如何合理地设计数据表?MySQL数据表设计原则

一、合理的存储引擎

在一个成熟完善且庞大的业务等系统中，数据表中的存储引擎可由多种存储引擎组成，比如有的表是MyISAM，有的表是InnoDB或其他，这也从侧面反映出不同引擎所应用的场景是有不同的

那该如何选择？先了解以下MySQL存储引擎的特点

1、MyISAM（5.1以及之前版本的默认引擎）：

• 不支持行锁，读取时对需要读到的所有表加锁，写入时则对表加排它锁
• 不支持事务
• 不支持外键
• 不支持崩溃后的安全恢复
• 支持全文索引
• 支持延迟更新索引，极大提升写入性能
• 对于不会进行修改的表，支持压缩表，极大减少磁盘空间占用

2、InnoDB（5.5以及以上版本的默认引擎）：

• 支持行锁，采用MVCC来支持高并发
• 支持事务
• 支持外键
• 支持崩溃后的安全恢复
• 不支持全文索引

总结：如果系统读多，写少，对原子性要求低，选择MyISAM；如果系统读少，写、更新多的时候，尤其是并发写入高的时候，选择InnoDB

二、合理设计表结构

1、范式设计，消除冗余

• 数据库范式是确保数据库结构合理，满足各种查询需要、避免数据库操作异常的数据库设计方式。满足范式要求的表，称为规范化表，范式产生于20世纪70年代初，一般表设计满足前三范式就可以，在这里简单介绍一下前三范式

第一范式：属性(字段)的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分割；

第二范式：记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，每条记录需要有一个属性来做为实体的唯一标识。

第三范式：属性(字段)冗余性的约束，即任何字段不能由其他字段派生出来，在通俗点就是：主键没有直接关系的数据列必须消除(消除的办法就是再创建一个表来存放他们，当然外键除外)

如果数据库设计达到了完全的标准化，则把所有的表通过关键字连接在一起时，不会出现任何数据的复本(repetition)。

标准化的优点是明显的，它避免了数据冗余，自然就节省了空间，也对数据的一致性(consistency)提供了根本的保障，

杜绝了数据不一致的现象，同时也提高了效率

2、反范式设计，适当冗余

数据库设计的实用原则是：在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点 满足范式的表一定是规范化的表，但不一定是最佳的设计。

很多情况下会为了提高数据库的运行效率，常常需要降低范式标  准：适当增加冗余，达到以空间换时间的目的。

比如我们有一个表，产品名称，单价，库存量，总价值。这个表是不满足第三范式的，因为“总价值”可以由“单价”乘以“数量”得到，说明“金额”是冗余字段。但是，增加“总价值”这个冗余字段，可以提高查询统计的速度，这就是以空间换时间的作法。

合理的冗余可以分散数据量大的表的并发压力，也可以加快特殊查询的速度，冗余字段可以有效减少

数据库表的连接，提高效率。

三、主键

主键：根据第二范式，需要有一个字段去标识这条记录，主键无疑是最好的标识，需要满足唯一性、非空性，但是很多表也不一定需要主键，但是对于数据量大，查询频繁的数据库表，一定要有主键，主键可以增加效率、防止重复等优点。

主键的选择也比较重要，一般选择长度小的键，小的键的比较速度快，同时小的键可以使主键的B树结构的层次更少。

主键的选择还要注意组合主键的字段次序，对于组合主键来说，不同的字段次序的主键的性能差别可能会很大，一般应该选择重复率低、单独或者组合查询可能性大的字段放在前面。

四、选择合理的数据类型

更小的数据类型通常更好

更小的数据类型通常更快，因为它们占用更少的磁盘、 内存和CPU缓存， 并且处理时需要的CPU周期也更少

简单的数据类型更好

简单数据类型的操作通常需要更少的CPU周期。 例如， 整型比字符操作代价更低， 因为字符集和校对规则（排序规则 ）使字符比较比整型比较更复杂。

尽量避免NULL

如果查询中包含可为NULL 的列， 对MySQL来说更难优化， 因为可为NULL 的列使得索引、 索引统计和值比较都更复杂。 可为NULL的列会使用更多的存储空间， 在MySQL里也需要特殊处理。 当可为NULL的列被索引时， 每个索引记录需要一个额外的字节， 在MyISAM里甚至还可能导致固定大小的索引（例如只有一个整数列的索引）变成可变大小的索引。当然也有例外， 例如InnoDB 使用单独的位 (bit) 存储NULL值， 所以对于稀疏数据有很好的空间效率。

数据类型尽量用数字型，数字型的比较比字符型的快很多

整数类型：

有两种类型的数字：整数 (whole number) 和实数 (real number) 。 如果存储整数， 可以使用这几种整数类型：TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, BIGINT。分别使用8,16, 24, 32, 64位存储空间。

整数类型有可选的 UNSIGNED属性，表示不允许负值，这大致可以使正数的上限提高一倍。

有符号和无符号类型使用相同的存储空间，并具有相同的性能， 因此可以根据实际情况选择合适的类型。

MySQL 可以为整数类型指定宽度， 例如 INT(11), 对大多数应用这是没有意义的：它不会限制值的合法范围，只是规定了MySQL 的一些交互工具（例如 MySQL 命令行客户端）用来显示字符的个数。 对于存储和计算来说， INT(1) 和 INT(20) 是相同的。

int(5)类型，长度5大多数没什么意义，不会限制值的合法范围，只有该字段使用UNSIGNED ZEROFILL属性时才起作用，具体表现为：

当该字段填入的值是1时，将在1的前面补4个0，即最终填入00001，如果填入的值是11111，最终填入的是11111位置不变。

实数类型：

实数是带有小数部分的数字。 然而， 它们不只是为了存储小数部分，也可以使用DECIMAL 存储比 BIGINT 还大的整数。

FLOAT和DOUBLE类型支持使用标准的浮点运算进行近似计算。

DECIMAL类型用于存储精确的小数。

浮点和DECIMAL类型都可以指定精度。 对于DECIMAL列， 可以指定小数点前后所允许的最大位数。这会影响列的空间消耗。

有多种方法可以指定浮点列所需要的精度， 这会使得MySQL选择不同的数据类型，或者在存储时对值进行取舍。 这些精度定义是非标准的，所以我们建议只指定数据类型，不指定精度。

浮点类型在存储同样范围的值时， 通常比DECIMAL使用更少的空间。FLOAT使用4个字节存储。DOUBLE占用8个字节，相比FLOAT有更高的精度和更大的范围。和整数类型一样， 能选择的只是存储类型； MySQL使用DOUBLE作为内部浮点计算的类型。

因为需要额外的空间和计算开销，所以应该尽量只在对小数进行精确计算时才使用DECIMAL。但在数据最比较大的时候， 可以考虑使用BIGINT代替DECIMAL, 将需要存储的货币单位根据小数的位数乘以相应的倍数即可。

字符串类型：

VARCHAR用于存储可变⻓字符串，长度支持到65535,需要使用1或2个额外字节记录字符串的长度,适合：字符串的最大⻓度比平均⻓度⼤很多；更新很少

CHAR:定⻓，⻓度范围是1~255,适合：存储很短的字符串，或者所有值接近同一个长度；经常变更

使用VARCHAR(5)和VARCHAR(200)存储'hello'的空间开销是一样的。 那么使用更短的列有什么优势吗？

事实证明有很大的优势。 更长的列会消耗更多的内存， 因为MySQL通常会分配固定大小的内存块来保存内部值。 尤其是使用内存临时表进行排序或操作时会特别糟糕。 在利用磁盘临时表进行排序时也同样糟糕。

所以最好的策略是只分配真正需要的空间。

• BLOB和TEXT类型：

BLOB和 TEXT都是为存储很大的数据而设计的字符串数据类型， 分别采用二进制和字符方式存储 。

与其他类型不同， MySQL把每个BLOB和TEXT值当作一个独立的对象处理。存储引擎在存储时通常会做特殊处理。 当BLOB和TEXT值太大时，InnoDB会使用专门的 “外部“存储区域来进行存储， 此时每个值在行内需要1 - 4个字节存储 存储区域存储实际的值。

BLOB 和 TEXT 之间仅有的不同是 BLOB 类型存储的是二进制数据， 没有排序规则或字符集， 而TEXT类型有字符集和排序规则

• 日期和时间类型：

尽量使用TIMESTAMP类型, 因为其存储空间只需要 DATETIME 类型的一半。对于只需要精确到某一天的数据类型，建议使用DATE类型，因为他的存储空间只需要3个字节，比TIMESTAMP还少。不建议通过INT类型类存储一个unix timestamp 的值，因为这太不直观，会给维护带来不必要的麻烦，同时还不会带来任何好处。

• 其他类型：

1、选择标识符

在可以满足值的范围的需求， 井且预留未来增长空间的前提下， 应该选择最小的数据类型。

• 整数类型

整数通常是标识列最好的选择， 因为它们很快并且可以使用AUTO_INCREMENT。

• ENUM和SET类型

对于标识列来说，EMUM和SET类型通常是一个糟糕的选择， 尽管对某些只包含固定状态或者类型的静态 ”定义表” 来说可能是没有问题的。ENUM和SET列适合存储固定信息， 例如有序的状态、 产品类型、 人的性别。

• 字符串类型

如果可能， 应该避免使用字符串类型作为标识列， 因为它们很消耗空间， 并且通常比数字类型慢。

对于完全 “随机” 的字符串也需要多加注意， 例如 MDS() 、 SHAl() 或者 UUID() 产生的字符串。 这些函数生成的新值会任意分布在很大的空间内， 这会导致 INSERT 以及一些SELECT语句变得很慢。如果存储 UUID 值， 则应该移除 "-"符号。

2、特殊类型数据

某些类型的数据井不直接与内置类型一致。 低千秒级精度的时间戳就是一个例子，另一个例子是以个1Pv4地址，人们经常使用VARCHAR(15)列来存储IP地址，然而， 它们实际上是32位无符号整数， 不是字符串。用小数点将地址分成四段的表示方法只是为了让人们阅读容易。所以应该用无符号整数存储IP地址。MySQL提供INET_ATON()和INET_NTOA()函数在这两种表示方法之间转换。

五、建立索引

索引是一个表优化的重要指标，在表优化中占有极其重要的成分

六、添加表注释

为表补充注释说明，添加字段注释说明。合理的表不仅体现在开发过程中数据库性能效率上的提升，也体现在后期运维、维护的效率方面。如果设计出来的表只有自己能看懂，别人看不懂，后期维护的难度是非常大的。