数据库概论与 MySQL 环境

第 1 章 · 关系型数据库概论与 MySQL 8 环境搭建

本章目标：理解关系型数据库（RDBMS）核心概念（表、行、列、主键、外键）；在 Windows / macOS 上用 Docker Compose 启动 MySQL 8；掌握 mysql 客户端连接与基本操作；配置 utf8mb4 字符集与排序规则；能对比 SQL vs NoSQL 选型；在虚构项目 ~/go-learn/shop-db 中完成 shop_db 库初始化，为 ch02～ch06 纯 SQL 练习打基础。

学时建议：3～4 小时（含 Docker 安装 1 小时 + 跟练 2 小时）

前置：完成 go-dev ch01～ch03（Go 基础与 go mod）；了解 HTTP 与 JSON 即可。本章只教纯 SQL 与数据库设计，ORM 应用见 gin-web GORM；database/sql 系统讲解见 go-database ch08+；标准库 net/http 见 go-dev ch12；数据库入门见 go-database ch08。

1.1 场景说明：shop-db 为何需要 MySQL

贤紫优选 虚构商城的后端 API 部署在 https://api.example.com（教学引用，勿连真实生产）。商品、用户、订单等持久化数据存放在 MySQL 8 库 shop_db 中。你在本地目录 ~/go-learn/shop-db 搭建与线上一致的 Docker Compose 环境，用 mysql 客户端 或 Go database/sql 选修片段 验证连接。

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  C 端 / 运营后台（gin-web 后续章节）               │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │ HTTP /api/v1/products/:slug
                            ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  应用层（本章不涉及 ORM，ch02 起直接写 SQL）              │
└───────────────────────────┬─────────────────────────────┘
                            │ TCP 3306
                            ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  MySQL 8 · shop_db · utf8mb4 · InnoDB                   │
│  users · products · orders · order_lines                │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

分工说明：go-database 教「怎么设计表、怎么写 SQL」；gin-web 教「GORM 如何映射这些表」。不要在本章写 gorm.Model，ch05/ch06 设计完表结构后再对照框架文档。go-dev ch11 仅预览 MySQL 连接；系统 database/sql · GORM 见 go-database ch08+。

1.2 关系型数据库核心概念

关系型数据库以二维表（relation）组织数据，表之间通过外键建立逻辑关联，由 SQL 声明式查询与变更。

ACID（Atomicity 原子性、Consistency 一致性、Isolation 隔离性、Durability 持久性）是关系库事务的四大特性，ch04 会深入实践。

与文件 / Excel 对比：

1.3 MySQL 8 新特性（教学关注）

MySQL 8 与 MariaDB 10.x 语法大体兼容，本课以 MySQL 8.0 为准。

1.4 Docker Compose 启动 MySQL 8

在 ~/go-learn/shop-db 创建编排文件（Windows 路径 %USERPROFILE%\go-learn\shop-db）。

docker-compose.yml：

services:
  mysql:
    image: mysql:8.0
    container_name: shop-db-mysql
    restart: unless-stopped
    ports:
      - "3306:3306"
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: dev_root_pass_change_me
      MYSQL_DATABASE: shop_db
      MYSQL_USER: shop_user
      MYSQL_PASSWORD: dev_shop_pass_change_me
    command:
      - --character-set-server=utf8mb4
      - --collation-server=utf8mb4_unicode_ci
      - --default-authentication-plugin=mysql_native_password
    volumes:
      - mysql_data:/var/lib/mysql
      - ./init:/docker-entrypoint-initdb.d:ro

volumes:
  mysql_data:

init/01-charset.sql（首次启动自动执行）：

-- shop-db 初始化：字符集与库（虚构教学环境）
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS shop_db
  CHARACTER SET utf8mb4
  COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

USE shop_db;

-- 后续 ch05 会正式建表；此处仅验证连接
SELECT 'shop_db ready' AS status, @@character_set_database AS charset;

Windows（PowerShell）：

New-Item -ItemType Directory -Force -Path "$env:USERPROFILE\go-learn\shop-db\init"
cd $env:USERPROFILE\go-learn\shop-db
docker compose up -d
docker compose ps
docker compose logs mysql --tail 20

macOS（Terminal）：

mkdir -p ~/go-learn/shop-db/init
cd ~/go-learn/shop-db
docker compose up -d
docker compose ps

安全提示：密码仅供本地 Docker；禁止提交真实生产密钥到 Git。.env 可替代硬编码（选修）。

1.5 mysql 客户端：连接与元命令

方式 A · 容器内 mysql（无需本机安装客户端）：

docker exec -it shop-db-mysql mysql -ushop_user -pdev_shop_pass_change_me shop_db

方式 B · 本机 mysql 客户端：

mysql -h 127.0.0.1 -P 3306 -ushop_user -pdev_shop_pass_change_me shop_db

Windows：可安装 MySQL Shell 或使用 Docker 方式 A。

常用元命令与 SQL：

-- 查看当前库与字符集
SELECT DATABASE(), @@character_set_database, @@collation_database;

-- 查看版本
SELECT VERSION();

-- 查看表（ch05 建表后才有）
SHOW TABLES;

-- 退出
EXIT;

GUI 选修：MySQL Workbench、DBeaver、DataGrip——连接参数与 CLI 相同（Host 127.0.0.1，Port 3306）。

1.6 字符集 utf8mb4 与排序规则

为何不用 utf8？ MySQL 早期 utf8 实为 utf8mb3（最多 3 字节），无法存储 emoji 等 4 字节字符。商城商品名、用户昵称可能含 emoji，必须 utf8mb4。

验证 emoji 存储：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS _charset_test (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  note VARCHAR(100) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

INSERT INTO _charset_test (note) VALUES ('贤紫优选 📦 测试');
SELECT note, CHAR_LENGTH(note) AS char_len, LENGTH(note) AS byte_len
FROM _charset_test;

DROP TABLE _charset_test;

排序规则对比：

与 gin-web 中 DB_DSN 环境变量=...characterEncoding=utf8&useUnicode=true 及 django-web ch04 charset=utf8mb4 保持一致。