實體關聯性模型圖 ER/EER Diagram

2021 iThome 鐵人賽

DAY 13

自我挑戰組

後端工程師與圖的修練系列第 13 篇

13th鐵人賽資料庫 mysql

Mac Taylor

2021-09-23 20:29:52

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ER Diagram (Entity Relationship Model) 是一個非常熱門的資料庫圖形，這篇文章會介紹兩大軟體呈現的 ER 圖形以及非物理資料庫的 ER 圖, EER 圖區別。

區分兩者名詞的不同:
ER 圖: Entity Relationship (實體關聯性模型)
EER 圖: Enhanced Entity Relationship (增強實體關聯性模型)

首先，要先介紹 wiki [1] 上的 ER 圖怎麼看，請見下圖:

上圖對照畫葫蘆的方式，告訴你圖片中有幾種重要的元素: 屬性、實體、關聯性、關聯線。

對照資料庫的方式描述什麼是屬性、實體，其實就等同於作曲家資料表的屬性:

CREATE TABLE 作曲家 (
    id INT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, -- 在 PostgreSQL ，型別直接用 SERIAL 代替 AUTO_INCREMENT
    name VARCHAR(255) NOT NULL, 
    age INT NOT NULL,
    nationally VARCHAR(255) NOT NULL
);

關聯性則是在描述一個邏輯，也可以是業務邏輯，比方說作曲家使用【寫作】這個關聯性，產生音樂資料表中的資料。

關聯線則不會那麼簡單的介紹了，上圖中其實是用通用且含糊 (general) 的劃線法帶過了實體和關聯性的畫法。

關聯線，表示著透過關聯這個東西的映射帶出的結果，比方說在 Wiki 版圖中，他是這樣表示一個角色有(has) 一個帳號，包含 (contains) 在一個區域中。

其中: 有、包含就是一種關聯，而為什麼我會知道是角色有(has) 一個帳號、角色包含(contains) 在一個區域，這是因為這條線寫明了:

用讀法來了解的話，從左至右讀:
角色 n 個，有包含 1 個區域；帳號一個，有 n 個角色。

從右至左讀:
1 個區域，包含 n 個角色；每一個角色 (角色 n 個)，有一個所屬帳號。

聽起來合理，但到底有幾種關聯法，其實只有 3 種:

1 對 1 (1-1)
多對 1 (1-many, many-1)
多對多 (many-to-many)

數學的來看，其實這些都是函數的映射關係:

1 對 1

1 對 1 關聯是最常見的關聯方法，舉個例子像是: 1 個公民有 1 個身分證，你不可能有兩個身分，這就是絕對的一對一關聯。

多對 1

多對一是先後順序的差別以外，其實也是資料庫設計的差別，這樣的資料中，舉一個例子就是訂單與訂單分期，一筆訂單可以有很多筆分期，每一筆分期都只有一筆訂單，而且是屬於一筆訂單。 (訂單集合就是 A，分期集合就是 B。)

多對多

多對多的映射要怎麼看? 多對多的關聯性，必須要透過再加上一個 C ，來協助映射 A, B 的內容，通常是 A,B 不直接有關係，但可以透過 C 讓他們有關係。

比方說，你有一堆分類和一堆文章，你要透過 Hashtag 來幫每篇文章加上很多個分類，Hashtag 就是 C，他就記錄了一篇文章(A) 有哪些分類 (B)，正反的來說都可以，一個分類有多個文章、一個文章有多個分類、多個文章有多個分類。

這三個關聯性，Wiki 的範例圖的表達方式，就是在關聯性上用 1, n, m 表示:

資料庫的關聯性

因為資料庫較制式化，所以資料庫的關聯的種類不多，比方說:

belongs_to (屬於) (資料庫的 foreign key)
Has one (有一個) (不在資料庫畫圖，你可以在軟體定義 ORM Relation)
Has many (有許多個) (不在資料庫畫圖，你可以在軟體定義 ORM Relation)

*多對多需要建立一個新的 Many-to-Many Table，然後使用 has many 就可以做到。 (這需要一張新的 table)

將 Entity 指向到一個關聯性再指出去，這個圖表不會在下方要介紹的兩個資料庫軟體提供的圖表中發生，但你可以把關聯性寫在軟體 ORM (或是像是: 抽象資料庫框架 (Ecto)) 中，這並不像最上方介紹的圖表一樣可以填上各種不同的關聯性，比方說: 提供、包含…etc 等等，若希望定義非制式關聯，應該採用表達概念這個策略來繪製圖表。

簡單來說，在資料庫 Diagram 圖中，關聯性直接被話語: 1對1、多對多、1對多、多對1 涵蓋過去，並不會多解釋事務關聯，而是只會表達資料關聯。

使用 Dbeaver 這個軟體，直接打開任何 Table 上面的 Tab 就可以切換到 ER Diagram 這個視窗:

基本上，屬性跟 Entity 都沒什麼好提的，不一樣的地方在於資料關聯畫法不一樣，以及 Dbeaver 圖表上是寫 EER Diagram。

官方文件 [8] 寫得很清楚，在最後面提到了 Relationship Notation (關係符號) 畫法:

這個作畫法是根據 IDEF1x 標準製作的 [9],[10]。

使用 MySQL Workbench 這個軟體，可以到 Reverse Engineer 去導出一張 Diagram，然後你可以在上面作畫:

基本上，屬性跟 Entity 都沒什麼好提的，不一樣的地方在於資料關聯畫法不一樣，以及 MySQL Workbench 圖表上是寫 EER Diagram。

而關聯性的畫法，在 MySQL Workbench 其實可以挑選 [14]，挑選方式是使用選單的 Model -> Relationship Notation:

Crow's Foot(IE)
Classic
Connect to Columns
UML
IDEF1X

預設的畫法 IE 還是可以參考下方的表示方式 [12]:

以及在 [11] 這個文章中有稍微對比了一下 IDEF1X 跟 IE 畫法對照。

兩個資料庫提供的 ER Diagram 不同，MySQL Workbench 給的是 EER Diagram，所以下方來描述一下 EER Diagram。

EER Diagram 是 ER Diagram 的升級版，對於 [17][22] 的描述方式，從原本的 ERD 中多了 4 個元素:

Aggregation - Attribute or relationship inheritances (聚合 - 屬性/關聯性的繼承)
Category or union types (分類或是 UNION 的型別)
Specialization and generalization (專一化及泛化)
Subtypes and supertypes (Subclasses and superclasses) (子型別、超型別(父型別)，有時稱: 子類別、超類別(父類別))

但是這四個元素並非圖形定義，而是對於 ER 概念的增強 (或者稱為 ERD 正規化的方法)，要開始設計 EERD 之前，你至少需要一個完整的 ERD 圖表，才開始做這相關的規劃: