范式与库表设计

好的表结构是性能与可维护性的地基。设计阶段多花一小时，往往能省下上线后的无数次迁移。本章讲清从 ER 建模到落地建表的完整过程。

设计流程

需求分析：梳理实体（名词）与关系（动词），明确查询模式。
概念建模：画 ER 图，确定实体、属性与基数（1:1、1:N、M:N）。
逻辑设计：转成关系表，定义主键、外键与约束。
规范化：按范式消除冗余，再按性能需要适度反范式。
物理设计：选择字段类型、字符集、分区与索引。

三大范式

范式	要求	消除的问题
第一范式 1NF	每列原子、不可再分	重复组、逗号拼接的列表
第二范式 2NF	非主属性完全依赖主键	部分依赖（联合主键场景）
第三范式 3NF	非主属性不传递依赖	冗余的派生列

-- 违反 3NF：city_code 依赖 city，而 city 依赖 id（传递依赖）
-- 拆分为独立表消除冗余
CREATE TABLE cities (
    code VARCHAR(8) PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(64) NOT NULL
);

CREATE TABLE users (
    id        BIGINT PRIMARY KEY,
    name      VARCHAR(64) NOT NULL,
    city_code VARCHAR(8)  NOT NULL REFERENCES cities (code)
);

反范式：为查询而冗余

范式减少写入异常，但会带来更多连接，影响读性能。读多写少的场景常有意冗余：

订单表冗余 user_name，避免每次列表查询都连接用户表。
统计表冗余 order_count，用触发器或异步任务维护。
宽表冗余维度字段，服务于 OLAP 分析。

Tip

反范式的前提是有明确的维护策略：冗余字段由谁在何时更新？若无法保证一致性，宁可不冗余。工程上常见「以范式为底，以反范式为性能补丁」。

主键选型

方案	优点	缺点
自增 BIGINT	有序、紧凑、索引友好	暴露业务量、分库分表易冲突
UUID	全局唯一、可客户端生成	随机写入导致页分裂、占用大
雪花 ID	趋势递增、全局唯一	依赖时钟、实现稍复杂

Warning

随机主键（如 UUID v4）在 InnoDB 中会造成页分裂与空间碎片，显著降低写入性能。需要分布式唯一 ID 时，优先选择趋势递增的雪花类 ID，或使用有序 UUID（如 ULID/UUIDv7）。

字段与类型

够用就好：能用 INT 别用 BIGINT，能用 VARCHAR(n) 别用 TEXT（需权衡）。
金额用 DECIMAL：FLOAT/DOUBLE 存在精度误差，不可用于金额。
时间用 TIMESTAMP/DATETIME：统一时区约定（推荐存 UTC）。
状态用 TINYINT + 注释：比字符串省空间、比较快。
布尔用 TINYINT(1)（MySQL）或原生 BOOLEAN（PostgreSQL）。
避免 NULL 泛滥：NULL 参与索引与比较时有特殊语义，能设默认值就设。

CREATE TABLE payments (
    id         BIGINT        PRIMARY KEY,
    order_id   BIGINT        NOT NULL,
    amount     DECIMAL(12,2) NOT NULL,          -- 金额用定点数
    currency   CHAR(3)       NOT NULL DEFAULT 'CNY',
    status     TINYINT       NOT NULL DEFAULT 0, -- 0 待支付 1 成功 2 失败
    created_at TIMESTAMP     NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

关系基数与中间表

多对多关系需要中间表（关联表），并常在其上附加关系属性：

CREATE TABLE user_roles (
    user_id    BIGINT NOT NULL,
    role_id    BIGINT NOT NULL,
    granted_at TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, -- 关系属性
    PRIMARY KEY (user_id, role_id)
);

小结

先规范化消除冗余，再按查询模式适度反范式，并明确一致性维护策略。
主键优先趋势递增；避免随机主键带来的写入放大。
类型选择「够用、精确、有默认值」；金额用 DECIMAL，时间统一 UTC。
多对多用中间表，并把关系自身的属性放在中间表上。

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