數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式

數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認的標準結(jié)構(gòu)是三級模式結(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)庫的邏輯獨立性和物理獨立性。用戶級對應外模式，概念級對應模式，物理級對應內(nèi)模式，使不同級別的用戶對數(shù)據(jù)庫形成不同的視圖。所謂視圖，就是指觀察、認識和理解數(shù)據(jù)的范圍、角度和方法，是數(shù)據(jù)庫在用戶“眼中“的反映，很顯然，不同層次（級別）用戶所“看到”的數(shù)據(jù)庫是不相同的。

1、模式

模式又稱概念模式或邏輯模式，對應于概念級。它是由數(shù)據(jù)庫設計者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(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，對應于用戶級。它是某個或某幾個用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是從模式導出的一個子集，包含模式中允許特定用戶使用的那部分數(shù)據(jù)。用戶可以通過外模式描述語言來描述、定義對應于用戶的數(shù)據(jù)記錄（外模式），也可以利用數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage，DML）對這些數(shù)據(jù)記錄進行。外模式反映了數(shù)據(jù)庫的用戶觀。

3、內(nèi)模式

內(nèi)模式又稱存儲模式，對應于物理級，它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的存儲方式和物理結(jié)構(gòu)，對應著實際存儲在外存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。內(nèi)模式由內(nèi)模式描述語言來描述、定義，它是數(shù)據(jù)庫的存儲觀。

在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，只有唯一的數(shù)據(jù)庫，因而作為定義、描述數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式和定義、描述數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的模式，也是唯一的，但建立在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上的應用則是非常廣泛、多樣的，所以對應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用視圖根據(jù)外模式進行數(shù)據(jù)操作，通過外模式一模式映射，定義和建立某個外模式與模式間的對應關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來，當模式發(fā)生改變時，只要改變其映射，就可以使外模式保持不變，對應的應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）與存儲結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）間的對應關(guān)系，當數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，只需改變模式一內(nèi)模式映射，就能保持模式不變，因此應用程序也可以保持不變。

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

當數(shù)據(jù)庫模式發(fā)生變化時，例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(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外模式不變。應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與應用程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。