数据库设计范式的理解

前言
为什么要写这篇文章呢，从去年年底开始，就和很多做技术的朋友交流过，从数据库设计到数据库架构各个方面的内容。有一些朋友执着于ORM，执着于所谓的数据库设计，却忘记了一切技术是要为业务服务这个基石。当然这文章里也有一些自己的理解，想向大家表达。

范式是什么
范式是符合某一种级别的关系模式的集合。关系数据库中的关系必须满足一定的要求，即满足不同的范式。目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二 范式（2NF）、第三范式（3NF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF）和第六范式（6NF）。满足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范 式的基础上进一步满足更多要求的称为第二范式（2NF），其余范式以次类推。一般说来，数据库只需满足第三范式（3NF）就行了。

 

范式的原理

• 第一范式（1NF）无重复的列

  所谓第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属 性。如果出现重复的属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的每一行只 包含一个实例的信息。简而言之，第一范式就是无重复的列。

  说明：在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。

• 第二范式（2NF）属性完全依赖于主键 [消除部分子函数依赖]

  第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。

  例如员工信息表中加上了员工编号（emp_id）列，因为每个员工的员工编号是惟一的，因此每个员工可以被惟一区分。这个惟一属性列被称为主关键字或主键、主码。

  第二范式（2NF）要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性，如果存在，那么这个属性和主关键字的 这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。简而言之，第 二范式就是属性完全依赖于主键。

• 第三范式（3NF）属性不依赖于其它非主属性 [消除传递依赖]

  满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如，存在一个部门信息表，其中每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。

  那么在的员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。如果不存在部门信息表，则根据第三范式（3NF）也应该构建它，否则就会有大量的数据冗余。简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。

范式的说明

• 第一范式：1NF是对属性的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分解；

  通俗的理解是字段还可以再分吗？如过不能，则是符合1NF的设计。

• 第二范式：2NF是对记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，即实体的惟一性；

  简单的解释，比如你和一个女生约会建立一张表，不用每条约会记录都记录她的身高、体重，将身高体重单独的存在一张表中供查询即可。

• 第三范式：3NF是对字段冗余性的约束，即任何字段不能由其他字段派生出来，它要求字段没有冗余。
  打个比方，比如评论表，如果你将用户ID，用户头像都放在这留言表中，就是不合适的了。用户头像是依赖于用户ID，而不依赖该评论。

我对范式的理解
一个严格恪守数据库设计范式来进行数据库设计的人，必定是个傻球；
一个没有研究过数据库设计范式就进行数据库设计的人，必定也是个傻球；

在现代数据库设计中，尤其是web 2.0的系统中的数据库设计，我可以断言，大多数都是违反2NF、3NF的，少数设计甚至是违反1NF的。数据库设计范式只是对数据库惯用设计的一些说明，并不能定性为标准。

而从数据库的发展来看，以MySQL举例，随着MySQL实现越来越多的功能，它的宣传材料上会越来越多的出现以前被MySQL所摒弃的复杂设计理 念，并且宣称这是MySQL所独创或一贯倡导的。这是一个数据库系统发展所必然经历的过程。而这却会给MySQL的使用者以极大的误导，从而忽视了是否新 特性是业务所真正需要的。

数据库设计不是一种编程语言这么简单，与面向对象、面向过程无关。数据库设计代表的是一种与应用开发语言完全不同的思想。现在绝大多数的程序，无论任何人采用什么方式进行程序开发，其最终还是会回归到对数据库的操作上（当然如果你的程序只是个教学演示则不在此范围内）。

数据库发展
各种缓存方案，说到底是以key为基础的数据解决方案，而数据库与应用层之间的中间件，为了实现逻辑的简单和高性能，更多的也会是基于key的实现。比如我所使用过的腾讯的TTC。

从下面的列表可以看出当前SNS的网站对于高并发、高性能的数据库解决方案有多么渴求，Facebook贡献了Cassandra、 Linkedin贡献了Voldemort、mixi.jp贡献了Tokyo Cabinet和Tokoy Tyrant、green.jp贡献了Flare、甚至包括Google的BigTable。

总结
写到这里，我发现单单是这些新的数据库解决方案就有太多可写的内容，而这些已经超过了本文所要说明的主要内容，而现在所写的内容就全当是个引子吧，我写的很意犹未尽。后面会就反范式设计实例，内存缓存方案、NoSQL数据库等逐渐展开。

PS：这篇文章写的很杂乱，尤其是后面两端，见谅！