SQL优化最佳实践：构建高效率Oracle数据库的方法与技巧

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Visual FoxPuo 程序设计基础 第1章 数据库系统基础知识 数据库基础知识 1.1 数据模型 1.2 数据库系统 1.3 关系数据库 1.4 数据库系统的体系结构与开发工具 1.5 1.1 数据库基础知识 通常，把用计算机对数据进行处理的应用 系统称为计算机信息系统，其核心是数据库。 本节将介绍数据库中的一些基本知识。 1.1.1 信息与数据 信息具有如下重要特征。 （1）信息具有表征性。 它能够表达事物的属性、运动特征及状态。 （2）信息具有可传播性。 信息可以进行获取、存储、传递和共享。 （3）信息具有可处理性。 信息可以进行压缩、加工以及再生。 （4）信息具有价值性和可转换性。 与信息相关的是数据。 数据是信息的具体表现形式，是信息的 载体。 在实际应用中，数据的表示形式有两种： 一种是可以参与数值运算的数值型数据，如表 示工资、成绩的数据；另一种是由不能参与数 值运算的数据，如字符（文字和符号）、图表 （图形、图像和表格）、动画、影像、声音等 多媒体数据。 数据有两方面的特征：一是客体属性的 反映，这是数据的内容；二是记录信息的 符号，这是数据的形式。 形式是内容的表现方式，内容是形式的 实质。 1.1.2 数据处理 数据处理是指将数据转换成信息的过 程，数据处理也可称为信息处理。 它包括对数据的采集、整理、存储、 分类、检索、排序、统计、维护、传输等一 系 列活动。 通常将数据处理分为两个操作层次：一 是数据采集、分类、组织、编码、存储、检 索、传输、维护等基本操作，这些基本操作 称为数据管理；二是加工、计算、输出等操 作，管理对象不同，操作的要求也不同。 根据处理设备的结构和工作方式以及数 据分布方式的不同，数据处理的方式主要有 以下4种。 （1）按处理设备的结构方式分，可分 为联机处理方式和脱机处理方式。 （2）按数据处理时间的分配方式分， 可分为批处理方式、分时处理方式和实 时处理方式。 （3）按数据处理空间的分布方式分，可 分为集中式处理方式和分布处理方式。 （4）按计算机中央处理器的工作方式分， 可分为单道作业处理方式、多道作业处理 方式和交互式处理方式。 1.1.3 数据库管理技术的发展 1．数据库的概念 数据库（DataBase）是依照某种数据 模型组织起来的、相互关联的、并存放于 二级存储器中的数据集合。 由于数据库本身的数据结构特征，使 得数据库独立于使用它的应用程序，对数 据的增加、删除、修改和检索则由相关的 软件进行管理和控制，从而实现了数据和 操作的分离。 将所有数据集中存放在数据库中，一方 面便于人们对其进行统一管理，另一方面也 便于人们提炼出对决策有用的数据和信息。 2．数据库的产生 实际上，数据库系统并不是和计算机 同时出现的，而是随着计算机硬件技术和 软件技术的发展，以及社会对数据处理需 求的不断发展而产生的。 计算机数据管理的方式也在不断改进， 经历了从人工管理到文件系统再到数据库 系统3个阶段。 （1）人工管理阶段。 20世纪50年代中期以前，计算机主要用 于科学计算，数据量较少，一般不需要长 期保存。 该阶段主要存在以下几方面的问题。 数据不能长期保存。 数据不独立。 数据不能重复使用。 （2）文件系统阶段。 20世纪50年代后期到60年代中期，计 算机开始大量用于数据管理。 文件系统提供了在外存储器上长期保存 数据并对数据进行存取的手段。 文件的逻辑结构与存储结构有一定的区 别，即程序与数据具有一定的独立性。 数据的存储结构变化，不一定影响程 序，因此程序员可集中精力进行算法的设 计，大大减少了维护程序的工作量。 文件系统阶段存在着以下几个问题。 数据冗余度大。 数据独立性差。 缺乏对数据的集中管理。 （3）数据库系统阶段。 20世纪60年代后期，随着计算机技术的 发展，计算机在管理中应用越来越广泛，规 模越来越庞大，数据量急剧增加，数据共享 性更强。 在数据库系统中，有一种叫做数据库 管理系统（DataBase Mannagement System, DBMS）的系统软件将所有的数 据集中到一个数据库中，形成一个数据中 心，对数据进行统一的控制。 3．数据库的特点 数据库具有数据共享、数据独立、最 小冗余、数据安全、数据完整、灵活性、 可恢复性等特点。 （1）数据共享。 （2）数据独立性强。 （3）数据冗余度小。 （4）数据结构化。 1.2 数 据 模 型 数据模型是描述数据及数据之间联系 的结构形式，它主要研究如何组织数据库 中的数据，这是数据库的核心内容。 1.2.1 基本概念 人们把客观存在的事物以数据的形式 存储到计算机中，经历了对现实生活中事 物特征的认识、概念化到计算机数据库里 的具体表示形式的逐级抽象过程。 实体模型也称概念模型或信息模型， 它是按用户

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Database System Concepts——数据库系统概念第六版（英文版） 作者： Abraham Silberschatz (Yale University) Henry F. Korth (Lehigh University) S. Sudarshan (Indian Institute of Technology, Bombay) 本书目录： Chapter 1 Introduction 1.1 Database-System Applications 1 1.2 Purpose of Database Systems 3 1.3 View of Data 6 1.4 Database Languages 9 1.5 Relational Databases 12 1.6 Database Design 15 1.7 Data Storage and Querying 20 1.8 Transaction Management 22 1.9 Database Architecture 23 1.10 Data Mining and Information Retrieval 25 1.11 Specialty Databases 26 1.12 Database Users and Administrators 27 1.13 History of Database Systems 29 1.14 Summary 31 Exercises 33 Bibliographical Notes 35 Chapter 2 Introduction to the RelationalModel 2.1 Structure of Relational Databases 39 2.2 Database Schema 42 2.3 Keys 45 2.4 Schema Diagrams 46 2.5 Relational Query Languages 47 2.6 Relational Operations 48 2.7 Summary 52 Exercises 53 Bibliographical Notes 55 Chapter 3 Introduction to SQL 3.1 Overview of the SQL Query Language 57 3.2 SQL Data Definition 58 3.3 Basic Structure of SQL Queries 63 3.4 Additional Basic Operations 74 3.5 Set Operations 79 3.6 Null Values 83 3.7 Aggregate Functions 84 3.8 Nested Subqueries 90 3.9 Modification of the Database 98 3.10 Summary 104 Exercises 105 Bibliographical Notes 112 Chapter 4 Intermediate SQL 4.1 Join Expressions 113 4.2 Views 120 4.3 Transactions 127 4.4 Integrity Constraints 128 4.5 SQL Data Types and Schemas 136 4.6 Authorization 143 4.7 Summary 150 Exercises 152 Bibliographical Notes 156 Chapter 5 Advanced SQL 5.1 Accessing SQL From a Programming Language 157 5.2 Functions and Procedures 173 5.3 Triggers 180 5.4 Recursive Queries 187 5.5 Advanced Aggregation Features 192 5.6 OLAP 197 5.7 Summary 209 Exercises 211 Bibliographical Notes 216 Chapter 6 Formal Relational Query Languages 6.1 The Relational Algebra 217 6.2 The Tuple Relational Calculus 239 6.3 The Domain Relational Calculus 245 6.4 Summary 248 Exercises 249 Bibliographical Notes 254 Chapter 7 Database Design and the E-R Model 7.1 Overview of the Design Process 259 7.2 The Entity-Relationship Model 262 7.3 Constraints 269 7.4 Removing Redundant Attributes in Entity Sets 272 7.5 Entity-Relationship Diagrams 274 7.6 Reduction to Relational Schemas 283 7.7 Entity-Relationship Design Issues 290 7.8 Extended E-R Features 295 7.9 Alternative Notations for Modeling Data 304 7.10 Other Aspects of Database Design 310 7.11 Summary 313 Exercises 315 Bibliographical Notes 321 Chapter 8 Relational Database Design 8.1 Features of Good Relational Designs 323 8.2 Atomic Domains and First Normal Form 327 8.3 Decomposition Using Functional Dependencies 329 8.4 Functional-Dependency Theory 338 8.5 Algorithms for Decomposition 348 8.6 Decomposition Using Multivalued Dependencies 355 8.7 More Normal Forms 360 8.8 Database-Design Process 361 8.9 Modeling Temporal Data 364 8.10 Summary 367 Exercises 368 Bibliographical Notes 374 Chapter 9 Application Design and Development 9.1 Application Programs and User Interfaces 375 9.2 Web Fundamentals 377 9.3 Servlets and JSP 383 9.4 Application Architectures 391 9.5 Rapid Application Development 396 9.6 Application Performance 400 9.7 Application Security 402 9.8 Encryption and Its Applications 411 9.9 Summary 417 Exercises 419 Bibliographical Notes 426 Chapter 10 Storage and File Structure 10.1 Overview of Physical Storage Media 429 10.2 Magnetic Disk and Flash Storage 432 10.3 RAID 441 10.4 Tertiary Storage 449 10.5 File Organization 451 10.6 Organization of Records in Files 457 10.7 Data-Dictionary Storage 462 10.8 Database Buffer 464 10.9 Summary 468 Exercises 470 Bibliographical Notes 473 Chapter 11 Indexing and Hashing 11.1 Basic Concepts 475 11.2 Ordered Indices 476 11.3 B+-Tree Index Files 485 11.4 B+-Tree Extensions 500 11.5 Multiple-Key Access 506 11.6 Static Hashing 509 11.7 Dynamic Hashing 515 11.8 Comparison of Ordered Indexing and Hashing 523 11.9 Bitmap Indices 524 11.10 Index Definition in SQL 528 11.11 Summary 529 Exercises 532 Bibliographical Notes 536 Chapter 12 Query Processing 12.1 Overview 537 12.2 Measures of Query Cost 540 12.3 Selection Operation 541 12.4 Sorting 546 12.5 Join Operation 549 12.6 Other Operations 563 12.7 Evaluation of Expressions 567 12.8 Summary 572 Exercises 574 Bibliographical Notes 577 Chapter 13 Query Optimization 13.1 Overview 579 13.2 Transformation of Relational Expressions 582 13.3 Estimating Statistics of Expression Results 590 13.4 Choice of Evaluation Plans 598 13.5 Materialized Views 607 13.6 Advanced Topics in Query Optimization 612 13.7 Summary 615 Exercises 617 Bibliographical Notes 622 Chapter 14 Transactions 14.1 Transaction Concept 627 14.2 A Simple Transaction Model 629 14.3 Storage Structure 632 14.4 Transaction Atomicity and Durability 633 14.5 Transaction Isolation 635 14.6 Serializability 641 14.7 Transaction Isolation and Atomicity 646 14.8 Transaction Isolation Levels 648 14.9 Implementation of Isolation Levels 650 14.10 Transactions as SQL Statements 653 14.11 Summary 655 Exercises 657 Bibliographical Notes 660 Chapter 15 Concurrency Control 15.1 Lock-Based Protocols 661 15.2 Deadlock Handling 674 15.3 Multiple Granularity 679 15.4 Timestamp-Based Protocols 682 15.5 Validation-Based Protocols 686 15.6 Multiversion Schemes 689 15.7 Snapshot Isolation 692 15.8 Insert Operations, Delete Operations, and Predicate Reads 697 15.9 Weak Levels of Consistency in Practice 701 15.10 Concurrency in Index Structures 704 15.11 Summary 708 Exercises 712 Bibliographical Notes 718 Chapter 16 Recovery System 16.1 Failure Classification 721 16.2 Storage 722 16.3 Recovery and Atomicity 726 16.4 Recovery Algorithm 735 16.5 Buffer Management 738 16.6 Failure with Loss of Nonvolatile Storage 743 16.7 Early Lock Release and Logical Undo Operations 744 16.8 ARIES 750 16.9 Remote Backup Systems 756 16.10 Summary 759 Exercises 762 Bibliographical Notes 766 Chapter 17 Database-System Architectures 17.1 Centralized and Client–Server Architectures 769 17.2 Server System Architectures 772 17.3 Parallel Systems 777 17.4 Distributed Systems 784 17.5 Network Types 788 17.6 Summary 791 Exercises 793 Bibliographical Notes 794 Chapter 18 Parallel Databases 18.1 Introduction 797 18.2 I/O Parallelism 798 18.3 Interquery Parallelism 802 18.4 Intraquery Parallelism 803 18.5 Intraoperation Parallelism 804 18.6 Interoperation Parallelism 813 18.7 Query Optimization 814 18.8 Design of Parallel Systems 815 18.9 Parallelism on Multicore Processors 817 18.10 Summary 819 Exercises 821 Bibliographical Notes 824 Chapter 19 Distributed Databases 19.1 Homogeneous and Heterogeneous Databases 825 19.2 Distributed Data Storage 826 19.3 Distributed Transactions 830 19.4 Commit Protocols 832 19.5 Concurrency Control in Distributed Databases 839 19.6 Availability 847 19.7 Distributed Query Processing 854 19.8 Heterogeneous Distributed Databases 857 19.9 Cloud-Based Databases 861 19.10 Directory Systems 870 19.11 Summary 875 Exercises 879 Bibliographical Notes 883 Chapter 20 DataWarehousing andMining 20.1 Decision-Support Systems 887 20.2 DataWarehousing 889 20.3 Data Mining 893 20.4 Classification 894 20.5 Association Rules 904 20.6 Other Types of Associations 906 20.7 Clustering 907 20.8 Other Forms of Data Mining 908 20.9 Summary 909 Exercises 911 Bibliographical Notes 914 Chapter 21 Information Retrieval 21.1 Overview 915 21.2 Relevance Ranking Using Terms 917 21.3 Relevance Using Hyperlinks 920 21.4 Synonyms, Homonyms, and Ontologies 925 21.5 Indexing of Documents 927 21.6 Measuring Retrieval Effectiveness 929 21.7 Crawling and Indexing the Web 930 21.8 Information Retrieval: Beyond Ranking of Pages 931 21.9 Directories and Categories 935 21.10 Summary 937 Exercises 939 Bibliographical Notes 941 Chapter 22 Object-Based Databases 22.1 Overview 945 22.2 Complex Data Types 946 22.3 Structured Types and Inheritance in SQL 949 22.4 Table Inheritance 954 22.5 Array and Multiset Types in SQL 956 22.6 Object-Identity and Reference Types in SQL 961 22.7 Implementing O-R Features 963 22.8 Persistent Programming Languages 964 22.9 Object-Relational Mapping 973 22.10 Object-Oriented versus Object-Relational 973 22.11 Summary 975 Exercises 976 Bibliographical Notes 980 Chapter 23 XML 23.1 Motivation 981 23.2 Structure of XML Data 986 23.3 XML Document Schema 990 23.4 Querying and Transformation 998 23.5 Application Program Interfaces to XML 1008 23.6 Storage of XML Data 1009 23.7 XML Applications 1016 23.8 Summary 1019 Exercises 1021 Bibliographical Notes 1024 PART EIGHT ADVANCED TOPICS Chapter 24 Advanced Application Development 24.1 Performance Tuning 1029 24.2 Performance Benchmarks 1045 24.3 Other Issues in Application Development 1048 24.4 Standardization 1051 24.5 Summary 1056 Exercises 1057 Bibliographical Notes 1059 Chapter 25 Spatial and Temporal Data andMobility 25.1 Motivation 1061 25.2 Time in Databases 1062 25.3 Spatial and Geographic Data 1064 25.4 Multimedia Databases 1076 25.5 Mobility and Personal Databases 1079 25.6 Summary 1085 Exercises 1087 Bibliographical Notes 1089 Chapter 26 Advanced Transaction Processing 26.1 Transaction-Processing Monitors 1091 26.2 TransactionalWorkflows 1096 26.3 E-Commerce 1102 26.4 Main-Memory Databases 1105 26.5 Real-Time Transaction Systems 1108 26.6 Long-Duration Transactions 1109 26.7 Summary 1115 Exercises 1117 Bibliographical Notes 1119 Chapter 27 PostgreSQL 27.1 Introduction 1123 27.2 User Interfaces 1124 27.3 SQL Variations and Extensions 1126 27.4 Transaction Management in PostgreSQL 1137 27.5 Storage and Indexing 1146 27.6 Query Processing and Optimization 1151 27.7 System Architecture 1154 Bibliographical Notes 1155 Chapter 28 Oracle 28.1 Database Design and Querying Tools 1157 28.2 SQL Variations and Extensions 1158 28.3 Storage and Indexing 1162 28.4 Query Processing and Optimization 1172 28.5 Concurrency Control and Recovery 1180 28.6 System Architecture 1183 28.7 Replication, Distribution, and External Data 1188 28.8 Database Administration Tools 1189 28.9 Data Mining 1191 Bibliographical Notes 1191 Chapter 29 IBM DB2 Universal Database 29.1 Overview 1193 29.2 Database-Design Tools 1194 29.3 SQL Variations and Extensions 1195 29.4 Storage and Indexing 1200 29.5 Multidimensional Clustering 1203 29.6 Query Processing and Optimization 1207 29.7 Materialized Query Tables 1212 29.8 Autonomic Features in DB2 1214 29.9 Tools and Utilities 1215 29.10 Concurrency Control and Recovery 1217 29.11 System Architecture 1219 29.12 Replication, Distribution, and External Data 1220 29.13 Business Intelligence Features 1221 Bibliographical Notes 1222 Chapter 30 Microsoft SQL Server 30.1 Management, Design, and Querying Tools 1223 30.2 SQL Variations and Extensions 1228 30.3 Storage and Indexing 1233 30.4 Query Processing and Optimization 1236 30.5 Concurrency and Recovery 1241 30.6 System Architecture 1246 30.7 Data Access 1248 30.8 Distributed Heterogeneous Query Processing 1250 30.9 Replication 1251 30.10 Server Programming in .NET 1253 30.11 XML Support 1258 30.12 SQL Server Service Broker 1261 30.13 Business Intelligence 1263 Bibliographical Notes 1267

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