數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式

數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，它包括外模式、模式和內(nèi)模式，有效地組織、管理數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。用戶級(jí)對(duì)應(yīng)外模式，概念級(jí)對(duì)應(yīng)模式，物理級(jí)對(duì)應(yīng)內(nèi)模式，使不同級(jí)別的用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)形成不同的視圖。所謂視圖，就是指觀察、認(rèn)識(shí)和理解數(shù)據(jù)的范圍、角度和方法，是數(shù)據(jù)庫(kù)在用戶“眼中“的反映，很顯然，不同層次（級(jí)別）用戶所“看到”的數(shù)據(jù)庫(kù)是不相同的。

1、模式

模式又稱概念模式或邏輯模式，對(duì)應(yīng)于概念級(jí)。它是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖（全局視圖）。它是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)模式描述語言（DataDescriptionLanguage，DDL）來描述、定義的，體現(xiàn)、反映了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的整體觀。

2、外模式

外模式又稱子模式或用戶模式，對(duì)應(yīng)于用戶級(jí)。它是某個(gè)或某幾個(gè)用戶所看到的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是從模式導(dǎo)出的一個(gè)子集，包含模式中允許特定用戶使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。用戶可以通過外模式描述語言來描述、定義對(duì)應(yīng)于用戶的數(shù)據(jù)記錄（外模式），也可以利用數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage，DML）對(duì)這些數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行。外模式反映了數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶觀。

3、內(nèi)模式

內(nèi)模式又稱存儲(chǔ)模式，對(duì)應(yīng)于物理級(jí)，它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)最低一級(jí)的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫(kù)。內(nèi)模式由內(nèi)模式描述語言來描述、定義，它是數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)觀。

在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，只有唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)，因而作為定義、描述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式和定義、描述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)的模式，也是唯一的，但建立在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之上的應(yīng)用則是非常廣泛、多樣的，所以對(duì)應(yīng)的外模式不是唯一的，也不可能是唯一的。

從上圖中可以看到用戶應(yīng)用視圖根據(jù)外模式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過外模式一模式映射，定義和建立某個(gè)外模式與模式間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來，當(dāng)模式發(fā)生改變時(shí)，只要改變其映射，就可以使外模式保持不變，對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序也可保持不變；

另一方面，通過模式一內(nèi)模式映射，定義建立數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（模式）與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，只需改變模式一內(nèi)模式映射，就能保持模式不變，因此應(yīng)用程序也可以保持不變。

通過外模式-模式映射和模式-內(nèi)模式映射這兩個(gè)映射保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。

當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)模式發(fā)生變化時(shí)，例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中增加新的關(guān)系、改變關(guān)系的屬性數(shù)據(jù)類型等，可以調(diào)整外模式/模式間的映像關(guān)系，保證面向用戶的各個(gè)外模式不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。