使用数据库的好处

使用独立文件管理数据可能导致一些重大问题，例如信息查找困难、意外重复以及更新不同步导致的数据不一致。尝试协调多用户或应用程序的访问会变得一团糟。数据库，由数据库管理系统（DBMS）管理，提供了一种更加结构化和可靠的方式。下面将介绍它们相较于基本文件存储所具备的优势。

控制冗余

在基于文件的系统中，同一份信息（比如客户地址）常常被存储在多个独立文件中。如果地址发生改变，您需要找到并更新所有包含该信息的独立文件。即使只遗漏一次更新，也会导致数据不一致。

数据库的设计目的就是尽量减少这种数据重复，也就是我们常说的冗余。在关系型数据库中（我们会在下一章中详细介绍），信息通常只在指定的表中存储一次。数据库中需要这些信息的其他部分可以简单地引用或链接到它，而不是存储自己的副本。这种做法不仅节省存储空间，更重要的是，它让更新变得简单得多，也更不容易出错。在一个中心位置更改地址，所有引用该地址的地方都会自动使用更新后的信息。

维护数据完整性和一致性

除了处理冗余，数据库还擅长通过被称为约束的规则来确保数据的整体质量和正确性。想象一下，尝试在文件中存储产品订单，却没有指定产品ID，或者输入了无效的日期格式。文件系统通常无法阻止这类错误。

A DBMS，然而，允许您定义关于所存储数据的规则。例如：

• 您可以指定product_id列不能为空。
• 您可以定义order_date列必须包含有效的日期格式。
• 您可以确保每个订单都必须关联一个有效、已存在的客户ID。

DBMS会主动执行这些规则。如果您尝试以违反约束的方式插入或更新数据，DBMS将拒绝该操作，从而阻止不正确或不一致的数据进入系统。这种对数据完整性的强制执行对于构建可靠应用程序而言极为重要。

实现高效数据访问

在多个文本文件或电子表格中查找特定信息可能既缓慢又低效。您可能需要打开多个文件并手动查找，或者依赖于未经结构化数据优化的基本操作系统搜索工具。

数据库使用复杂的索引和查询技术，即使面对非常大的数据集也能极快地检索数据。使用像SQL（结构化查询语言）这样的查询语言，您可以提出复杂的问题，例如“显示上个月在加利福尼亚州订购了产品X的所有客户”，并迅速获得结果。DBMS会找出最有效的方式来查找并返回您请求的数据，而您无需了解数据是如何或实际存储在哪里的底层细节。

支持并发访问

当多个用户或应用程序需要同时读写数据时会发生什么？对于简单的文件来说，这是一个很大的挑战。如果两个用户同时尝试更新同一个文件，一个用户的更改可能会覆盖另一个用户的，导致数据丢失或损坏。通常，系统会采取锁定整个文件的方式，阻止其他用户在一名用户进行更改时访问文件，这可能非常低效。

A DBMS是专门设计来管理并发的。它使用复杂的算法允许多个用户或应用程序同时访问甚至修改数据，同时确保操作不会以有害方式相互干扰。它管理事务，确保一系列相关更改要么全部成功完成，要么全部不完成，即使在高负载下也能保持数据一致性。

增强数据安全性

保护存储在独立文件中的敏感信息通常依赖于基本的操作系统权限，但这可能不够精细。您可能可以控制谁可以读取或写入整个文件，但无法控制该文件内的特定信息片段。

数据库提供了更精细的安全机制。DBMS允许管理员为不同的用户或角色定义特定权限。例如，您可以授予用户查看客户姓名和电子邮件的权限，但不能查看其支付信息，即使所有这些数据都位于同一个表中。您可以控制谁有权读取数据、插入新数据、更新现有数据或删除数据，通常可以精确到单个表甚至列级别。

简化备份与恢复

如果您的数据分散在大量文件和文件夹中，实施可靠的备份和恢复策略可能会很复杂。您需要确保所有相关文件都得到一致备份，并且在硬件故障或意外删除后恢复数据可能是一个困难的手动过程。

大多数DBMS都包含内置工具或标准化程序，用于定期备份整个数据库。这些备份通常是特定时间点的数据一致性快照。如果发生故障，DBMS提供工具可以从最后一次已知的良好备份中恢复数据库，通常还带有恢复备份与故障点之间发生事务的机制。这大大提高了数据安全性并简化了灾难恢复。

总之，虽然文件系统适用于存储文档或媒体，但数据库为管理结构化信息提供了一种更优的解决方案。它们在减少冗余、强制数据完整性、实现高效访问、管理并发用户、保护数据以及简化备份与恢复方面提供了显著优点。正是这些优点使得数据库成为从简单网站到大型企业系统等无数应用程序的重要组成部分。