基础

什么是SQL？简单地说，SQL就是访问和处理关系数据库的计算机标准语言。也就是说，无论用什么编程语言（Java、Python、C++……）编写程序，只要涉及到操作关系数据库，比如，一个电商网站需要把用户和商品信息存入数据库，或者一个手机游戏需要把用户的道具、通关信息存入数据库，都必须通过SQL来完成。

所以，现代程序离不开关系数据库，要使用关系数据库就必须掌握SQL。

在本教程中，你将学到关系数据库的基本概念，如何使用SQL操作数据库，以及一种最流行的开源数据库MySQL的基本安装和使用方法。

NoSQL

你可能还听说过NoSQL数据库，也就是非SQL的数据库，包括MongoDB、Cassandra、Dynamo等等，它们都不是关系数据库。有很多人鼓吹现代Web程序已经无需关系数据库了，只需要使用NoSQL就可以。但事实上，SQL数据库从始至终从未被取代过。回顾一下NoSQL的发展历程：

1970: NoSQL = We have no SQL
1980: NoSQL = Know SQL
2000: NoSQL = No SQL!
2005: NoSQL = Not only SQL
2013: NoSQL = No, SQL!

今天，SQL数据库仍然承担了各种应用程序的核心数据存储，而NoSQL数据库作为SQL数据库的补充，两者不再是二选一的问题，而是主从关系。所以，无论使用哪种编程语言，无论是Web开发、游戏开发还是手机开发，掌握SQL，是所有软件开发人员所必须的。

不要再犹豫了！从现在开始，坚持一周，拿下SQL！

关系数据库概述

为什么需要数据库？

因为应用程序需要保存用户的数据，比如Word需要把用户文档保存起来，以便下次继续编辑或者拷贝到另一台电脑。

要保存用户的数据，一个最简单的方法是把用户数据写入文件。例如，要保存一个班级所有学生的信息，可以向文件中写入一个CSV文件：

csv

id,name,gender,score
1,小明,M,90
2,小红,F,95
3,小军,M,88
4,小丽,F,88

如果要保存学校所有班级的信息，可以写入另一个CSV文件。

但是，随着应用程序的功能越来越复杂，数据量越来越大，如何管理这些数据就成了大问题：

读写文件并解析出数据需要大量重复代码；
从成千上万的数据中快速查询出指定数据需要复杂的逻辑。

如果每个应用程序都各自写自己的读写数据的代码，一方面效率低，容易出错，另一方面，每个应用程序访问数据的接口都不相同，数据难以复用。

所以，数据库作为一种专门管理数据的软件就出现了。应用程序不需要自己管理数据，而是通过数据库软件提供的接口来读写数据。至于数据本身如何存储到文件，那是数据库软件的事情，应用程序自己并不关心：

┌───────────┐
│application│
└───────────┘
     ▲ │
     │ │
 read│ │write
     │ │
     │ ▼
┌───────────┐
│ database  │
└───────────┘

这样一来，编写应用程序的时候，数据读写的功能就被大大地简化了。

数据模型

数据库按照数据结构来组织、存储和管理数据，实际上，数据库一共有三种模型：

层次模型
网状模型
关系模型

层次模型就是以“上下级”的层次关系来组织数据的一种方式，层次模型的数据结构看起来就像一颗树：

            ┌─────┐
            │     │
            └─────┘
               │
       ┌───────┴───────┐
       │               │
    ┌─────┐         ┌─────┐
    │     │         │     │
    └─────┘         └─────┘
       │               │
   ┌───┴───┐       ┌───┴───┐
   │       │       │       │
┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐
│     │ │     │ │     │ │     │
└─────┘ └─────┘ └─────┘ └─────┘

网状模型把每个数据节点和其他很多节点都连接起来，它的数据结构看起来就像很多城市之间的路网：

     ┌─────┐      ┌─────┐
   ┌─│     │──────│     │──┐
   │ └─────┘      └─────┘  │
   │    │            │     │
   │    └──────┬─────┘     │
   │           │           │
┌─────┐     ┌─────┐     ┌─────┐
│     │─────│     │─────│     │
└─────┘     └─────┘     └─────┘
   │           │           │
   │     ┌─────┴─────┐     │
   │     │           │     │
   │  ┌─────┐     ┌─────┐  │
   └──│     │─────│     │──┘
      └─────┘     └─────┘

关系模型把数据看作是一个二维表格，任何数据都可以通过行号+列号来唯一确定，它的数据模型看起来就是一个Excel表：

┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘

随着时间的推移和市场竞争，最终，基于关系模型的关系数据库获得了绝对市场份额。

为什么关系数据库获得了最广泛的应用？

因为相比层次模型和网状模型，关系模型理解和使用起来最简单。

关系数据库的关系模型是基于数学理论建立的。我们把域（Domain）定义为一组具有相同数据类型的值的集合，给定一组域D1,D2,...,Dn，它们的笛卡尔集定义为D1×D2×……×Dn={(d1,d2,...,dn)|di∈Di,i=1,2,...,n}，而D1×D2×……×Dn的子集叫作在域D1,D2,...,Dn上的关系，表示为R(D1,D2,...,Dn)，这里的R表示#%&^@!&$#;!~％¥%……算了，根本讲不明白，大家也不用理解。

基于数学理论的关系模型虽然讲起来挺复杂，但是，基于日常生活的关系模型却十分容易理解。我们以学校班级为例，一个班级的学生就可以用一个表格存起来，并且定义如下：

ID	姓名	班级ID	性别	年龄
1	小明	201	M	9
2	小红	202	F	8
3	小军	202	M	8
4	小白	201	F	9

其中，班级ID对应着另一个班级表：

ID	名称	班主任
201	二年级一班	王老师
202	二年级二班	李老师

通过给定一个班级名称，可以查到一条班级记录，根据班级ID，又可以查到多条学生记录，这样，二维表之间就通过ID映射建立了“一对多”关系。

数据类型

对于一个关系表，除了定义每一列的名称外，还需要定义每一列的数据类型。关系数据库支持的标准数据类型包括数值、字符串、时间等：

名称	类型	说明
INT	整型	4字节整数类型，范围约+/-21亿
BIGINT	长整型	8字节整数类型，范围约+/-922亿亿
REAL	浮点型	4字节浮点数，范围约+/-1038
DOUBLE	浮点型	8字节浮点数，范围约+/-10308
DECIMAL(M,N)	高精度小数	由用户指定精度的小数，例如，DECIMAL(20,10)表示一共20位，其中小数10位，通常用于财务计算
CHAR(N)	定长字符串	存储指定长度的字符串，例如，CHAR(100)总是存储100个字符的字符串
VARCHAR(N)	变长字符串	存储可变长度的字符串，例如，VARCHAR(100)可以存储0~100个字符的字符串
BOOLEAN	布尔类型	存储True或者False
DATE	日期类型	存储日期，例如，2018-06-22
TIME	时间类型	存储时间，例如，12:20:59
DATETIME	日期和时间类型	存储日期+时间，例如，2018-06-22 12:20:59

上面的表中列举了最常用的数据类型。很多数据类型还有别名，例如，REAL又可以写成FLOAT(24)。还有一些不常用的数据类型，例如，TINYINT（范围在0~255）。各数据库厂商还会支持特定的数据类型，例如JSON。

选择数据类型的时候，要根据业务规则选择合适的类型。通常来说，BIGINT能满足整数存储的需求，VARCHAR(N)能满足字符串存储的需求，这两种类型是使用最广泛的。

主流关系数据库

目前，主流的关系数据库主要分为以下几类：

商用数据库，例如：Oracle，SQL Server，DB2等；
开源数据库，例如：MySQL，PostgreSQL等；
桌面数据库，以微软Access为代表，适合桌面应用程序使用；
嵌入式数据库，以Sqlite为代表，适合手机应用和桌面程序。

SQL

什么是SQL？SQL是结构化查询语言的缩写，用来访问和操作数据库系统。SQL语句既可以查询数据库中的数据，也可以添加、更新和删除数据库中的数据，还可以对数据库进行管理和维护操作。不同的数据库，都支持SQL，这样，我们通过学习SQL这一种语言，就可以操作各种不同的数据库。

虽然SQL已经被ANSI组织定义为标准，不幸地是，各个不同的数据库对标准的SQL支持不太一致。并且，大部分数据库都在标准的SQL上做了扩展。也就是说，如果只使用标准SQL，理论上所有数据库都可以支持，但如果使用某个特定数据库的扩展SQL，换一个数据库就不能执行了。例如，Oracle把自己扩展的SQL称为PL/SQL，Microsoft把自己扩展的SQL称为T-SQL。

现实情况是，如果我们只使用标准SQL的核心功能，那么所有数据库通常都可以执行。不常用的SQL功能，不同的数据库支持的程度都不一样。而各个数据库支持的各自扩展的功能，通常我们把它们称之为“方言”。

总的来说，SQL语言定义了这么几种操作数据库的能力：

DDL：Data Definition Language

DDL允许用户定义数据，也就是创建表、删除表、修改表结构这些操作。通常，DDL由数据库管理员执行。

DML：Data Manipulation Language

DML为用户提供添加、删除、更新数据的能力，这些是应用程序对数据库的日常操作。

DQL：Data Query Language

DQL允许用户查询数据，这也是通常最频繁的数据库日常操作。

语法特点

SQL语言关键字不区分大小写！！！但是，针对不同的数据库，对于表名和列名，有的数据库区分大小写，有的数据库不区分大小写。同一个数据库，有的在Linux上区分大小写，有的在Windows上不区分大小写。

所以，本教程约定：SQL关键字总是大写，以示突出，表名和列名均使用小写。

安装MySQL

MySQL是目前应用最广泛的开源关系数据库。MySQL最早是由瑞典的MySQL AB公司开发，该公司在2008年被SUN公司收购，紧接着，SUN公司在2009年被Oracle公司收购，所以MySQL最终就变成了Oracle旗下的产品。

和其他关系数据库有所不同的是，MySQL本身实际上只是一个SQL接口，它的内部还包含了多种数据引擎，常用的包括：

InnoDB：由Innobase Oy公司开发的一款支持事务的数据库引擎，2006年被Oracle收购；
MyISAM：MySQL早期集成的默认数据库引擎，不支持事务。

MySQL接口和数据库引擎的关系就好比某某浏览器和浏览器引擎（IE引擎或Webkit引擎）的关系。对用户而言，切换浏览器引擎不影响浏览器界面，切换MySQL引擎不影响自己写的应用程序使用MySQL的接口。

使用MySQL时，不同的表还可以使用不同的数据库引擎。如果你不知道应该采用哪种引擎，记住总是选择InnoDB就好了。

因为MySQL一开始就是开源的，所以基于MySQL的开源版本，又衍生出了各种版本：

MariaDB

由MySQL的创始人创建的一个开源分支版本，使用XtraDB引擎。

Aurora

由Amazon改进的一个MySQL版本，专门提供给在AWS托管MySQL用户，号称5倍的性能提升。

PolarDB

由Alibaba改进的一个MySQL版本，专门提供给在阿里云托管的MySQL用户，号称6倍的性能提升。

而MySQL官方版本又分了好几个版本：

Community Edition：社区开源版本，免费；
Standard Edition：标准版；
Enterprise Edition：企业版；
Cluster Carrier Grade Edition：集群版。

以上版本的功能依次递增，价格也依次递增。不过，功能增加的主要是监控、集群等管理功能，对于基本的SQL功能是完全一样的。

所以使用MySQL就带来了一个巨大的好处：可以在自己的电脑上安装免费的Community Edition版本，进行学习、开发、测试，部署的时候，可以选择付费的高级版本，或者云服务商提供的兼容版本，而不需要对应用程序本身做改动。

安装MySQL

要安装MySQL，可以从MySQL官方网站下载最新的MySQL Community Server版本：

https://dev.mysql.com/downloads/mysql/

选择对应的操作系统版本，下载安装即可。在安装过程中，MySQL会自动创建一个root用户，并提示输入root口令。

要在Linux上安装MySQL，可以使用发行版的包管理器。例如，Debian和Ubuntu用户可以简单地通过命令apt install mysql-server安装最新的MySQL版本。

MySQL安装后会自动在后台运行。为了验证MySQL安装是否正确，我们需要通过mysql这个命令行程序来连接MySQL服务器。

在命令提示符下输入mysql -u root -p，然后输入口令，如果一切正确，就会连接到MySQL服务器，同时提示符变为mysql>。

输入exit退出MySQL命令行。注意，MySQL服务器仍在后台运行。

使用Docker运行MySQL

另一种运行MySQL的方式不需要下载安装包，而是直接通过Docker安装最新的MySQL：

首先安装Docker Desktop，然后在命令行输入以下命令拉取MySQL最新版：

plain

$ docker pull mysql

拉取完成后，输入以下命令直接启动MySQL服务器：

plain

$ docker run -d --name mysql -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password -v /Users/liaoxuefeng/mysql-data:/var/lib/mysql mysql

命令docker run表示启动一个容器，后面各参数含义如下：

-d：表示在后台执行；
--name mysql：表示容器的名字，不输入Docker会自动选择一个名字；
-p 3306:3306：表示把容器的端口3306映射到本机，这样可以在本机通过3306端口连接MySQL；
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password：表示传入一个环境变量，作为root的口令，这里设置的口令是password，不输入此项则会自动生成一个口令，需要查看日志才能知道口令；
-v /Users/liaoxuefeng/mysql-data:/var/lib/mysql：表示将本地目录映射到容器目录/var/lib/mysql作为MySQL数据库存放的位置，需要将/Users/liaoxuefeng/mysql-data改为你的电脑上的实际目录；
mysql：最后一个参数是Docker镜像的名称。

可以在Docker Desktop的管理窗口中选择Containers，看到正在运行的MySQL。

点击MySQL查看日志。

点击Exec进入命令行，输入命令mysql -u root -p，输入口令，即可进入MySQL命令行界面。

使用Docker运行MySQL时，任何时候都可以删除MySQL容器并重新运行。如果删除了本地映射的目录，重新运行就相当于一个全新的MySQL，因此，建议仅作为学习和开发使用，不要存储重要的数据。

总结

掌握SQL是非常重要且实用的技能，除了开发者应当熟练使用SQL外，许多岗位，如数据分析师、数据库运维、财务人员等，都可以通过SQL进行复杂的数据分析，生成自动化报表，为各种决策提供数据洞察力。

对于云计算、数据仓库、大数据处理等领域，SQL是这些高级技术的基础。

基础 ​

NoSQL ​

关系数据库概述 ​

数据模型 ​

数据类型 ​

主流关系数据库 ​

SQL ​

DDL：Data Definition Language ​

DML：Data Manipulation Language ​

DQL：Data Query Language ​

语法特点 ​

安装MySQL ​

MariaDB ​

Aurora ​

PolarDB ​

安装MySQL ​

使用Docker运行MySQL ​

总结 ​

基础

NoSQL

关系数据库概述

数据模型

数据类型

主流关系数据库

SQL

DDL：Data Definition Language

DML：Data Manipulation Language

DQL：Data Query Language

语法特点

安装MySQL

MariaDB

Aurora

PolarDB

安装MySQL

使用Docker运行MySQL

总结