反规范技术及其优势与管理方法

数据库中的数据规范化的优点是减少了数据冗余，节约了存储空间，相应逻辑和物理的I/O次数减少，同时加快了增、删、改的速度，但是对完全规范的数据库查询，通常需要更多的连接操作，从而影响查询的速度。因此，有时为了提高某些查询或应用的性能而破坏规范规则，即反规范。

1.反规范的好处

是否规范化的程度越高越好？这要根据需要来决定，因为“分离”越深，产生的关系越多，关系过多，连接操作越频繁，而连接操作是最费时间的，特别对以查询为主的数据库应用来说，频繁的连接会影响查询速度。所以，关系有时故意保留成非规范化的，或者规范化以后又反规范了，这样做通常是为了改进性能。

例如：账户系统中的“账户”表B－TB01，它的列busi－balance（企业账户的总余额）就违反规范，其中的值可以通过下面的查询获得：select busi－code，sum（acc－balance）fromB－TB06group by busi－code如果B－TB01中没有该列，若想获得busi－name（企业名称）和企业账户的总余额，则需要做连接操作：select busi－name，sum（acc－balance）from B－TB01，B－TB06where B－TB01.busi－code=B－TB06.busi－codegroup by busi－code如果经常做这种查询，则就有必要在B－TB01中加入列busi－balance，相应的代价则是必须在表B－TB06上创建增、删、改的触发器来维护B－TB01表上busi－balance列的值。类似的情况在决策支持系统中经常发生。

反规范的好处是降低连接操作的需求、降低外码和索引的数目，还可能减少表的数目，相应带来的问题是可能出现数据的完整性问题。加快查询速度，但会降低修改速度。因此决定做反规范时，一定要权衡利弊，仔细分析应用的数据存取需求和实际的性能特点，好的索引和其他方法经常能够解决性能问题，而不必采用反规范这种方法。

2.常用的反规范技术

在进行反规范操作之前，要充分考虑数据的存取需求、常用表的大小、一些特殊的计算（例如合计）、数据的物理存储位置等。常用的反规范技术有增加冗余列、增加派生列、重新组表和分割表。

（1）增加冗余列

增加冗余列是指在多个表中具有相同的列，它常用来在查询时避免连接操作。

例如：如果经常检索一门课的任课教师姓名，则需要做class和teacher表的连接查询：

select class－name，teacher－namefromclass，teacherwhereclass.teacher－no=teacher.teacher－no这样的话就可以在class表中增加一列teacher－name就不需要连接操作了。增加冗余列可以在查询时避免连接操作，但它需要更多的磁盘空间，同时增加表维护的工作量。

（2）增加派生列(www.xing528.com)

增加派生列指增加的列来自其他表中的数据，由它们计算生成。它的作用是在查询时减少连接操作，避免使用集函数。例如前面所讲的账户系统中的表B－TB01的列busi－balance就是派生列。派生列也具有与冗余列同样的缺点。

（3）重新组表

重新组表指如果许多用户需要查看两个表连接出来的结果数据，则把这两个表重新组成一个表来减少连接而提高性能。例如，用户经常需要同时查看课程号，课程名称，任课教师号，任课教师姓名，则可把表class（class－no，class－name，teacher－no）和表teacher（teacher－no，teacher－name）合并成一个表class（class－no，class－name，teacher－no，teacher－name）。这样可提高性能，但需要更多的磁盘空间，同时也损失了数据在概念上的独立性。

（4）分割表

有时对表做分割可以提高性能。表分割有两种方式：

①水平分割：根据一列或多列数据的值把数据行放到两个独立的表中。水平分割通常在下面的情况下使用：A表很大，分割后可以降低在查询时需要读的数据和索引的页数，同时也降低了索引的层数，提高查询速度。B表中的数据本来就有独立性，例如表中分别记录各个地区的数据或不同时期的数据，特别是有些数据常用，而另外一些数据不常用。C需要把数据存放到多个介质上。

例如法规表law就可以分成两个表active－law和inactive－law。activea－authors表中的内容是正生效的法规，是经常使用的，而inactive－law表则使已经作废的法规，不常被查询。水平分割会给应用增加复杂度，它通常在查询时需要多个表名，查询所有数据需要union操作。在许多数据库应用中，这种复杂性会超过它带来的优点，因为只要索引关键字不大，则在索引用于查询时，表中增加两到三倍数据量，查询时也就增加读一个索引层的磁盘次数。

②垂直分割：把主码和一些列放到一个表，然后把主码和另外的列放到另一个表中。如果一个表中某些列常用，而另外一些列不常用，则可以采用垂直分割，另外垂直分割可以使得数据行变小，一个数据页就能存放更多的数据，在查询时就会减少I/O次数。其缺点是需要管理冗余列，查询所有数据需要join操作。（3）反规范技术需要维护数据的完整性

无论使用何种反规范技术，都需要一定的管理来维护数据的完整性，常用的方法是批处理维护、应用逻辑和触发器。批处理维护是指对复制列或派生列的修改积累一定的时间后，运行一批处理作业或存储过程对复制或派生列进行修改，这只能在对实时性要求不高的情况下使用。数据的完整性也可由应用逻辑来实现，这就要求必须在同一事务中对所有涉及的表进行增、删、改操作。用应用逻辑来实现数据的完整性风险较大，因为同一逻辑必须在所有的应用中使用和维护，容易遗漏，特别是在需求变化时，不易于维护。另一种方式就是使用触发器，对数据的任何修改立即触发对复制列或派生列的相应修改。触发器是实时的，而且相应的处理逻辑只在一个地方出现，易于维护。一般来说，是解决这类问题的最好的办法。

数据库的反规范设计可以提高查询性能。常用的反规范技术有增加冗余列、增加派生列、重新组表和分割表。但反规范技术需要维护数据的完整性。因此在做反规范时，一定要权衡利弊，仔细分析应用的数据存取需求和实际的性能特点。