JAVA主键与外键深度解析及数据库设计原则

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"JAVA主键和外键详解" 在关系型数据库中,主键和外键是两个重要的概念,它们对于确保数据的完整性和一致性至关重要。主键是用于唯一标识一条记录的字段或一组字段,不允许有重复值,且不能为空。例如,在学生表中,学号作为一个单独的字段就能唯一确定一个学生,因此它可作为主键。而在成绩表中,由于单个的学号或课程号不足以唯一标识一条记录,所以学号和课程号的组合成为主键。 外键则是一个表中引用另一个表主键的字段,它用于维护两个表之间的关联。例如,在成绩表中,学号和课程号虽然不是成绩表的主键,但它们分别对应学生表和课程表的主键,因此它们是成绩表的外键。外键允许有重复值,也可以为空,这取决于它所引用的主键是否允许为空。 主键、外键与索引之间存在一些区别。主键是一种特殊的唯一索引,用于确保数据的唯一性;而外键是用来与其他表建立关联的字段,确保数据的一致性。索引则是为了加快查询速度,通过创建索引,数据库可以更快地定位到所需数据。索引可以分为唯一索引(不允许有重复值)和非唯一索引,而聚集索引是特殊类型的索引,其索引页直接存储数据,而非聚集索引则存储索引项并指向数据页。 在数据库设计中,主键和外键的设计原则是非常关键的。好的设计可以显著提升数据库的性能和可用性。设计时需要考虑以下几点: 1. 主键应选择稳定的、不会更改的字段,以减少因主键变更导致的数据更新问题。 2. 避免过大的主键,过大可能会降低性能,特别是在使用聚集索引的情况下。 3. 外键应合理设计,避免过多的外键约束导致查询效率下降,同时要考虑级联操作(如级联删除或更新)可能带来的影响。 4. 在不影响功能的前提下,尽量减少索引数量,过多的索引会占用更多存储空间,同时增加写操作的开销。 理解并恰当应用主键和外键是构建高效、稳定的关系数据库系统的基础。在设计阶段就要充分考虑这些原则,以确保数据库在实际使用中能够满足性能和扩展性的需求。
2017-05-05 上传
高并发分布式系统中生成全局唯一Id汇总 数据在分片时,典型的是分库分表,就有一个全局ID生成的问题。 单纯的生成全局ID并不是什么难题,但是生成的ID通常要满足分片的一些要求: 1 不能有单点故障。 2 以时间为序,或者ID里包含时间。这样一是可以少一个索引,二是冷热数据容易分离。 3 可以控制ShardingId。比如某一个用户的文章要放在同一个分片内,这样查询效率高,修改也容易。 4 不要太长,最好64bit。使用long比较好操作,如果是96bit,那就要各种移位相当的不方便,还有可能有些组件不能支持这么大的ID。 一 twitter twitter在把存储系统从MySQL迁移到Cassandra的过程中由于Cassandra没有顺序ID生成机制,于是自己开发了一套全局唯一ID生成服务:Snowflake。 1 41位的时间序列(精确到毫秒,41位的长度可以使用69年) 2 10位的机器标识(10位的长度最多支持部署1024个节点) 3 12位的计数顺序号(12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号) 最高位是符号位,始终为0。 优点:高性能,低延迟;独立的应用;按时间有序。 缺点:需要独立的开发和部署。 原理 java 实现代码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 public class IdWorker { private final long workerId; private final static long twepoch = 1288834974657L; private long sequence = 0L; private final static long workerIdBits = 4L; public final static long maxWorkerId = -1L ^ -1L << workerIdBits; private final static long sequenceBits = 10L; private final static long workerIdShift = sequenceBits; private final static long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits; public final static long sequenceMask = -1L ^ -1L < this.maxWorkerId || workerId < 0) { throw new IllegalArgumentException(String.format( "worker Id can't be greater than %d or less than 0", this.maxWorkerId)); } this.workerId = workerId; } public synchronized long nextId() { long timestamp = this.timeGen(); if (this.lastTimestamp == timestamp) { this.sequence = (this.sequence + 1) & this.sequenceMask; if (this.sequence == 0) { System.out.println("###########" + sequenceMask); timestamp = this.tilNextMillis(this.lastTimestamp); } } else { this.sequence = 0; } if (timestamp < this.lastTimestamp) { try { throw new Exception( String.format( "Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", this.lastTimestamp - timestamp)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } this.lastTimestamp = timestamp; long nextId = ((timestamp - twepoch << timestampLeftShift)) | (this.workerId << this.workerIdShift) | (this.sequence); System.out.println("timestamp:" + timestamp + ",timestampLeftShift:" + timestampLeftShift + ",nextId:" + nextId + ",workerId:" + workerId + ",sequence:" + sequence); return nextId; } private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) { long timestamp = this.timeGen(); while (timestamp <= lastTimestamp) { timestamp = this.timeGen(); } return timestamp; } private long timeGen() { return System.currentTimeMillis(); } public static void main(String[] args){ IdWorker worker2 = new IdWorker(2); System.out.println(worker2.nextId()); } }