数据库基础：关系型数据库和非关系型数据库的对比

# 1.1 数据库的定义与概念

数据库是指按照数据结构来组织、存储和管理数据的集合，可以高效地获取、管理和更新数据。数据库管理系统（DBMS）是一种管理数据库的软件，提供数据的创建、查询、更新和删除等功能，同时确保数据的安全性和完整性。

数据库的基本概念包括数据、数据结构、数据模型和数据操作等。数据是描述事物的符号记录，数据库通过数据结构来组织和存储数据。数据模型是描述数据、数据关系和约束的概念工具，常见的数据模型包括层次模型、网络模型和关系模型等。

数据库在各个领域都有广泛的应用，如企业管理、金融、电子商务等，成为信息系统不可或缺的基础组件。因此，深入理解数据库的定义与概念对于IT从业者具有重要意义。

# 2.1 数据结构和数据模型

数据库系统中最基本的数据结构是表（Table），表由行（Row）和列（Column）组成。表中的每一行代表一个实体实例，比如一个用户数据记录；而每一列则代表了某种属性或特征，比如用户的姓名、年龄等信息。

### 2.1.1 关系型数据库的表结构

在关系型数据库中，数据以二维表的形式进行存储，每个表具有一个唯一的名字。表中的数据是按照行存储的，每行代表一个记录，每列代表一个字段。例如，在一个名为`users`的表中，可能会包含`id`、`name`、`age`等字段。

表结构可以通过 SQL 语言进行定义和操作。创建表时需要定义每个字段的数据类型、长度以及约束条件。例如，下面是一个创建`users`表的 SQL 示例：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    age INT
);

### 2.1.2 SQL语言的应用与特点

结构化查询语言（SQL）是用于管理关系型数据库的标准语言。通过 SQL，用户可以实现对数据库的查询、插入、更新和删除操作。SQL语言具有以下特点：
- **简单易学**：SQL采用类似自然语言的方式，代码易读易懂。
- **功能强大**：SQL支持复杂的查询操作，如聚合函数、嵌套查询等。
- **标准化**：SQL是一种标准化语言，几乎所有的关系型数据库系统都支持SQL。

下面是一个简单的 SQL 查询示例，用于查询`users`表中年龄大于等于18岁的用户：

SELECT * FROM users WHERE age >= 18;

## 2.2 ACID特性

ACID（Atomicity、Consistency、Isolation、Durability）是数据库系统保证事务正确性和可靠性的四个特性。事务是数据库管理系统中的基本单元，它是用户定义的一个操作序列，要么全部执行成功，要么全部不执行。

### 2.2.1 事务的概念和特性

- **原子性（Atomicity）**：事务是一个不可分割的工作单位，要么全部成功，要么全部失败。
- **一致性（Consistency）**：事务执行前后，数据库从一个一致状态转移到另一个一致状态。
- **隔离性（Isolation）**：多个事务同时执行时，每个事务的执行都不受其他事务的影响。
- **持久性（Durability）**：一旦事务提交，其结果就持久保存在数据库中，即使发生系统故障也不会丢失。

### 2.2.2 ACID特性对数据操作的保证

ACID特性保证了数据库操作的可靠性和稳定性。通过事务的原子性和持久性，保证了数据完整性和持久性；一致性和隔离性则确保了数据库在并发访问时的正确性和隔离性。

在数据库设计和应用开发过程中，需要充分利用ACID特性，确保数据操作的安全性和一致性，避免数据异常和系统故障