1、目录目录l第第1章章 数据库技术基础数据库技术基础l第第2章章 关系数据库基础关系数据库基础l第第3章章 SQL语言基础语言基础l第第4章章 Oracle数据库介绍及使用数据库介绍及使用l第第5章章 Oracle体系结构体系结构l第第6章章 数据库管理数据库管理l第第7章章 数据库安全性管理数据库安全性管理l第第8章章 表表l第第9章章 Oracle支持的支持的SQL查询查询l第第10章章 视图视图/索引索引/序列序列/同义词同义词l第第11章章 PL/SQLl第第12章章 数据库备份与恢复数据库备份与恢复 第第1 1章章 数据库技术基础数据库技术基础数据库发展历程数据库发展历程1数据库系统概
2、述数据库系统概述2数据模型数据模型3主流数据库介绍主流数据库介绍41.1 1.1 数据库发展历程数据库发展历程n 为什么需要数据库技术？为什么需要数据库技术？l信息信息人脑对现实的客观事物以及事物之间联系的抽象反映。人脑对现实的客观事物以及事物之间联系的抽象反映。l数据数据用各种物理符号，把信息按一定格式记载下来的有意义的符号用各种物理符号，把信息按一定格式记载下来的有意义的符号组合；组合；表现形式：数字、文字、图象、声音等；表现形式：数字、文字、图象、声音等；数据经数字化存入计算机中，是数据库存储的基本对象；数据经数字化存入计算机中，是数据库存储的基本对象；数据与语义不可分。如数据与语义不可
3、分。如(李明，李明，18)18)n 数据管理数据管理l对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题。是数据处理的中心问题。l数据处理数据处理对各种数据进行收集、整理、加工、存储和传播对各种数据进行收集、整理、加工、存储和传播目的目的w 从原始数据中提取有价值的信息从原始数据中提取有价值的信息w 借助计算机保存和管理数据借助计算机保存和管理数据n 数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程l1.1.人工管理阶段人工管理阶段(40(40年代中年代中-50-50年代中年代中)在计算机发展初期，计算机主要用于科学计算，还没有形成一在
4、计算机发展初期，计算机主要用于科学计算，还没有形成一套数据管理的完整的概念，这个阶段的数据管理以人工管理的套数据管理的完整的概念，这个阶段的数据管理以人工管理的方式进行。方式进行。特点：特点：w 数据不保存数据不保存w 没有文件的概念没有文件的概念w 数据不共享数据不共享w 没有数据管理的概念，更没有数据管理系统没有数据管理的概念，更没有数据管理系统l2.2.文件系统阶段文件系统阶段(50(50年代末年代末-60-60年代中年代中)数据以文件形式保存，可由多个程序反复使用；数据以文件形式保存，可由多个程序反复使用；操作系统及高级语言或数据管理软件提供了对数据的存取和管操作系统及高级语言或数据管
5、理软件提供了对数据的存取和管理功能。理功能。应用程序应用程序1 1文件文件1 1应用程序应用程序2 2文件文件2 2应用程序应用程序n n文件文件n n文件文件系统系统特点：特点：w 数据保存在磁盘上，可由多个程序重复使用；数据保存在磁盘上，可由多个程序重复使用；w 程序通过文件名和数据打交道，对数据的读程序通过文件名和数据打交道，对数据的读/写由文件系写由文件系统提供；统提供；w 程序和数据之间有一定的独立性；程序和数据之间有一定的独立性；w 出现多种文件存储形式及相应的访问方式；但文件共享性出现多种文件存储形式及相应的访问方式；但文件共享性较差。数据的存取以记录为单位。较差。数据的存取以记
6、录为单位。l3.3.数据库系统阶段数据库系统阶段(60(60年代末年代末-现在现在)使用数据库技术管理数据。数据由数据库管理系统统一控制，使用数据库技术管理数据。数据由数据库管理系统统一控制，数据面向整个系统，可被多个用户、多个应用共享。数据面向整个系统，可被多个用户、多个应用共享。应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n nDBMS数据库数据库特点：特点：w 根据需要组织数据，最大限度地提高访问数据的效率。根据需要组织数据，最大限度地提高访问数据的效率。w 不仅保存数据，还保存数据之间的相互联系，保证了数据不仅保存数据，还保存数据之间的相互联系，保证了数据修改的一致性。
7、修改的一致性。w 数据共享，降低冗余度。数据共享，降低冗余度。w 数据与应用程序相互独立，互不依赖，降低了应用程序的数据与应用程序相互独立，互不依赖，降低了应用程序的开发代价和维护代价。开发代价和维护代价。w 提供安全机制来保证数据的安全、可靠。提供安全机制来保证数据的安全、可靠。w 定义约束条件来保证数据的正确性。定义约束条件来保证数据的正确性。n 相关概念相关概念l数据数据(Data)(Data)用各种物理符号，把信息按一定格式记载下来的有意义的符号用各种物理符号，把信息按一定格式记载下来的有意义的符号组合；组合；表现形式：数字、文字、图象、声音等；表现形式：数字、文字、图象、声音等；数据
8、经数字化存入计算机中，是数据库存储的基本对象；数据经数字化存入计算机中，是数据库存储的基本对象；数据与语义不可分。如数据与语义不可分。如(李明，李明，18)18)l数据库数据库(DataBase(DataBase，DB)DB)以一定的方式保存在计算机存储设备上的相互关联的数据的集以一定的方式保存在计算机存储设备上的相互关联的数据的集合；合；数据库中的数据与数据之间是有关联的。数据库中的数据与数据之间是有关联的。1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述l数据库管理系统数据库管理系统(Database Management System,(Database Management System,
9、DBMS)DBMS)一种系统软件一种系统软件一个一个DBMSDBMS应具备如下功能：应具备如下功能：w 数据定义功能数据定义功能w 数据操纵功能数据操纵功能w 数据查询功能数据查询功能w 数据控制功能数据控制功能w 数据库通信功能数据库通信功能DBMSDBMS分类：层次、网状、关系、面向对象分类：层次、网状、关系、面向对象目前使用最多的目前使用最多的RDBMSRDBMS：SQL ServerSQL Server、OracleOracle等等l数据库管理员数据库管理员(Database Administrator,DBA)(Database Administrator,DBA)l数据库系统数据库
10、系统(Database System,DBS)(Database System,DBS)在计算机系统中引入数据库的系统在计算机系统中引入数据库的系统除硬件外，还包括除硬件外，还包括DBDB、DBMSDBMS、应用系统、应用系统、DBADBA和用户和用户lDBDB、DBMSDBMS、DBSDBS：3 3个不同的概念个不同的概念DBDB：强调的是：强调的是数据数据DBMSDBMS：是：是系统软件系统软件DBSDBS：强调的是：强调的是系统系统13n 数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总的数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总的框架。框架。n 数据库系统软件有多种，但大多数数据库系统在总的体数
11、据库系统软件有多种，但大多数数据库系统在总的体系结构上都具有系结构上都具有三级模式三级模式的结构特征。的结构特征。14l1.DBS1.DBS的的三级模式结构：三级模式结构：外模式外模式/模式映像模式映像应用应用A A应用应用B B应用应用C C应用应用D D应用应用E E外模式外模式1 1外模式外模式2 2外模式外模式3 3模式模式内模式内模式数据库数据库模式模式/内模式映像内模式映像15三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给留给DBMSDBMS管理，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关管理，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关
12、心数据在计算机中的表示和存储。心数据在计算机中的表示和存储。为了实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这为了实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这三级模式中提供了两层映像：三级模式中提供了两层映像：外模式外模式/模式映像模式映像模式模式/内模式映像内模式映像16模式模式(逻辑模式逻辑模式)w 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是公共是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是公共数据视图。数据视图。w 模式不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与应用程模式不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与应用程序和开发工具无关。序和开发工具无关。w 定义数据的逻辑结构、与数据有关的安全
13、性和完整性要定义数据的逻辑结构、与数据有关的安全性和完整性要求。求。w 定义记录内部的结构、数据项之间的联系、不同记录之定义记录内部的结构、数据项之间的联系、不同记录之间的联系。间的联系。w DBMSDBMS提供模式数据描述语言提供模式数据描述语言(模式模式DDLDDL)来描述模式。来描述模式。17外模式外模式(子模式或用户模式子模式或用户模式)w 是数据库用户看到的数据视图，是数据的逻辑表示。是数据库用户看到的数据视图，是数据的逻辑表示。w 是模式的子集。是模式的子集。w 不同用户的外模式描述不同。不同用户的外模式描述不同。w DBMSDBMS提供外模式数据描述语言提供外模式数据描述语言(外
14、模式外模式DDLDDL)来描述外模式来描述外模式。内模式内模式w 是全体数据库数据的内部表示或低层描述，用来定义数是全体数据库数据的内部表示或低层描述，用来定义数据的存储方式和物理结构。据的存储方式和物理结构。w 通常用内模式数据描述语言通常用内模式数据描述语言(内模式内模式DDLDDL)来描述和定义。来描述和定义。18l2.2.数据库的二级映像与数据的独立性数据库的二级映像与数据的独立性外模式外模式/模式映像模式映像w 定义某一外模式和模式之间的对应关系。定义某一外模式和模式之间的对应关系。w 当模式改变时，外模式当模式改变时，外模式/模式的映像也要作相应的改变模式的映像也要作相应的改变(由
15、由DBADBA负责负责)，以保证外模式不变。，以保证外模式不变。w 同一个模式，可以有任意多个外模式。同一个模式，可以有任意多个外模式。模式模式/内模式映像内模式映像w 定义数据的逻辑结构和存储结构之间的对应关系。定义数据的逻辑结构和存储结构之间的对应关系。w 当数据库存储结构改变时，可相应修改模式当数据库存储结构改变时，可相应修改模式/内模式的映内模式的映像，以保证模式不变。像，以保证模式不变。19这二级映像的功能使数据库系统中的数据具有较高的这二级映像的功能使数据库系统中的数据具有较高的逻辑独立性逻辑独立性和和物理独立性物理独立性。数据库的多层次结构体系：数据库的多层次结构体系：(1)(1
16、)模式模式(逻辑模式逻辑模式)要先定义，因为它独立于数据库的其他结要先定义，因为它独立于数据库的其他结构描述。构描述。(2)(2)内模式内模式(存储模式存储模式)依赖于模式，独立于外模式依赖于模式，独立于外模式(用户的局部用户的局部逻辑结构逻辑结构)。(3)(3)外模式独立于内模式和存储设备，必须在模式的基础上定外模式独立于内模式和存储设备，必须在模式的基础上定义。义。(4)(4)应用程序独立于数据库模式。应用程序独立于数据库模式。n 数据模型是对现实世界数据的抽象过程数据模型是对现实世界数据的抽象过程1.3 1.3 数据模型数据模型现实世界现实世界信息世界：概念模型信息世界：概念模型机器世界
17、：机器世界：DBMSDBMS支持的数据模型支持的数据模型抽象抽象转换转换 1.1.现实现实世界世界 实体实体：现实中客观存在并可相互区分的事物：现实中客观存在并可相互区分的事物 实体的特征实体的特征：每一个实体具有的特征：每一个实体具有的特征例如：学生：学号、姓名、性别例如：学生：学号、姓名、性别 零件：名称、规格型号、生产日期、单价零件：名称、规格型号、生产日期、单价 实体集实体集：具有相同特征的一类实体的集合：具有相同特征的一类实体的集合例如：所有学生构成了例如：所有学生构成了“学生学生”实体集实体集 标识特征标识特征：一个实体集中，用于区分实体的特征：一个实体集中，用于区分实体的特征例如
18、：学生实体的学号可以作为其标识特征，而性别则例如：学生实体的学号可以作为其标识特征，而性别则不能不能l2.2.信息信息世界世界对现实世界的对象进行抽象，对其进行命名、分类，在信息世对现实世界的对象进行抽象，对其进行命名、分类，在信息世界用界用概念模型概念模型对其进行描述。对其进行描述。信息世界涉及的主要概念：信息世界涉及的主要概念：w 实体实体：对应于现实世界的实体。如一个学生、一门课等。：对应于现实世界的实体。如一个学生、一门课等。w 属性属性：对应于实体的特征。例如：学生实体有学号、姓名、性别、：对应于实体的特征。例如：学生实体有学号、姓名、性别、班级等属性。班级等属性。w 码码：对应于实
19、体的标识特征。例如：学生实体用学号来唯一标识，：对应于实体的标识特征。例如：学生实体用学号来唯一标识，因此学号可作为学生实体的码。因此学号可作为学生实体的码。w 域域：属性的取值范围称为该属性的域。：属性的取值范围称为该属性的域。例如例如：姓名的域为字符串集合；年龄的域为不小于零的整数。姓名的域为字符串集合；年龄的域为不小于零的整数。实体实体：用实体名及其属性名集合来描述实体。：用实体名及其属性名集合来描述实体。例如，学生实体型描述为：例如，学生实体型描述为：学生学生(学号，姓名，性别，年龄学号，姓名，性别，年龄)课程实体型可以描述为：课程实体型可以描述为：课程课程(课程号，课程名，学分课程号
20、，课程名，学分)实体集实体集：同型实体的集合构成了实体集。：同型实体的集合构成了实体集。例如，全体学生构成了学生实体集例如，全体学生构成了学生实体集。联系联系：现实世界中的事物之间通常都是有联系的，这些联系在：现实世界中的事物之间通常都是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。w 实体内部的联系指组成实体的各属性之间的联系；实体内部的联系指组成实体的各属性之间的联系；w 实体之间的联系指不同实体集之间的联系。实体之间的联系指不同实体集之间的联系。实体之间的联系实体之间的联系可划分为三种：可划分为三种：w 一对一一对一w
21、 一对多一对多(或多对一或多对一)w 多对多多对多 一对一联系一对一联系 实体集实体集A A与与B B之间存在联系；之间存在联系；A A中的任意一个实体，在中的任意一个实体，在B B中至多只有一个实体与之对应；中至多只有一个实体与之对应；而而B B中的任意一个实体，在中的任意一个实体，在A A中也至多只有一个实体与之对应；中也至多只有一个实体与之对应；则称实体集则称实体集A A和和B B之间存在一对一的联系之间存在一对一的联系(表示为表示为1:1)1:1)。举例说明：班级与班长举例说明：班级与班长 一对多联系一对多联系 实体集实体集A A与与B B之间存在联系；之间存在联系；A A中的任意一个
22、实体，在中的任意一个实体，在B B中可以有多个实体与之对应；中可以有多个实体与之对应；而而B B中的任意一个实体，在中的任意一个实体，在A A中至多只有一个实体与之对应；中至多只有一个实体与之对应；则称实体集则称实体集A A到到B B的联系是一对多的联系的联系是一对多的联系(表示为表示为1:n)1:n)。举例说明：班级与举例说明：班级与学生学生 多对多联系多对多联系 实体集实体集A A与与B B之间存在联系；之间存在联系；A A中的任意一个实体，在中的任意一个实体，在B B中可以有多个实体与之对应；中可以有多个实体与之对应；而而B B中的任意一个实体，在中的任意一个实体，在A A中也可以有多个
23、实体与之对应；中也可以有多个实体与之对应；则称实体集则称实体集A A到到B B的联系是多对多的联系的联系是多对多的联系(表示为表示为m:n)m:n)。举例说明：课程与举例说明：课程与学生学生 两个以上的实体之间也存在一对一、一对多和多对多的联系。两个以上的实体之间也存在一对一、一对多和多对多的联系。例如：例如：还有课程、教师与参考书之间还有课程、教师与参考书之间。Pn商店商店购买购买顾客顾客m商品商品 同一实体集内的各实体之间的联系也同一实体集内的各实体之间的联系也可划分为三种：可划分为三种：一对一一对一 一对多一对多(或多对一或多对一)多对多多对多举例说明：学生和举例说明：学生和班长班长概念
24、模型概念模型：对信息世界的建模。对信息世界的建模。w 概念模型有多种表示方法，其中最常用的是概念模型有多种表示方法，其中最常用的是“实体实体-联系方联系方法法”(Entity Relationship Approach)Entity Relationship Approach)，简称，简称E-RE-R方法方法。E-RE-R方方法用法用E-RE-R图来描述概念模型，图来描述概念模型，E-RE-R图提供了表示实体、属性和联系图提供了表示实体、属性和联系的方法。的方法。实体：用矩形表示，在矩形内写明实体名。实体：用矩形表示，在矩形内写明实体名。属性：用椭圆形表示，用无向边与实体连接。属性：用椭圆形表
25、示，用无向边与实体连接。课程课程学生学生学生学生学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄 联系：用菱形表示，在菱形框内写明联系的名称，并用无向边与实联系：用菱形表示，在菱形框内写明联系的名称，并用无向边与实体连接，在无向边旁标上联系的类型。体连接，在无向边旁标上联系的类型。注注 联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接。连接。例如：下图表示了学生实体和课程实体之间的联系例如：下图表示了学生实体和课程实体之间的联系“选选修修”，每个学生选修某一门课程会产生一个成
26、绩，因此，每个学生选修某一门课程会产生一个成绩，因此，“选修选修”联系有一个属性联系有一个属性“成绩成绩”，学生和课程之间，学生和课程之间是多对多的联系。是多对多的联系。课程号课程号课程名课程名m m学生学生选修选修课程课程n n学分学分学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄成绩成绩用用E-RE-R图表示的概念模型独立于具体的图表示的概念模型独立于具体的DBMSDBMS所支持的数据模型所支持的数据模型，是各种数据模型的共同基础，比数据模型更接近现实世界。，是各种数据模型的共同基础，比数据模型更接近现实世界。l3 3、机器世界、机器世界由于计算机不能直接处理现实的具体事物，所以必须事先把具由于计算机不
27、能直接处理现实的具体事物，所以必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。体事物转换成计算机能够处理的数据。数据库不仅要反映数据本身，而且要反映数据之间的联系。因数据库不仅要反映数据本身，而且要反映数据之间的联系。因此，在数据库技术中使用数据模型来抽象、表示现实世界的数此，在数据库技术中使用数据模型来抽象、表示现实世界的数据和信息。据和信息。概念模型独立于机器，需要转换成具体的概念模型独立于机器，需要转换成具体的DBMSDBMS所能识别的数据所能识别的数据模型。模型。数据模型：对现实世界数据特征的模拟和抽象。数据模型：对现实世界数据特征的模拟和抽象。1.4 1.4 主流数据库介绍主流数据库介
28、绍n 为什么会出现大型数据库？为什么会出现大型数据库？l应用系统向复杂化、大型化方向发展，使得数据库应用系统向复杂化、大型化方向发展，使得数据库成为整个系统的核心。成为整个系统的核心。n 常用的大型数据库常用的大型数据库l以关系型数据库为主导的数据库管理系统产品，技以关系型数据库为主导的数据库管理系统产品，技术比较成熟。有术比较成熟。有ORACLEORACLE、Microsoft SQL ServerMicrosoft SQL Server、SYBASESYBASE、INFORMIXINFORMIX、INGRESINGRES，DB2DB2等。等。n 大型数据库的发展方向大型数据库的发展方向(以
29、以OracleOracle为例为例)l对互联网的支持更多，如对互联网的支持更多，如XMLXML技术，对大量访问的优技术，对大量访问的优化；化；l对数据仓库对数据仓库OLAPOLAP应用的支持更强，包括对大数据处理应用的支持更强，包括对大数据处理的优化；的优化；l数据管理的智能化，减少部分数据管理的智能化，减少部分DBADBA的工作；的工作；l向平台化，集成化发展，即现在的数据库不只是一个向平台化，集成化发展，即现在的数据库不只是一个存放数据的容量，它还具有程序开发平台等功能。存放数据的容量，它还具有程序开发平台等功能。n OracleOracle、SQL ServerSQL Server、DB
30、2DB2的比较的比较OracleOracleSQL ServerSQL ServerDB2DB2开放性开放性 能在所有主流平台上运行(包括Windows)只能在Windows上运行能在所有主流平台上运行(包括Windows)可伸缩性可伸缩性,并行性并行性 Oracle平行服务器通过使一组结点共享同一簇中的工作来扩展Window NT的能力，提供高可用性和高伸缩性的簇的解决方案。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。具有很好的并行性。DB2把数据库管理扩充到了并行的、多节点的环境。安全性安全性 获得最高认证级别的ISO标准认证 没有获得任何安全证书 获得最高认
31、证级别的ISO标准认证 性能性能 性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界记录。多用户时性能不佳。适用于数据仓库和在线事物处理，性能较高。客户端支持及应用模式。OracleSQL ServerDB2结构结构多层次结构，支持多多层次结构，支持多种工业标准，可用种工业标准，可用ODBC,JDBC,OCI等等网络客户连接。网络客户连接。C/S结构，只支持结构，只支持Windows客户，可客户，可用用ADO,DAO,OLEDB,ODBC连接。连接。跨平台，多层结构，跨平台，多层结构，支持支持ODBC,JDBC等等客户。客户。操作简便操作简便 较复杂较复杂,同时提供同时提供GUI
32、和命令行，在和命令行，在Windows NT和和Unix下操作相同。下操作相同。操作简单操作简单,但只有图但只有图形界面。形界面。操作简单操作简单,同时提供同时提供GUI和命令行，在和命令行，在Windows NT和和Unix下操作相同。下操作相同。使用风险使用风险 长时间的开发经验，长时间的开发经验，完全向下兼容。完全向下兼容。并不十分兼容早期并不十分兼容早期产品。产品。在巨型企业得到广泛在巨型企业得到广泛的应用，向下兼容性的应用，向下兼容性好，风险小。好，风险小。LDBLarge databaseVLDBVery large databaseDWData warehouse超大型数据库超大
33、型数据库数据仓库数据仓库大型数据库大型数据库n 你能区别以下几个概念吗？你能区别以下几个概念吗？容量容量以数百以数百GB 计算，计算，甚至以甚至以TB 计算；此外计算；此外，还需在其运行环境中，还需在其运行环境中提高数据处理能力提高数据处理能力 一个面向主题的、集成一个面向主题的、集成的、随时间变化的、但的、随时间变化的、但信息本身相对稳定的数信息本身相对稳定的数据集合，它用于对管理据集合，它用于对管理决策过程的支持决策过程的支持CloudDB在传统数据中心的基础在传统数据中心的基础上，管理平台采用云架上，管理平台采用云架构，更加动态的调动资构，更加动态的调动资源，更加智能人性化对源，更加智能
34、人性化对设备进行管理和服务的设备进行管理和服务的数据中心，解决了数据数据中心，解决了数据集中与共享的问题集中与共享的问题云数据库云数据库n 未来数据库的发展趋势未来数据库的发展趋势lRDBMS仍然是当今最为流行的数据库软件l 大数据一马当先从长远角度看，大数据的潜力不仅可对电子商务体系进行优化，将来必定会融入各类垂直行业从制造业到运输业再到电网体系l云集成脱颖而出大数据由于自身规模所限而缺乏迁移便利性，因此现在越来越多的数据被直接保存在云端以提供给云分析机制进行处理小结小结n 数据库系统基本概念数据库系统基本概念l信息、信息、Data、DB、DBMS、DBA、DBSn 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构(三级模式结构三级模式结构)n 主流大型数据库的比较
