MySQL 8.0 数据库核心：关系模型解析
SQL 的核心理念
正如 Linux 系统中"一切皆文件"的理念，在 SQL 世界里也有一条根本原则：万物皆关系
关系型数据库基础
关系型数据库（Relational Database）是建立在关系模型之上的数据管理系统，它运用集合代数等数学概念和方法来处理存储的数据。 现实世界中的各种实体及其相互联系都可以通过关系模型来表达。尽管如今对此模型存在一些批评声音，但它仍然是数据存储的传统标准。标准查询语言 SQL 就是基于关系型数据库设计的，用于执行对数据库中数据的检索和操作。 关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。数据结构
- 表（关系）
以列（值组）和行（属性）形式组织的数据集合。一个数据库包含一个或多个表。例如，可能有一个存储作者信息的名为"writers"的表。每行包含特定类型的信息，如作者的姓氏。每列包含特定作者的所有相关信息：姓、名、地址等。在关系型数据库中，一个表就是一个关系，一个关系数据库可包含多个关系。
- 行
也称为记录（Record），代表关系中的单个实体。
- 列
也称为字段（Field），表示实体的某个属性。表中的每个列都有对应的数据类型，常见的数据类型包括字符型、数值型、日期时间型等。
操作集合
关系模型中常用的操作包括：- 创建（Create）
- 读取（Retrieve）
- 更新（Update）
- 删除（Delete）
- 选择（Selection）
- 投影（Projection）
- 并集（Union）
- 交集（Intersection）
- 差集（Difference）
- 笛卡尔积（Cartesian product）
- ...
完整性约束
完整性约束包括：实体完整性（Entity Integrity）
实体完整性是关系模型中数据库完整性三项规则之一。该规则要求每个数据表都必须有主键，而作为主键的所有字段，其值必须是唯一的且不能为空。 在关系数据库中，唯一标识每一行数据的字段称为主键（Primary Key），主键字段不能为空。每个表有且只能有一个主键。参照完整性
又称引用完整性，是数据的属性，用以表明引用的有效性。参照完整性不允许关系中有不存在的实体引用。参照完整性与实体完整性都是关系模型必须满足的完整性约束条件，其目的是保证数据的一致性。 外键的参照完整性：- 外键（Foreign Key）表示两个表之间的关联关系
例如员工属于某个部门；因此员工表中存在部门编号字段，引用了部门表中的部门编号字段。对于外键引用，被引用的数据必须存在，员工不可能属于一个不存在的部门；删除某个部门之前，也需要对部门中的员工进行相应的处理。
用户定义完整性
基于业务需求自定义的约束。- 非空约束（NOT NULL）
确保相应字段不会出现空值，例如员工必须有姓名。
- 唯一约束（UNIQUE）
用于确保字段中的值不会重复，每个员工的电子邮箱必须唯一。
- 检查约束（CHECK）
可以定义更多的业务规则，例如，薪水必须大于0，字符必须大写等。
- 默认值（DEFAULT）
用于向字段中插入默认的数据。
从 MySQL 5.5 开始默认使用 InnoDB 存储引擎，支持事务处理（ACID）、行级锁定、故障恢复、多版本并发控制（MVCC）以及外键约束等。
SQL：基于集合的编程语言
语法特性
SQL 是一种声明性编程语言，语法接近自然语言（英语）。通过几个简单的英文单词，如 SELECT、INSERT、UPDATE、CREATE、DROP 等，可以完成大部分数据库操作。- 简单查询示例
SELECT staff_id, staff_name, compensation FROM staff_records;可以看出，SQL 简单直观。 - 以上查询中的 SELECT、FROM 等称为关键字（也称为子句），通常大写
- 表名、列名等内容通常小写
- 分号（;）表示语句的结束
面向集合
对于 SQL 语句而言，它所操作的对象是一个集合（表），操作的结果也是一个集合（表）。例如以下查询：SELECT staff_id, staff_name, compensation FROM staff_records;其中 staff_records 是一个表，它是该语句查询的对象；同时，查询的结果也是一个表。所以，我们可以继续扩展该查询：
SELECT staff_id, staff_name, compensation
FROM (
SELECT staff_id, staff_name, compensation
FROM staff_records
) temp_data;
我们将括号中的查询结果（取名为 temp_data）作为输入值，传递给了外面的查询；最终整个语句的结果仍然是一个表。
SQL 中的查询可以完成各种数据操作，例如过滤转换、分组汇总、排序显示等；但它们本质上都是针对表的操作，结果也是表。
不仅仅是查询语句，SQL 中的插入、更新和删除都以集合为操作对象。我们再看一个插入数据的示例：
CREATE TABLE sample_data(id INTEGER); -- 适用于 MySQL、SQL Server 以及 PostgreSQL INSERT INTO sample_data(id) VALUES (10), (20), (30);我们首先使用 CREATE TABLE 语句创建了一个表，然后使用 INSERT INTO 语句插入数据。在执行插入操作之前，会在内存中创建一个包含3条数据的临时集合（表），然后将该集合插入目标表中。由于我们通常一次插入一条数据，以为是按照数据行进行插入；实际上，一条数据也是一个集合，只不过它只有一个元素而已。 UNION ALL 是 SQL 中的并集运算，用于将两个集合组成一个更大的集合。此外，SQL 还支持交集运算（INTERSECT）、差集运算（EXCEPT）以及笛卡尔积（Cartesian product）。
数据库实例
包含3个表：员工表（staff）、部门表（division）和职位表（position）。- 结构图，也称为实体-关系图（Entity-Relational Diagram）
总结
关系模型中定义了一个简单的数据结构，即关系（表），用于存储数据。SQL 是关系数据库的通用标准语言，通过声明的方式执行数据定义、数据操作、访问控制等。 记住，对于 SQL，一切都是关系（表）。参考资料
- 《数据库系统概念（原书第6版）》
- 关系数据库
- SQL 从入门到精通
- 实体完整性
- 参照完整性
