数据库---Day 1 数据库基础

本系列可作为数据库学习系列的笔记，文中提到的一些练习的代码，小编会将代码复制下来，大家复制下来就可以练习了，方便大家学习。

点赞关注不迷路！您的点赞、关注和收藏是对小编最大的支持和鼓励！

系列文章目录

在计算机科学与技术领域，数据库技术是处理非数值计算数据的核心，自 20 世纪 60 年代末发展以来，已成为各类应用开发、数据管理的基础支撑。无论是中小型电商系统，还是大型企业级项目，都离不开数据库的加持。本文将从数据库基础概念出发，深入讲解关系型数据库核心知识、MySQL 的安装配置、客户端工具使用，同时解析 SQL 分类、MySQL 架构及存储引擎，为零基础学习者搭建完整的数据库入门知识体系。

一、数据库核心认知：是什么？为什么用？

1.1 数据库的定义

数据库技术专门解决数据处理的非数值计算问题，核心围绕数据的存储、查询、修改、排序和统计展开，是一套系统化的数据管理解决方案，而数据库则是按照特定结构组织、存储和管理数据的集合。

1.2 为什么必须使用数据库？

相比单纯使用文件存储数据，数据库具备不可替代的优势，也是企业级应用选择数据库的核心原因：

数据持久化：数据保存在专用存储介质中，应用关闭、服务器重启后数据不丢失，实现长期存储。
数据结构化：以规范的结构组织数据，摆脱文件存储的杂乱性，让数据管理和查询更高效。
数据完整性：数据库管理系统（DBMS）提供约束机制，确保数据的准确性和一致性，避免脏数据、重复数据。
并发控制：支持多用户 / 进程同时访问和修改数据，同时保证数据一致性，解决文件存储的并发冲突问题。
安全性：提供访问控制、数据加密等多种安全机制，防止数据被未授权访问、篡改。
可扩展性：支持水平（增加服务器节点）或垂直（提升单服务器配置）扩展，适配数据量和访问量的增长。
备份和恢复：内置完善的备份恢复机制，可应对数据丢失、损坏等突发情况，降低数据风险。
查询优化：自带高效的查询优化器，能快速执行复杂的多表关联、条件筛选等查询操作。
事务管理：主流关系型数据库均支持事务，遵循 ACID 原则，确保一系列操作 "要么全成，要么全败"，提升操作可靠性。
多用户支持：天然适配多用户协作场景，满足企业团队、互联网产品的多端数据操作需求。

1.3 主流数据库分类：关系型与非关系型

当前数据库市场主要分为关系型数据库（RDBMS） 和非关系型数据库（NoSQL） 两大类，二者适用于不同的业务场景，各有优势。

1.3.1 关系型数据库

采用关系模型组织数据，以二维表格（行和列）的形式存储，表之间可通过关联字段建立关系，是目前应用最广泛的数据库类型，主流产品包括：

Oracle：甲骨文旗下产品，业内功能最强的数据库，适配大型企业级项目，需付费使用。
MySQL：开源免费，最受欢迎的关系型数据库，中小企业普及率极高，现归属甲骨文，广泛用于电商、论坛、小型 Web 项目等。
PostgreSQL：由加州大学伯克利分校开发，开源免费，支持自定义修改和分发，功能强大且兼容性好。
SQL Server：微软推出的专业级数据库，与 Windows 系统、.NET 编程环境深度兼容，适用于中大型项目。
SQLite：轻型数据库，占用资源极低，无需独立服务端，常用于嵌入式设备、手机 APP、桌面程序等轻量场景。

1.3.2 非关系型数据库

又称 NoSQL，摒弃关系模型的严格约束，采用键值对、文档、图形等多种存储结构，具备高可扩展、高性能的特点，适配大数据、高并发的互联网场景，主流产品包括：

Redis：基于键值对的内存数据库，支持数据持久化，提供字符串、哈希、列表等多种数据结构，常用作缓存、分布式锁。
MongoDB：文档型 NoSQL 数据库，以 JSON 格式存储数据，易扩展、高性能，支持丰富的查询和聚合操作，适用于非结构化数据存储。

1.4 关系型数据库的核心：关系模型

关系型数据库的核心是关系模型 ，可简单理解为二维表格模型，一个关系型数据库由多个二维表及表之间的关联关系组成。

表格中的每一行称为一条记录，代表一个实体的完整信息；
每一列称为一个字段，代表实体的一个属性；
表之间可通过关联字段（如外键）建立关系，实现数据的关联查询。

示例：学生表和班级表通过「班级编号」建立关联，可快速查询某个学生所属的班级信息。

学生表 - 编号	姓名	性别	班级编号
1	张三	男	1
2	李四	女	1
3	王五	男	2

班级表 - 编号	班级
1	java113
2	java78
3	java23

二、MySQL 安装与配置：Windows/Linux 基础操作

MySQL 作为开源免费的主流关系型数据库，是入门学习的首选，其安装配置分为Windows 和Linux两大系统，核心是完成服务端程序部署和基础配置修改。

2.1 MySQL 核心程序：mysqld 服务端

MySQL 安装完成后，在安装目录的bin文件夹下会存在核心可执行程序：

Linux 系统：mysqld
Windows 系统：mysqld.exe该程序运行后，MySQL 服务即启动；若将 MySQL 配置为自启动 ，操作系统开机时会自动运行mysqld，无需手动启动服务。

2.2 数据库服务器、数据库、表的层级关系

MySQL 的核心数据管理采用三层层级结构，理解这一关系是后续操作的基础：

数据库服务器 ：安装了 MySQL 数据库管理系统的机器 / 程序，一个服务器可管理多个数据库；
数据库：为单个应用 / 业务模块创建的独立数据空间，开发中通常一个应用对应一个数据库；
表：数据库中存储具体实体数据的二维表格，一个数据库可包含多个表，表是数据存储的最小单位。

简单总结：服务器管理多个数据库，数据库包含多个表，表存储具体数据。

2.3 MySQL 配置文件修改：自定义基础参数

MySQL 安装后有默认配置（如端口 3306、字符集 utf8mb4），若需修改端口、数据目录、存储引擎等，可通过选项配置文件实现，核心注意点如下：

Windows 系统默认路径 ：C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\my.ini（需用支持 UTF8 的编辑器打开）；
Linux 系统配置文件 ：进阶内容，通常为/etc/my.cnf或/usr/my.cnf；
核心配置节点 ：
- [client]：所有 MySQL 客户端的统一配置，如默认字符集、端口；
- [mysql]：仅针对 MySQL 自带命令行客户端的配置；
- [mysqld]：MySQL 服务端核心配置，是修改的主要节点，包含端口、数据目录、默认存储引擎、日志路径等；
关键配置项 （[mysqld]节点）：
- port=3306：MySQL 服务端口，可修改为未被占用的端口（如 3307）；
- datadir：数据存储目录，修改后需将原数据目录整体复制到新路径；
- character-set-server=utf8mb4：服务端默认字符集，推荐使用 utf8mb4（兼容 emoji）；
- default-storage-engine=INNODB：默认存储引擎，MySQL8.0 默认为 InnoDB；
- 日志配置：通用日志、慢查询日志、错误日志的开启状态和存储路径；
修改后操作 ：配置文件修改完成后，必须重启 MySQL 服务才能生效。

三、MySQL 客户端工具：命令行与可视化双选择

MySQL 服务启动后，需通过客户端工具 连接服务器并执行 SQL 操作，主流工具分为命令行工具 和可视化工具，分别适用于快速操作和开发调试场景。

3.1 自带命令行工具：mysql

MySQL 安装后自带的原生命令行工具，无需额外安装，操作简洁，适合快速执行简单 SQL 或服务器端操作，核心使用步骤：

检查系统PATH 环境变量 是否配置了 MySQL 的bin目录（未配置则需手动添加，否则无法全局调用）；
打开终端 / 命令提示符，输入连接命令：
bash 复制代码
```
mysql -uroot -p
```
其中-u后接用户名（默认 root），-p表示需要输入密码；
输入 MySQL 安装时设置的密码，验证通过后进入 MySQL 交互界面；
执行 SQL 语句，语句需以分号； 结尾，示例：
sql 复制代码
```
-- 查询MySQL版本
select version();
```
交互界面中可输入help;或\h查看帮助，\c清空当前输入的未完成语句。

3.2 官方可视化工具：MySQL Workbench

MySQL 官方提供的免费可视化客户端工具，功能全面，支持数据库设计、SQL 编辑、数据查询、表结构管理等，核心特点：

安装后自动识别本地 MySQL 实例，直接点击 "Local instance MySQL8.0" 即可连接；
界面分为SQL 编辑区 （编写 / 运行 SQL）、数据库列表区 （展示所有数据库和表）、结果显示区 （展示 SQL 执行结果）、信息提示区（显示执行时间、状态）；
支持可视化设计表结构、创建索引、建立表关联，适合开发阶段的数据库设计和调试。

3.3 业内主流可视化工具：Navicat Lite

业内使用最广泛的 MySQL 可视化工具，推出了免费的 Lite 版本，功能满足学习和中小型开发需求，操作更贴合开发者习惯，核心使用步骤：

新建连接：选择 MySQL 连接类型，配置连接信息（连接名称、主机localhost、端口 3306、用户名 root、密码）；
测试连接：配置完成后点击 "测试连接"，提示 "连接成功" 即可保存；
新建查询：打开连接后，点击 "新建查询" 进入 SQL 编辑区，编写并运行 SQL；
核心功能：支持表结构可视化修改、数据批量编辑、SQL 美化、备份恢复等，操作简洁高效。

四、客户端与服务器的通讯架构：C/S 与 B/S

MySQL 客户端与服务器的通讯遵循C/S 架构 ，这是数据库交互的核心架构，同时需了解互联网主流的B/S 架构，明确二者的区别和适用场景。

4.1 C/S 架构：客户端 / 服务器架构

全称：Client/Server 架构，属于两层架构，是 MySQL 客户端与服务器通讯的核心模式。

架构组成：客户端（安装专用客户端软件）+ 服务器（运行 MySQL 服务端程序）；
通讯方式：客户端通过 Socket 协议向服务器发送请求，服务器处理后返回响应；
适用场景：固定用户群体、对交互性和响应速度要求高的场景，如数据库客户端、QQ、网络游戏、办公软件；
优点：
- 大部分业务逻辑在客户端完成，充分利用本地计算机资源；
- 响应速度快，个性化定制能力强；
- 面向固定用户，数据安全控制能力强；
缺点：
- 客户端需安装专用软件，用户使用门槛高；
- 维护成本高，客户端版本更新、故障修复需逐台操作。

4.2 B/S 架构：浏览器 / 服务器架构

全称：Browser/Server 架构，是对 C/S 架构的改进，属于三层架构（浏览器 + 应用服务器 + 数据库服务器）。

架构组成：客户端（仅需浏览器）+ 应用服务器（处理业务逻辑）+ 数据库服务器（存储数据）；
通讯方式：浏览器通过 HTTP 协议向应用服务器发送请求，应用服务器向数据库服务器发起数据操作请求，处理后逐层返回响应；
适用场景：公开用户群体、互联网产品，如电商网站、社交平台、各类 Web 应用；
优点：
- 客户端零维护，仅需安装浏览器，用户使用门槛极低；
- 业务逻辑集中在服务器端，版本更新、功能扩展仅需维护服务器；
- 跨平台性好，支持不同操作系统、不同浏览器访问；
缺点：
- 服务器承担所有业务逻辑和数据处理，对服务器性能、安全性要求高，运维成本大；
- 受浏览器兼容性限制，部分高级功能实现难度大；
- 响应速度受网络影响较大。

4.3 核心区别

MySQL 的本地客户端（如 Navicat、Workbench） 属于纯 C/S 架构；而通过网页管理数据库则属于 B/S 架构，应用服务器作为中间层连接浏览器和 MySQL 服务器。

五、SQL 入门：结构化查询语言的核心分类

操作关系型数据库的通用语言是SQL，无论使用哪种关系型数据库，都需掌握 SQL，其语法具有通用性，仅部分细节存在差异。

5.1 SQL 的定义

SQL（Structured Query Language）即结构化查询语言 ，是一种专门用于存取、查询、更新和管理关系型数据库的标准语言，具备简洁、通用、非过程化的特点，无需关注具体执行步骤，只需说明 "做什么"。

5.2 SQL 的三大核心分类

根据功能不同，SQL 可分为DDL、DML、DCL三大类，覆盖数据库结构管理、数据操作、权限管理全场景，是学习 SQL 的基础框架。

5.2.1 DDL：数据定义语言

核心作用 ：维护和管理数据库的存储结构 ，即定义数据库、表、索引、视图等对象的结构，操作后会永久改变数据库结构。代表指令 ：create（创建）、drop（删除）、alter（修改）示例：

sql 复制代码

-- 创建数据库
create database test_db;
-- 创建表
create table student (id int, name varchar(20));
-- 修改表（添加字段）
alter table student add column age int;
-- 删除表
drop table student;

5.2.2 DML：数据操纵语言

核心作用 ：对数据库中的具体数据 进行操作，是开发中使用最频繁的 SQL 类型。代表指令 ：insert（插入）、delete（删除）、update（修改）、select（查询）示例：

sql 复制代码

-- 插入数据
insert into student (id, name) values (1, '张三');
-- 修改数据
update student set name = '张小三' where id = 1;
-- 删除数据
delete from student where id = 1;
-- 查询数据
select * from student;

5.2.3 DCL：数据控制语言

核心作用 ：负责数据库的权限管理 和事务管理 ，主要用于数据库管理员（DBA）进行系统管理。代表指令 ：grant（授予权限）、revoke（回收权限）、commit（提交事务）、rollback（回滚事务）示例：

sql 复制代码

-- 授予用户查询test_db数据库的权限
grant select on test_db.* to 'user1'@'localhost';
-- 回收用户的查询权限
revoke select on test_db.* from 'user1'@'localhost';
-- 提交事务
commit;

六、MySQL 架构解析：分层设计，灵活可扩展

MySQL8.0 采用分层架构 设计，从上层的客户端连接到底层的文件系统，各层职责明确，具备高可扩展性和灵活性，核心分为连接层、服务层、存储引擎层、文件系统层四层，同时提供多种编程语言的连接器。

6.1 连接层

核心作用 ：处理客户端与服务器的连接，进行身份验证和连接管理，是 MySQL 与外部交互的入口。核心组件 ：连接池（Connection Pool）、身份验证（Authentication）、线程复用（Thread Reuse）等；关键功能：实现连接的建立、断开，验证用户名密码，限制最大连接数，复用线程减少资源消耗。

6.2 服务层

核心作用 ：处理 MySQL 的核心业务逻辑，是整个架构的 "大脑"，所有 SQL 语句的解析、优化、执行都在此层完成。核心组件：

SQL 接口：接收客户端的 SQL 语句，返回执行结果；
解析器（Parser）：对 SQL 语句进行语法分析和词法分析，生成语法树；
优化器（Optimizer）：根据语法树制定最优执行计划，提升查询效率；
缓存（Caches & Buffers）：缓存常用的查询结果，减少重复计算；
其他组件：负责存储过程、视图、触发器、权限管理、事务管理等。

6.3 存储引擎层

核心作用 ：负责数据的实际存储和读取 ，是 MySQL 的核心特色层，采用可插拔架构 ，支持动态加载和卸载不同的存储引擎，适配不同的业务场景。核心特点 ：MySQL 服务器本身不负责数据存储，仅通过接口调用存储引擎的功能，不同存储引擎的实现方式不同，提供的功能也有差异（如是否支持事务、索引类型）；默认存储引擎：InnoDB（MySQL8.0 默认，支持事务、行级锁、外键）。

6.4 文件系统层

核心作用 ：将 MySQL 的数据、日志等信息持久化到磁盘 ，是 MySQL 的底层存储支撑。存储内容 ：数据文件、索引文件、重做日志（Redo）、回滚日志（Undo）、二进制日志（Binary）、错误日志、慢查询日志等；关联组件：服务器程序、配置文件、工具包等系统文件。

6.5 外部连接器

MySQL 为各类编程语言提供了专用连接器，支持外部应用程序连接 MySQL 服务器，如.NET、ODBC、JDBC、Python、Java、PHP、C++ 等，让开发者可在任意开发语言中操作 MySQL。

七、MySQL 存储引擎：核心数据处理组件，按需选择

存储引擎是 MySQL 处理数据的核心组件，不同存储引擎对应不同的数据存储、索引、查询实现方式，选择合适的存储引擎直接影响数据库的性能和功能，MySQL8.0 支持多种存储引擎，且可按需切换。

7.1 存储引擎的核心特性

可插拔架构：服务器运行时可动态加载 / 卸载，无需重启 MySQL 服务；
功能差异化：不同存储引擎对事务、锁机制、索引、外键等功能的支持不同；
场景化适配：根据业务场景（如是否需要事务、是否追求查询速度、是否存储临时数据）选择对应的存储引擎。

7.2 查看 MySQL 支持的存储引擎

通过 SQL 语句SHOW ENGINES;可查看当前 MySQL 服务器支持的所有存储引擎，结果中Support列表示是否支持，DEFAULT表示默认存储引擎。

sql 复制代码

-- 查看所有存储引擎
show engines;

MySQL8.0 主流支持的存储引擎包括：InnoDB、MyISAM、MEMORY、CSV、ARCHIVE、BLACKHOLE 等，其中InnoDB 为默认存储引擎。

7.3 主流存储引擎对比：InnoDB、MyISAM、MEMORY

三者是 MySQL 最常用的存储引擎，功能差异显著，适用于不同场景，核心对比如下表（关键特性）：

特性	MyISAM	MEMORY	InnoDB
事务支持	不支持	不支持	支持
行级锁 / 表级锁	表级锁	表级锁	行级锁
外键支持	不支持	不支持	支持
索引类型	B-tree	B-tree/Hash	B-tree
数据缓存	不支持	内存存储	支持
集群索引	不支持	不支持	支持
全文索引	支持	不支持	支持
地理空间索引	支持	不支持	支持
存储介质	磁盘	内存	磁盘
最大存储限制	256TB	内存大小	64TB
MVCC（多版本并发控制）	不支持	不支持	支持

7.4 主流存储引擎适用场景

InnoDB ：MySQL8.0 默认存储引擎，全能型存储引擎，支持事务、行级锁、外键、MVCC，适合对数据一致性、安全性要求高的场景，如电商系统、金融系统、企业级应用，是绝大多数业务的首选。
MyISAM ：经典存储引擎，不支持事务和行级锁，但查询速度快，适合只读 / 读多写少的场景，如博客、静态网站、数据统计报表（MySQL8.0 中已逐步被 InnoDB 替代）。
MEMORY ：内存存储引擎，数据全部存于内存，读写速度极快，重启后数据丢失，适合临时数据存储、高速查询的场景，如临时表、缓存中间结果。
CSV：以 CSV 格式存储数据，适合数据导入导出，方便与其他系统交互。
ARCHIVE：归档存储引擎，压缩比高，适合存储大量历史归档数据，仅支持插入和查询，不支持修改删除。

八、总结

数据库技术是计算机开发的基础技能，而 MySQL 作为开源免费的主流关系型数据库，是入门的最佳选择。本文从数据库基础概念出发，讲解了关系型与非关系型数据库的区别、MySQL 的安装配置、客户端工具使用，同时解析了 C/S/B/S 架构、SQL 三大分类、MySQL 分层架构及存储引擎核心知识，搭建了从概念到实操的完整入门体系。

核心重点回顾：

关系型数据库的核心是二维表格模型，表之间通过关联字段建立关系；
MySQL 的三层层级关系：服务器→数据库→表，是数据管理的基础；
SQL 分为DDL（定义结构）、DML（操作数据）、DCL（控制权限），是操作数据库的通用语言；
MySQL 采用分层架构 ，存储引擎层为可插拔设计，InnoDB是默认且适用绝大多数场景的存储引擎；
客户端与 MySQL 服务器的通讯遵循C/S 架构，可视化工具（Navicat、Workbench）是开发的主流选择。

后续学习可从SQL 语法实操入手，逐步掌握表结构设计、数据增删改查、多表关联查询、索引优化等内容，结合实际项目加深对数据库知识的理解和应用。

总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单记录了数据结构学习内容，仅作为一份简单的笔记使用，大家根据注释理解，您的点赞关注收藏就是对小编最大的鼓励！

数据库---Day 1 数据库基础

系列文章目录

目录

前言

一、数据库核心认知：是什么？为什么用？

1.1 数据库的定义

1.2 为什么必须使用数据库？

1.3 主流数据库分类：关系型与非关系型

1.3.1 关系型数据库

1.3.2 非关系型数据库

1.4 关系型数据库的核心：关系模型

二、MySQL 安装与配置：Windows/Linux 基础操作

2.1 MySQL 核心程序：mysqld 服务端

2.2 数据库服务器、数据库、表的层级关系

2.3 MySQL 配置文件修改：自定义基础参数

三、MySQL 客户端工具：命令行与可视化双选择

3.1 自带命令行工具：mysql

3.2 官方可视化工具：MySQL Workbench

3.3 业内主流可视化工具：Navicat Lite

四、客户端与服务器的通讯架构：C/S 与 B/S

4.1 C/S 架构：客户端 / 服务器架构

4.2 B/S 架构：浏览器 / 服务器架构

4.3 核心区别

五、SQL 入门：结构化查询语言的核心分类

5.1 SQL 的定义

5.2 SQL 的三大核心分类

5.2.1 DDL：数据定义语言

5.2.2 DML：数据操纵语言

5.2.3 DCL：数据控制语言

六、MySQL 架构解析：分层设计，灵活可扩展

6.1 连接层

6.2 服务层

6.3 存储引擎层

6.4 文件系统层

6.5 外部连接器

七、MySQL 存储引擎：核心数据处理组件，按需选择

7.1 存储引擎的核心特性

7.2 查看 MySQL 支持的存储引擎

7.3 主流存储引擎对比：InnoDB、MyISAM、MEMORY

7.4 主流存储引擎适用场景

八、总结

总结