库表设计真奇妙，从范式走向反范式，数据库性能飞起！
2023-10-18 08:23:01
一、范式：基础中的基础
范式是数据库设计的理论基础，它是一套用于衡量数据库表结构合理性的标准。范式越高，表结构就越合理，数据的存储和查询效率也就越高。
1. 第一范式（1NF）
第一范式要求每个表中的每一列都必须是原子值，即不可再分。通俗地说，就是每一列只能存储一个值，不能存储多个值。例如，下面的表就不满足第一范式：
表名：学生
字段：学号、姓名、性别、成绩
因为“成绩”字段可以存储多个值，例如“语文90分、数学80分、英语70分”。为了满足第一范式，我们需要将“成绩”字段拆分成多个字段，例如：
表名：学生
字段：学号、姓名、性别、语文成绩、数学成绩、英语成绩
2. 第二范式（2NF）
第二范式要求每个表中的每一列都必须与表的主键完全依赖。通俗地说，就是每一列的值都必须由表的主键唯一确定。例如，下面的表就不满足第二范式：
表名：订单
字段：订单号、商品名称、商品价格、购买数量
因为“商品价格”字段的值不完全依赖于订单号，它还依赖于商品名称。为了满足第二范式，我们需要将表拆分成两个表：
表名：订单
字段：订单号、商品名称、购买数量
表名：商品
字段：商品名称、商品价格
3. 第三范式（3NF）
第三范式要求每个表中的每一列都必须与表的主键传递依赖。通俗地说，就是每一列的值都必须由表的主键直接确定，而不能通过其他列间接确定。例如，下面的表就不满足第三范式：
表名：学生
字段：学号、姓名、班级、成绩
因为“成绩”字段的值可以通过“学号”和“班级”两个字段间接确定。为了满足第三范式，我们需要将表拆分成两个表：
表名：学生
字段：学号、姓名、班级
表名：成绩
字段：学号、课程名称、成绩
二、反范式：权衡利弊
反范式是故意违反范式的一种设计方法。反范式可以提高数据的查询效率，但会降低数据的存储效率和一致性。因此，在使用反范式时，需要权衡利弊。
1. 冗余
冗余是指在多个表中存储相同的数据。冗余可以提高数据的查询效率，但会降低数据的存储效率和一致性。例如，下面的表使用了冗余：
表名：订单
字段：订单号、商品名称、商品价格、购买数量
表名：订单明细
字段：订单号、商品名称、商品价格、购买数量
“订单明细”表中存储了与“订单”表相同的数据，这会导致数据的存储效率降低。但是，“订单明细”表可以提高数据的查询效率，因为我们可以直接从“订单明细”表中查询到订单的详细信息，而不需要连接“订单”表。
2. 视图
视图是一种虚拟表，它不是实际存储在数据库中的，而是从其他表中派生的。视图可以提高数据的查询效率，但会降低数据的更新效率。例如，下面的视图使用了反范式：
CREATE VIEW 订单明细 AS
SELECT 订单号, 商品名称, 商品价格, 购买数量
FROM 订单
UNION
SELECT 订单号, 商品名称, 商品价格, 购买数量
FROM 订单明细
“订单明细”视图将“订单”表和“订单明细”表的数据合并在一起，这可以提高数据的查询效率。但是，“订单明细”视图不能直接更新数据，因为它不是实际存储在数据库中的。
三、范式与反范式，如何选择？
在数据库设计时，需要根据具体情况来选择范式还是反范式。一般来说，以下情况适合使用反范式：
- 数据查询非常频繁，而数据更新不频繁。
- 数据量非常大，需要提高查询效率。
- 数据的一致性要求不高。
以下情况适合使用范式：
- 数据更新非常频繁，而数据查询不频繁。
- 数据量不大，查询效率不是瓶颈。
- 数据的一致性要求很高。
结语
范式和反范式是数据库设计中两种重要的设计方法。在设计数据库时，需要根据具体情况来选择范式还是反范式。合理的使用范式和反范式，可以提高数据库的性能和可靠性。
