MySQL基础篇(02)：从五个维度出发，审视表结构设计

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一、数据场景

1、表结构简介

任何工具类的东西都是为了解决某个场景下的问题，比如Redis缓存系统热点数据，ClickHouse解决海量数据的实时分析，MySQL关系型数据库存储结构化数据。数据的存储则需要设计对应的表结构，清楚的表结构，有助于快速开发业务，和理解系统。表结构的设计通常从下面几个方面考虑：业务场景、设计规范、表结构、字段属性、数据管理。

2、用户场景

例如存储用户基础信息数据，通常都会下面几个相关表结构：用户信息表、单点登录表、状态管理表、支付账户表等。

• 用户信息表

存储用户三要素相关信息：姓名，手机号，身份证，登录密码，邮箱等。

CREATE TABLE `ms_user_center` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '用户ID',
  `user_name` varchar(20) NOT NULL COMMENT '用户名',
  `real_name` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '真实姓名',
  `pass_word` varchar(32) NOT NULL COMMENT '密码',
  `phone` varchar(20) NOT NULL COMMENT '手机号',
  `email` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱',
  `head_url` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '用户头像URL',
  `card_id` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '身份证号',
  `user_sex` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '用户性别:0-女,1-男',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  `state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户表';

• 单点登录表

用意是在多个业务系统中，用户登录一次就可以访问所有相互信任的业务子系统，是聚合业务平台常用的解决方案。

CREATE TABLE `ms_user_sso` (
  `user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '用户ID',
  `sso_id` varchar(32) NOT NULL COMMENT '单点信息编号ID',
  `sso_code` varchar(32) NOT NULL COMMENT '单点登录码,唯一核心标识',
  `log_ip` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '登录IP地址',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  `state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',
  PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户单点登录表';

• 状态管理表

系统用户在使用时候可能出现多个状态，例如账户冻结、密码锁定等，把状态聚合到一起，可以更加方便的管理和验证。

CREATE TABLE `ms_user_status` (
  `user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '用户ID',
  `account_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '账户状态：0-冻结,1-未冻结',
  `real_name_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '实名认证状态：0-未实名,1-已实名',
  `pay_pass_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '支付密码是否设置：0-未设置,1-设置',
  `wallet_pass_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '钱包密码是否设置：0-未设置,1-设置',
  `wallet_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '钱包是否冻结:0-冻结,1-未冻结',
  `email_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '邮箱状态:0-未激活,1-激活',
  `message_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '短信提醒开启：0-未开启,1-开启',
  `letter_status` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '站内信提醒开启：0-未开启,1-开启',
  `emailmsg_status` int(1) DEFAULT '0' COMMENT '邮件提醒开启：0-未开启,1-开启',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  `state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',
  PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户状态表';

• 支付账户表

用户交易的核心表，存储用户相关的账户资金信息。

CREATE TABLE `ms_user_wallet` (
  `wallet_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '钱包ID',
  `user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '用户ID',
  `wallet_pwd` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '钱包密码',
  `total_account` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '账户总额',
  `usable_money` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '可用余额',
  `freeze_money` decimal(20,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '冻结金额',
  `freeze_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '冻结时间',
  `thaw_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '解冻时间',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `update_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  `state` int(1) DEFAULT '1' COMMENT '是否可用,0-不可用,1-可用',
  PRIMARY KEY (`wallet_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='用户钱包';

二、设计规范

1、涉及模块

通过上面几个表设计的案例，可以看到表设计关联到数据库的各个方面知识：数据类型，索引，编码，存储引擎等。表设计是一个很大的命题，不过也遵循一个基本规范：三范式。

2、三范式

• 基础概念

一范式

表的列的具有原子性,不可再分解，即列的信息，不能分解,关系型数据库MySQL、Oracle等自动的满足。

二范式

每个事实的数据记录只会出现一次, 不会冗余, 通常设计一个主键来实现。

三范式

要求一个表中不包含已经存在于其它表的非主键信息，例如部门和员工的信息，员工表包含部门表的主键ID，则可以关联获取相关信息，没必要在员工表保存相关信息。

• 优缺点对比

范式化设计

范式化结构设计通常更新快，因为冗余数据较少，表结构轻巧，也更好的写入内存中。但是查询起来涉及到关联，代价非常高，非常损耗查询性能。

反范式化设计

所有的数据都在一张表中，避免关联查询，索引的有效性更高，但是数据的冗余性极高。

• 建议结论

上述的两种设计方式在实际开发中都是不存在的，在实际开发中都是混合使用。比如汇总统计，缓存数据，都会基于反范式化的设计。

三、字段属性

合适的字段类型对于高性能来说非常重要，基本原则如下：简单的类型占用资源更少；在可以正确存储数据的情况下，选最小的数据类型。

1、数据类型选择

• 整数类型

TINYINT、SMALLINT、MEDIUMINT、INT、BIGINT，根据数据类型范围合理选择即可。

• 实数类型

FLOAT、DOUBLE、DECIMAL，建议资金货币相关类型使用高精度DECIMAL存储，或者把数据成倍扩大为整数，采用BIGINT存储，不过处理相对麻烦。

• 字符类型

CHAR、VARCHAR，长度不确定建议采用VARCHAR存储，不过VARCHAR类型需要额外开销记录字符串长度。CHAR适合存储短字符，或者定长字符串，例如MD5的加密结构。

• 时间类型

DATETIME、TIMESTAMP，DATETIME保存大范围的值，精度秒。TIMESTAMP以时间戳的格式，范围相对较小，效率也相对较高，所以通常情况建议使用。

MySQL的字段类型有很多种，可以根据数据特性选择合适的，这里只描述常见的几种类型。

2、基础用法操作

• 数据类型

修改字段类型

ALTER TABLE ms_user_sso MODIFY state CHAR(1) DEFAULT '0' ;

ALTER TABLE ms_user_sso 
MODIFY state INT(1) DEFAULT '1' COMMENT '状态：0不可用,1可用';

修改名称位置

ALTER TABLE ms_user_sso 
CHANGE log_ip login_ip VARCHAR(32) AFTER update_time ;

• 索引使用

索引类型：主键索引，普通索引，唯一索引，组合索引，全文索引。这里演示普通索引的操作。MySQL的核心模块，后续详说。

添加索引

ALTER TABLE ms_user_wallet ADD INDEX user_id_index(user_id) ;
CREATE INDEX state_index ON ms_user_wallet(state) ;

查看索引

SHOW INDEX FROM ms_user_wallet;

删除索引

DROP INDEX state_index ON ms_user_wallet ;

修改索引

不具有真正意义上的修改，可以把原有的索引删除之后，再次添加索引。

• 外键关联

用处：外键关联的作用保证多个数据表的数据一致性和完整性，建表时先有主表，后有从表；删除数据表，需要先删从表，再删主表。复杂场景不建议使用，实际开发中用的也不多。

添加外键

ALTER TABLE ms_user_wallet 
ADD CONSTRAINT user_id_out_key FOREIGN KEY(user_id) REFERENCES ms_user_center(id) ;

删除外键

ALTER TABLE ms_user_wallet DROP FOREIGN KEY user_id_out_key ;

四、表结构管理

1、查看结构

DESC ms_user_status ;
SHOW CREATE TABLE ms_user_status ;

2、字段结构

• 添加字段

ALTER TABLE ms_user_status 
ADD `delete_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '删除时间' ;

• 删除字段

ALTER TABLE ms_user_status DROP COLUMN delete_time ;

3、修改表名

ALTER TABLE ms_user_center RENAME ms_user_info ;

4、存储引擎

• 存储引擎

SELECT VERSION() ; SHOW ENGINES ;

MySQL 5.6 支持的存储引擎有InnoDB、MyISAM、Memory、Archive、CSV、BLACKHOLE等。一般默认使用InnoDB，支持事务管理。该模块MySQL核心，后续详解。

• 修改引擎

数据量大的场景下，存储引擎修改是一个难度极大的操作，容易会导致表的特性变动，引起各种后续反应，后续会详说。

ALTER TABLE ms_user_sso ENGINE = MyISAM ;

5、修改编码

表字符集默认使用utf8，通用，无乱码风险，汉字3字节，英文1字节，utf8mb4是utf8的超集，有存储4字节例如表情符号时使用。

• 查看编码

SHOW VARIABLES LIKE 'character%';

• 修改编码

ALTER TABLE ms_user_sso DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4; 

五、数据管理

1、增删改查

添加数据

INSERT INTO ms_user_sso (
    user_id,sso_id,sso_code,create_time,update_time,login_ip,state
)
VALUES
    (
        '1','SSO7637267','SSO78631273612',
        '2019-12-24 11:56:57','2019-12-24 11:57:01','127.0.0.1','1'
    );

更新数据

UPDATE ms_user_sso SET 
 user_id = '1',sso_id = 'SSO20191224',sso_code = 'SSO20191224',
 create_time = '2019-11-24 11:56:57',update_time = '2019-11-24 11:57:01',
 login_ip = '127.0.0.1',state = '1'
WHERE user_id = '1';

查询数据

一般情况下都是禁止使用 select* 操作。

SELECT user_id,sso_id,sso_code,create_time,update_time,login_ip,state 
FROM ms_user_sso WHERE user_id = '1';

删除数据

DELETE FROM ms_user_sso WHERE user_id = '2' ;

不带where条件，就是删除全部数据。原则上不允许该操作，优化篇会详解。TRUNCATE TABLE也是清空表数据，但是占用的资源相对较少。

2、数据安全

• 不可逆加密

这类加密算法，多用来做数据验证操作，比如常见的密码验证。

SELECT MD5('cicada')='94454b1241ad2cfbd0c44efda1b6b6ba' ;
SELECT SHA('cicada')='0501746a2e4fd34e1d14015fc4d58309585edc7d';
SELECT PASSWORD('smile')='*B4FB95D86DCFC3F33A3852714DC742C77504479D' ;

• 可逆加密

安全性要求高的系统，需要做三级等保，对数据的安全性极高，数据在存储时必须加密入库，取出时候需要解密，这些就需要可逆加密。

SELECT DECODE(ENCODE('123456','key_salt'),'key_salt') ;
SELECT AES_DECRYPT(AES_ENCRYPT('cicada','salt123'),'salt123');

上述数据安全的管理，也可以基于应用系统的服务(代码)层进行处理，相对专业的流程是从数据生成源头处理，规避数据传递过程泄露，造成不必要的风险。

六、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/mysql-data-base
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/mysql-data-base