服务端指南 数据存储篇 | MySQL（07） 范式与反模式

数据库范式是为解决关系数据库中数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常问题而引入的。简单的理解，数据库范式可以避免数据冗余，减少数据库的空间，并且减轻维护数据完整性的麻烦。

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第一范式（1NF）

第一范式，强调属性的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分解。

举个例子，活动表（活动编码，活动名称，活动地址），假设这个场景中，活动地址可以细分为国家、省份、城市、市区、位置，那么就没有达到第一范式。

第二范式（2NF）

第二范式，强调记录的唯一性约束，表必须有一个主键，并且没有包含在主键中的列必须完全依赖于主键，而不能只依赖于主键的一部分。

举个例子，版本表（版本编码，版本名称，产品编码，产品名称），其中主键是（版本编码，产品编码），这个场景中，数据库设计并不符合第二范式，因为产品名称只依赖于产品编码。存在部分依赖。所以，为了使其满足第二范式，可以改造成两个表：版本表（版本编码，产品编码）和产品表（产品编码，产品名称）。

第三范式（3NF）

第三范式，强调属性冗余性的约束，即非主键列必须直接依赖于主键。

举个例子，订单表（订单编码，顾客编码，顾客名称），其中主键是（订单编码），这个场景中，顾客编码、顾客名称都完全依赖于主键，因此符合第二范式，但是顾客名称依赖于顾客编码，从而间接依赖于主键，所以不能满足第三范式。为了使其满足第三范式，可以拆分两个表：订单表（订单编码，顾客编码）和顾客表（顾客编码，顾客名称），拆分后的数据库设计，就可以完全满足第三范式的要求了。

值得注意的是，第二范式的侧重点是非主键列是否完全依赖于主键，还是依赖于主键的一部分。第三范式的侧重点是非主键列是直接依赖于主键，还是直接依赖于非主键列。

反模式

范式可以避免数据冗余，减少数据库的空间，减轻维护数据完整性的麻烦。

然而，通过数据库范式化设计，将导致数据库业务涉及的表变多，并且可能需要将涉及的业务表进行多表连接查询，这样将导致性能变差，且不利于分库分表。因此，出于性能优先的考量，可能在数据库的结构中需要使用反模式的设计，即空间换取时间，采取数据冗余的方式避免表之间的关联查询。至于数据一致性问题，因为难以满足数据强一致性，一般情况下，使存储数据尽可能达到用户一致，保证系统经过一段较短的时间的自我恢复和修正，数据最终达到一致。

需要谨慎使用反模式设计数据库。一般情况下，尽可能使用范式化的数据库设计，因为范式化的数据库设计能让产品更加灵活，并且能在数据库层保持数据完整性。

有的时候，提升性能最好的方法是在同一表中保存冗余数据，如果能容许少量的脏数据，创建一张完全独立的汇总表或缓存表是非常好的方法。举个例子，设计一张“下载次数表”来缓存下载次数信息，可使在海量数据的情况下，提高查询总数信息的速度。

另外一个比较典型的场景，出于扩展性考虑，可能会使用 BLOB 和 TEXT 类型的列存储 JSON 结构的数据，这样的好处在于可以在任何时候，将新的属性添加到这个字段中，而不需要更改表结构。但是，这个设计的缺点也比较明显，就是需要获取整个字段内容进行解码来获取指定的属性，并且无法进行索引、排序、聚合等操作。因此，如果需要考虑更加复杂的使用场景，更加建议使用 MongoDB 这样的文档型数据库。

（完）

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