数据库管理与开发项目教程：MySQL（微课版）最新章节_杨云著

项目1
安装配置MySQL数据库

【能力目标】

● 会安装配置MySQL数据库。

● 能熟练使用MySQL的常用命令。

● 掌握常用的MySQL数据库图形化工具。

【素养目标】

● 了解国产数据库系统，理解“自主、可控”对于我国的重大意义，激发爱国情怀和学习动力。

● 明确操作系统在新一代信息技术中的重要地位，激发科技报国的家国情怀和使命担当。

● “天行健，君子以自强不息”“明德至善，格物致知”，青年学生要有“感时思报国，拔剑起蒿莱”的报国之志和家国情怀。

【项目描述】

安装MySQL、配置MySQL数据库，以及使用MySQL数据库图形化工具。

【项目分析】

帮助读者了解MySQL的基础知识，指导读者安装MySQL、使用管理工具、配置服务器，为使用MySQL实现数据库的管理打下基础。

【职业素养小贴士】

只有学会安装MySQL，才能更好地使用它。技术的更新使不同版本的MySQL在安装上有差异，我们应该具备随机应变和不断学习的能力，做一个会学习、与时俱进的人。

【项目定位】

任务1 认识数据库

【任务目标】

● 了解数据库。

● 理解数据库存储结构。

● 认识SQL及其组成。

● 认识常见的数据库产品。

【任务描述】

熟悉数据库结构，认识SQL及其组成，了解其体系结构。

【任务分析】

初步了解数据库的基础知识，熟悉数据库的存储结构，认识 SQL 及其组成，为配置和使用数据库打下基础。

任务1-1 了解数据库

数据库技术是计算机领域最重要的技术之一。银行、政府部门、企事业单位、科研机构等都存在大量的数据，使用数据库技术可以对数据进行有效管理，包括组织和存储数据，在数据库系统中减少冗余数据，实现数据共享，保障数据安全，以及高效地检索和处理数据。

任何一种技术都不是凭空产生的，都会经历长期的发展过程。了解数据库技术的发展历史，可以理解现在的数据库技术是基于什么样的需求诞生的。

数据库技术是基于数据管理任务的需求诞生的。在此需求的驱动下，在计算机硬件和软件发展的基础上，数据库技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段。

1.人工管理阶段

在20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。当时计算机的外存储器只有纸带、卡片、磁带等，没有磁盘等可直接存取的存储设备。当时的计算机没有操作系统，也没有专门管理数据的软件。数据的处理方式主要是批处理。

人工管理阶段的特点如下。

（1）数据不保存

当时的计算机主要用于科学计算，一般不需要对数据进行长期保存。

（2）由程序管理数据

数据需要由程序自己设计、说明和管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作。程序中不仅要规定数据的逻辑结构，还要设计物理结构，包括存储结构、存取方法、输入方式等。

（3）数据不共享

数据是面向程序的，一组数据只对应一个程序。当多个程序涉及某些相同的数据时，必须各自定义，无法共享，因此程序与程序之间有大量的冗余数据。

（4）数据不具有独立性

数据的逻辑结构或者物理结构发生变化后，必须对程序做相应的修改。数据完全依赖于程序，缺乏独立性。

2.文件系统阶段

20世纪50年代后期到20世纪60年代中期，计算机在硬件方面有所发展，有了磁盘、磁鼓等可直接存取的存储设备；在软件方面，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统。此外，数据的处理方式不仅有了批处理，还有了联机实时处理。

说明

磁鼓是利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据的。鼓筒旋转速度很快，因此存取速度快。

（1）文件系统阶段的特点

文件系统阶段的特点如下。

① 数据可以长期保存。

使用计算机进行大量的数据处理时，数据可以长期保存在外存储器中，以便反复进行查询、修改、插入和删除等操作。

② 由文件系统管理数据。

由专门的软件（即文件系统）进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，提供对文件进行打开与关闭、对记录进行读取和写入等管理方式。

（2）文件系统的缺点

使用文件系统管理数据的缺点如下。

① 数据共享性差，冗余度大。

在文件系统中，一个（或一组）文件基本上对应一个程序，即文件仍然是面向程序的。当不同的程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的数据文件，而不能共享相同的数据，因此数据冗余度大，浪费存储空间。同时，相同的数据重复存储、各自管理，容易造成数据不一致，给数据修改和维护带来困难。

② 数据独立性差。

文件系统中的文件是为某一特定的程序服务的，文件的逻辑结构是针对具体的程序来设计和优化的，因此想要基于文件中的数据再开发一些新的程序会很困难。

3.数据库系统阶段

20世纪60年代后期以来，计算机管理的对象规模越来越大，应用范围越来越广泛，数据量急剧增加，同时多种应用与多种语言共享数据的要求越来越强烈。

在这种背景下，以文件系统作为数据管理手段已经不能满足需求。为了满足多用户、多程序共享数据的要求，统一管理数据的专用软件系统—数据库管理系统诞生了。

数据库系统阶段具有以下4个特点。

（1）数据结构化

数据库系统实现了整体数据的结构化，在文件系统中，文件中的记录内部具有结构，但是记录的结构和记录之间的联系被固化在程序中。数据“整体”结构化是指数据库中的数据不再针对某一个程序，而是面向整个组织或企业。

（2）数据的共享性高、冗余度低且易扩充

此阶段的数据面向整个系统且是有结构的，因此不仅可以被多个程序共享，还易于扩充新的程序，这使数据库系统弹性大、易于扩充。

（3）数据独立性高

独立性包括物理独立性（指用户的程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的）和逻辑独立性（指用户的程序与数据库的逻辑结构是相互独立的）。数据与数据的结构是存储在数据库中的（在外存中），由数据库管理系统管理，因此数据独立性高。

（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制

其中，具体管理和控制如下。

● 数据的安全性（Security）保护。

● 数据的完整性（lntegrity）检查。

● 并发（Concurrency）控制。

● 数据库恢复（Recovery）。

数据库（Database,DB）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，其本身可被看作电子化的文件柜，用户可以对文件中的数据进行增加、删除、修改、查找等操作。需要注意的是，这里所说的数据（Data）不仅包括数字，还包括文字、图像、声音等。也就是说，在计算机中用来描述事物的信息都可被称为数据。

任务1-2 理解数据库存储结构

数据库是存储和管理数据的“仓库”，但数据库并不能直接存储数据，数据是存储在表中的，在存储数据的过程中会用到数据库服务器。数据库服务器是提供给程序或计算机连接到数据库的一种“客户端/服务器（Client/Server,C/S）”模型的计算机程序，如MySQL数据库。

一般情况下，用户不需要知道数据在数据库中是如何存放的。然而，对于数据库管理员来说，需要在安装、配置数据库时，决定数据的存放方式和位置；需要在系统运行过程中，调整数据存放方式以提高系统性能。如果数据库管理员能够在最初安装、配置数据库时，根据程序的特性合理安排数据的存放，就能够极大地减少系统运行过程中对磁盘的输入/输出（lnput/Output,l/O）操作，这有利于系统性能的优化。

数据库服务器、数据库和表之间的关系如图1-1所示。

图1-1 数据库服务器、数据库和表之间的关系

从图1-1中可知，一个数据库服务器可以管理多个数据库。通常情况下，开发人员会针对每个程序创建一个数据库，为了保存程序中实体的数据，还要在数据库中创建多个表（用于存储和描述数据的逻辑结构），每个表都记录着实体的相关信息。

对于初学者来说，或许很难理解程序中的实体数据是如何存储在表中的，接下来通过一个图例来描述，如图1-2所示。

图1-2 数据表中的数据

图1-2描述了 Student 表的结构及数据的存储方式，表的横向称为行（Row），纵向称为列（Column），每一行的内容称为一条记录，每一列的名称为字段，如 id、name 等。观察该表可以发现，Student表中的每一条记录，如1 Bob 23，实际上就是一个Student对象。

任务1-3 认识SQL及其组成

结构化查询语言（Structured Query Language,SQL）是一种用于实现特定目的的编程语言，主要用来管理数据库中的数据，如存取数据、查询数据、更新数据等。

SQL是高级的非过程化编程语言，它允许用户在高层数据结构上工作。它不要求用户指定对数据的存放方法，也不需要用户了解其具体的数据存放方式。它的界面能使具有完全不同底层结构的数据库系统使用相同的SQL作为数据的输入与管理方式。

lBM公司于1975—1979年将SQL开发出来，在20世纪80年代，SQL被美国国家标准学会（American National Standards lnstitute,ANSl）和国际标准化组织（lnternational Organization for Standardization,lSO）定义为关系数据库语言的标准，它由4部分组成，具体如下。

（1）数据定义语言

数据定义语言（Data Definition Language,DDL）主要用来创建或者删除用于存储数据的数据库及数据库中的表等对象。DDL包含以下几种指令。

● CREATE：创建数据库和表等对象。

● ALTER：修改数据库和表等对象的结构。

● DROP：删除数据库和表等对象。

（2）数据操作语言

数据操作语言（Data Manipulation Language,DML）主要用来查询或者变更数据表中的记录。DML包含以下几种指令。

● lNSERT：向数据表中插入数据。

● UPDATE：修改数据表中的数据。

● DELETE：删除数据表中的数据。

（3）数据查询语言

数据查询语言（Data Query Language,DQL）语句也称为数据检索语句，用于从表中获取数据。保留字 SELECT 是 DQL（也是所有 SQL）用得最多的动词，DQL 其他常用的保留字有WHERE、ORDER BY、GROUP BY和HAVlNG等。

（4）数据控制语言

数据控制语言（Data Control Language,DCL）主要用来确认或者取消对数据库中的数据进行的变更。除此之外，它还可以对关系数据库管理系统的用户是否有权限操作数据库中的对象（数据表等）进行设定。DCL包含以下几种指令。

● COMMlT：确认对数据库中的数据进行的变更。

● ROLLBACK：取消对数据库中的数据进行的变更。

● GRANT：赋予用户操作权限。

● REVOKE：取消用户的操作权限。

初学者在写SQL语句时，只要遵守以下几个书写规则，就可以避免很多错误。

① SQL语句要以分号（;）结尾。

② SQL语句的关键字不区分字母大小写，插入表中的数据区分字母大小写。

③ 常数的书写方式是固定的，字符串和日期常数需要使用单引号（＇）引起来，数字常数无须加注单引号，直接书写即可。

④ 单词间需要用半角空格或者通过换行来分隔，不能使用全角空格作为单词的分隔符。

注意

标准SQL可以在任何数据库中使用，而数据库厂商的SQL只适用于与其对应的数据库，如T-SQL只适用于Microsoft SQL Server。本书讲解的SQL是专门针对MySQL的，虽然多数语法也适用于其他数据库管理系统，但不是所有SQL语法都是可移植的。

任务1-4 认识常见的数据库产品

在当今的互联网企业中，常用的数据库模型主要分为两种：关系数据库和非关系数据库（NoSQL）。关系数据库是指采用了关系模型来组织数据的数据库。简单来说，其关系模式就是二维表格模型，这类数据库的代表有Oracle、SQL Server、MySQL、Sybase、DB2等。非关系数据库主要是指非关系的、分布式的，且一般不保证AClD的数据存储系统，主要有MongoDB、Redis、CouchDB 等。关系数据库是目前比较受欢迎的数据库管理系统，应用广泛，技术比较成熟。下面对几种主流关系数据库进行简要介绍。

提示

ACID是指数据库管理系统在写入或更新资料的过程中，为保证事务（transaction）是正确可靠的，所必须具备的4个特性：原子性（atomicity，或称不可分割性）、一致性（consistency）、隔离性（isolation，又称独立性）、持久性（durability）。

（1）Oracle

Oracle 是甲骨文公司开发的一个关系数据库管理系统，在数据库领域一直处于领先地位。Oracle的可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小、微机环境。它是一种效率高、可靠性好且适应高吞吐量的数据库解决方案。但是 Oracle 对硬件要求很高，且价格比较昂贵，操作比较复杂，技术含量较高。Oracle的图标如图1-3所示。

图1-3 Oracle的图标

（2）SQL Server

SQL Server是由微软公司开发的数据库管理系统，它已广泛应用于电子商务、银行、保险、电力等与数据库有关的行业。早期的SQL Server只能在Windows平台上运行，而SQL Server 2019已经支持Windows和Linux平台。但是SQL Server的并行实施和共存模型并不成熟，很难处理日益增多的用户数和数据卷，伸缩性有限。SQL Server的图标如图1-4所示。

图1-4 SQL Server的图标

（3）MySQL

MySQL被广泛应用于各大中小型网站中，它具有体积小、速度快、成本低，且开放源代码等特点。MySQL的应用范围主要包括大中小型网站、游戏公司、电商平台等，因用户广泛，故其产生了很多高并发的成熟解决方案。MySQL 最大的缺点是其安全系统复杂，且没有标准，只有在调用mysqladmin 来重读用户权限时才会发现安全系统的改变。此外，MySQL 没有存储过程（Stored Procedure）语言，这是对习惯于企业级数据库的程序员的最大限制。MySQL的图标如图1-5所示。

图1-5 MySQL的图标