中插入数据

插入之后就可以通过语句查看到插入的内容了。

• 上面我们演示了，使用mysql创建一个数据库，建立一张表结构，插入一些数据，但是这些工作是谁的做呢？mysqld服务帮我们做的！

• 所以说，什么叫做数据库，其实也就是刚才我们在 /var/lib/mysql 下看到的各种目录，这些目录中可以存储许多的表。

• 这些文件并不由程序员或者用户手动地去管理，而是程序员通过mysql服务端访问mysql服务进行操作。程序员只需要关心要做什么，而不用去关心是如何做的。

总结：数据库本质其实也是文件！只不过这些文件并不由程序员直接操作，而是由数据库服务帮我们操作。

2. 主流数据库

• SQL Server：微软的产品，.Net程序员的最爱，适用于中大型项目。
• Oracle：甲骨文产品，适合大型项目，复杂的业务逻辑，并发一般来说不如MySQL。
• MySQL：世界上最受欢迎的数据库，属于甲骨文，并发性好，不适合做复杂的业务。主要用在电商，SNS，论坛。对简单的SQL处理效果好。
• PostgreSQL：加州大学伯克利分销计算机系开发的关系型数据库，不管是私用，商用，还是学术研究，都可以免费试用、修改和分发。
• SQLite：是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中，它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常低，在嵌入式设备中，可能只需几百K的内存就足够了。
• H2：是一个用Java开发的嵌入式数据库，它本身只是一个类库，可以直接嵌入到应用项目中。

这么多数据库当中，最主流的还是MySQL数据库。MySQL数据库免费，且获取成本非常低，效率也不差。很多公司在选择后端的存储服务时都会优先选择MySQL。

我们将MySQL学懂了的话，再学习其他数据库的成本会低很多。

3. 服务器、数据库、表三者之间的关系

• 所谓安装数据库服务器，只是在机器上安装了一个数据库管理系统程序，这个管理程序可以管理多个数据库，一般开发人员会针对每一应用创建一个数据库。
• 为保存应用中实体的数据，一般会在数据库中创建多个表，以保存程序中实体的数据。

数据库服务器、数据库和表的关系如下：

• Client对应的就是mysql命令，MySQL对应的就是mysqld服务。
• DB（database）表示的是mysqld管理的多个数据库，而每一个DB下会包含多张表。

4. MySQL结构

MySQL架构

MySQL是一个可移植的数据库，几乎能在当前所有的操作系统上运行，比如Unix/Linux、Windows、Mac和Solaris。各种系统在底层实现方面各有不同，但是MySQL基本能保证在各个平台上的物理体系结构的一致性。

MySQL客户端

MySQL服务器会收到MySQL客户端发来的SQL语句，并根据SQL语句执行对应的操作。

• 这里的MySQL客户端不仅仅指的是连接MySQL时使用的mysql命令，MySQL客户端还包括语言接口客户端。
• MySQL给各种语言提供的用于访问数据库的接口，用户通过调用这些接口也可以向MySQL服务器发送SQL语句。

mysql命令本质是一个可执行程序，通过file命令可以看到该可执行程序是采用动态链接的方式生成的，通过ldd命令可以查看到该可执行程序依赖的C/C++库文件。如下：

也就是说，mysql命令本身就是用C/C++编写的，因此在编写mysql程序时，一定要调用MySQL提供给C/C++的语言接口客户端。当然，MySQL不仅仅提供了C/C++对应的语言接口，像Python、Java、PHP等都有对应的MySQL接口。

5. SQL语句分类

SQL（Structred Query Language，结构化查询语言）是一种数据库查询和程序设计语言，用于存储数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。

SQL语句可分为以下三类：

1. DDL（Data Definition Language）数据定义语言，用来维护存储数据的结构。比如create语句、drop语句、alter语句等。
2. DML（Data Manipulation Language）数据操作语言，用来对数据进行操作。比如insert语句、delete语句、update语句。
3. DCL（Data Control Language）数据控制语言，主要负责权限管理和事务。比如grant语句、revoke语句、commit语句。

注意：DAL中又单独分离一个DQL（Data Query Language）数据查询语言，比如select语句，from语句，where语句等。

6. 存储引擎

存储引擎就是数据库管理系统如何存储数据，如何为数据建立索引、如果更新数据、如果查询数据等技术的实现方法。

MySQL的存储引擎是插件式的存储引擎，它可以支持多种存储引擎。

查看存储引擎

其中MySQL底层默认使用的存储引擎是InnoDB，该存储引擎支持食物、行级锁、外键等。