关系型数据库表结构的两个设计技巧

关系型数据库表结构的设计,有下面两个设计技巧:

物理主键作为关联的外键

关系型数据库,由多个数据表构成。每一个数据表的结构是相同的,不同表之间可能存在关联关系。表之间的关联关系,正是关系型数据库得名的原因。

一个表由多个字段构成。其中可能有多个字段适合作为主键。主键字段,就是表中每一行都不会有重复数据的字段。

主键,可以分为两种:物理主键和逻辑主键。

每一张数据库的表,都使用自增长的id字段作为物理主键。

多表之间的外键关联,都关联其他表的物理主键,也就是关联其他表的id字段。

逻辑主键,就是除了id字段外的不重复的字段。我们设计数据库的外键关联时,不使用逻辑主键,而是使用物理主键。

这是因为,物理主键肯定是主键,因为它是自增的。(对于不支持自增字段的关系数据库,可以使用uuid保证物理主键的唯一性)

而逻辑主键,则可能随着业务的发展,成为可重复的字段。一旦这种情况发生,关系数据库的外键关系就被破坏了。如,可能你觉得姓名是逻辑主键,但可能后面发现有人重名,那么这个字段就不再是主键了。而如果之前使用这个字段作为外键,那么查询返回的数据就不是一一对应的了。

这就是为什么要使用物理主键,以及用物理主键作为关联外键的原因。

使用乐观锁更新依赖之前状态的记录

考虑这样一种数据库的应用场景:

任务单的接管:多个操作人员从一个任务池中接管一个任务。只有第一个获取任务的操作人员才能成功接管该任务,后续操作人员的接管操作都必须失败。

这时,就需要一种数据库记录的锁定机制。只有第一个事务才能更新记录。

数据库可以使用悲观锁和乐观锁来锁定数据库记录。

悲观锁是如下sql语句实现的:

这条语句会在其他修改内容的事务提交后返回最新的数据。

一旦执行这条语句,这些记录就被锁住了,不能被其他sql事务修改。直到本事务提交。

乐观锁,是应用程序实现的,不是数据库实现的机制。乐观锁,对于数据库来说,就是没有上锁。事务可以select其他事务已经提交的数据。更新数据时,数据库保证多个事务的更新是原子的。

悲观锁,会导致事务等待其他事务完成。乐观锁,只会等待其他事务的更新语句的完成,不会等待整个事务完成,因此效率较高。

实现乐观锁的方法:

给数据库表添加一个version字段。version是一个数字类型的字段,每次更新都加1。每次更新时都要检测version字段是否和当前事务的值相同。如果version字段不同,那么就表明在查询数据之后,有其他事务已经更新了该记录,就会导致此次更新失败。应用必须重新载入最新的数据,然后重新更新数据。

如果使用乐观锁,那么如果数据库中version和应用中version相同,则用version+1的版本值更新version字段。

SQL语句如下:

   不使用锁更新独立状态的记录

考虑这样一种数据库的应用场景:

需要更新虚拟机的状态。多个事务可能会同时更新虚拟机的状态为start或者stop。这种状态的更新和前一个阶段的状态是无关的,因此不需要锁定记录。直接更新即可。此时不需要使用悲观锁或者乐观锁。

如果这个表添加了version字段,直接忽略对version字段的比较和更新即可。

SQL语句如下:

总结

设计关系型数据库的表时,需要给表添加一个ID字段(自增字段,或者uuid字段)和一个version字段(数值类型)。ID字段作为物理主键,用于保证记录的不可重复性和用作外键关联。

version字段用于实现乐观锁,提供比悲观锁更好的性能。特别是对于UI显示并可能出现并发更新的数据,更需要使用乐观锁来提升数据库访问性能。

对于后台自动更新的任务,可以使用乐观锁实现。但需要在冲突发生时实现自动退让。也可以使用悲观锁在数据库上对事务进行排队来解决更新冲突问题。

对于不关心记录的状态之间关系的场景,可以直接更新记录,忽略掉version字段的检测和更新。

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关于作者:良少

资深挨踢人士,目前专注于虚拟化,云计算和大数据。对各类敏捷软件管理方法也颇有心得。 个人主页 · 我的文章 · 10 ·      

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