数据独立性

2025年6月3日 | 阅读 6 分钟

数据独立性可以使用三层模式体系结构来解释。
数据独立性是指能够在不改变数据库系统下一更高层模式的情况下修改某一层模式的特性。

数据独立性有两种类型

逻辑数据独立性
物理数据独立性

1. 逻辑数据独立性

逻辑数据独立性是指能够在不改变外部模式的情况下改变概念模式的特性。
逻辑数据独立性用于将外部层与概念视图分离。
如果我们在数据的概念视图中进行任何更改，则数据的用户视图将不受影响。
逻辑数据独立性发生在用户界面层。
您可能需要修改概念模式以扩展数据库（通过添加更多实体、属性等）或缩小数据库（通过删除实体、属性等），但现有的模式不会改变。
通过外部层和概念层之间的映射来吸收更改。 例如：考虑下表

在上面的例子中，很明显，如果在概念视图中将 SALARY 等新字段插入到 EMPLOYEE 表中，它不会影响用户从表中选择 Ename 和 ID 字段的外部视图。更改将通过外部视图和概念视图之间的映射以及视图定义来吸收。即使概念模式发生变化，引用外部视图的应用程序也必须继续工作。在支持逻辑独立性的 DBMS 中，只需要更改视图定义和映射。如果我们在概念级别对约束进行更改，那么这些更改也不会影响外部视图或应用程序。但是，并非概念视图中的所有更改都可以通过调整映射来吸收。某些更改，例如删除概念视图字段 (Ename)，可能需要更改外部视图和使用外部视图的应用程序。

2. 物理数据独立性

物理数据独立性可以定义为在不改变概念模式的情况下改变内部模式的能力。
如果我们在数据库系统服务器的存储大小中进行任何更改，则数据库的概念结构将不受影响。
物理数据独立性用于将概念层与内部层分离。
物理数据独立性发生在逻辑接口层。
例如
- 为提高性能而向表中添加新索引。
- 当不再需要现有索引时将其删除。

上述更改将影响现有的概念模式。更改将通过概念层和内部层之间的映射来吸收。

图：数据独立性

上图显示了三层数据架构中各层之间的数据独立性。

为什么需要数据独立性？

传统系统的数据独立性水平非常低，这意味着数据结构的一个小改动（例如，在记录结构中添加或删除一个字段）通常需要对多个程序进行更改。这些更改将影响

数据在特定存储介质上的位置。
数据是否具有特定的存储格式（二进制、压缩）
字段按照某些规则进行编码。
以特定方式存储文件记录。

因此，通过引入多层架构，每层代表一个抽象层，使数据独立，否则，如果数据被大型数据库系统中数百个应用程序使用，数据库结构中的一个小改动可能导致重写所有应用程序，这可能非常耗时且昂贵。