试述数据库系统中数据抽象的三级模式(什么是模式,外模式,内模式)??

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成的。

（1）模式 模式也称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。

模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。

（2）外模式 外模式也称用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。应用程序都是和外模式打交道的。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据对他们是不可见的。

（3）内模式 内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例如，记录的存储方式是顺序结构存储还是B树结构存储；索引按什么方式组织；数据是否压缩，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。

2. 数据库的二级映像功能与数据独立性 为了能够在内部实现数据库的三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像。

（1）外模式／模式映像 对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。 当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。

（2）模式／内模式映像 数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式／内模式映像是惟一的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必修改。保证了数据与程序的物理独立性。

在数据库的三级模式结构中，数据库模式即全局逻辑结构是数据库的中心与关键，它独立于数据库的其他层次。因此，涉及数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑结构。

首先，代码规划必须规范，即整个系统使用同一个数据对象实例，并且使用同一个较好的数据库抽象层。如果有一天用户要求将Oracle切换到MySQL，则只需要改变系统的配置文件即可。

在当今工业领域中，每个数据库开发商如微软、Oracle、MySQL，都有自己的一套SQL标准，它们声称是按照ANSI SQL92标准而增加自己的特性，以达到垄断或占领市场的目的。

优秀的数据库抽象层，会根据我们使用的数据库自动调整一些SQL性能。当没有使用数据库本身特定的特性时，就不必更改太多的数据库连接和数据库SQL查询。

使用数据库抽象层的其他好处是：其性质、概念简化了复杂的任务。因此，我们不必学习某个数据库系统的全新特性，而只用一个标准的抽象层的代码特性即可。

虽然这是一种理想化，但随着技术的发展，相信数据库抽象层会为我们做更多的事。

使用PHP进行不同的数据库系统开发，这些系统很不相同，而许多数据库抽象层在PHP的层次有所不同，但彼此使用方法相当，它的发展无疑会提高开发效率。

请看图17-1，观察有数据抽象层和没有数据抽象层的区别。

数据库抽象层的主要性能指标是速度，由于数据库抽象层是额外的代码层，因为面向不同的架构与体系，因此有的效率较高，有的则相对比较慢些。

如Metabase是PHP中较慢的一个数据抽象层，它使用C语言编写，因为它的设计与可移植性最高，而PDO和ADODB是当今世界最快的数据库抽象类。

图17-1

如果您非常关注系统的效率和性能，则可以按自己的基准，设置模拟环境，编写代码，测试每个数据库抽象层（类）的性能。

用数据库抽象层，意味着当从一个数据库系统向另一个数据库系统迁移时，几乎不用更改太多的程序代码，如将MS SQL Server迁移到MySQL。

因为数据库产品的多样性，导致了在系统应用开发时多样化和复杂化的现象，所以人们希望将访问、管理数据库的功能抽象出来，作为一个可以独立于各数据库产品的中间代理，它位于数据层和应用层之间，使得开发者有更多的精力关注系统业务逻辑的实现，而不必花费太多的时间在访问不同的数据库上下功夫，这就是数据抽象层的功效。它定义了一些访问和管理多种数据库的接口，开发者可以使用这些接口方便的访问不同厂商的数据库。例如，ADO就是个很好的例子。

---