从理论到实战：数据库设计，何时该打破经典的“三范式”？

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发布时间:2026-02-04 13:45:02

01 引言

作为一名开发，数据库表的设计肯定都遇到过。数据设计的三范式是数据库规范化理论中的核心概念，你是否遵守了，又为什么打破范式？还是说野生程序员，无所谓范式的遵守。

02 三范式概述

所谓范式，就是在漫长的开发设计过程中，总结出来的规范，能够很大程度上规避一些问题。

2.1 第一范式

第一范式（1NF）：原子性。规范表中的每一列都是不可再分的最小数据单元，即每个字段都是原子的。

反例

-- 不符合1NF的设计
CREATE TABLE tb_user (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    contact VARCHAR(100) -- 包含电话和邮箱：'13800138000,test@email.com'
);

这里的contact字段包含了电话和邮箱信息，破坏了字段的原子性。当然一般人也不会这么设计，大家也都知道每一个字段都代表独立的含义，不会去聚合字段。但是这种骨子里都会这样设计的方式，被人总结为第一范式。

正例

-- 符合1NF的设计
CREATE TABLE tb_user (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    phone VARCHAR(20),
    email VARCHAR(50)
);

2.2 第二范式

第二范式（2NF）：消除部分依赖。在满足1NF的基础上，非主键列必须完全依赖于整个主键（针对复合主键）。

这个比较好理解，这就是针对符合主键的。要么依赖整个复合主键要么不依赖，坚决不能只依赖复合主键的一部分。

反例

-- 不符合2NF的设计（用户角色表）
CREATE TABLE tb_user_role (
    user_id INT,
    role_id INT,
    role_name VARCHAR(100), -- 仅依赖于role_id，而非整个主键
    create_time datetime
    PRIMARY KEY (user_id, role_id)
);

role_name字段仅仅依赖于role_id，而非user_id、role_id联合主键。所以字段应该放到其他表中。

正例

-- 符合2NF的拆分
CREATE TABLE tb_user (
    id INT PRIMARY KEY,
    user_name VARCHAR(50),
    phone VARCHAR(20),
    email VARCHAR(50)
);

CREATE TABLE tb_role (
    id INT PRIMARY KEY,
    role_name VARCHAR(50)
);

CREATE TABLE tb_user_role (
    user_id INT,
    role_id INT,
    create_time datetime
    PRIMARY KEY (user_id, role_id)
);

2.3 第三方范式

第三方范式（3NF）：消除传递依赖。在满足2NF的基础上，非主键列之间不能存在传递依赖。

第三方范式和第二范式非常相似，按照的理解完成可以用冗余字段来说明，也就是不允许表中有冗余字段。

反例

-- 不符合3NF的设计
CREATE TABLE tb_employee (
    employee_id INT PRIMARY KEY,
    employee_name VARCHAR(50),
    department_id INT,
    department_name VARCHAR(50), -- 依赖于department_id，而非直接依赖于employee_id
    department_location VARCHAR(100)
);

员工表中已经存在了部门ID(department_id)，而department_name是依赖department_id，是不属于员工信息的。必须要消除这种传递的依赖。

正例

-- 符合3NF的拆分
CREATE TABLE tb_employees (
    employee_id INT PRIMARY KEY,
    employee_name VARCHAR(50),
    department_id INT
);

CREATE TABLE tb_departments (
    department_id INT PRIMARY KEY,
    department_name VARCHAR(50),
    location VARCHAR(100)
);

2.4 思考

1NF是为了解决字段混乱，无法准确描述字段含义的问题，给查询带来困难。2NF、3NF是为了解决字段冗余问题，保证每次查询的信息没有异议。

但是我们实际开发中会严格遵守这写范式么？不一定，我们通常都是根据业务场景设计数据库表，以满足业务逻辑。常常进行反范式的设计。

03 反范式设计

反范式设计的目的只有一个，那就是方便业务处理。

3.1 反第一范式

正常的来讲，第一范式是必须要遵守的。但是，并不是绝对的。

主要的业务字段完全遵守原子性的设计，然而对于辅助字段来说，就没有那么严格了。比如我们数据库设计中要求必须要有一个字段：reamrk VARCHAR(200)

这个字段是为了保存一些额外的，业务之外用于技术人员查看的信息。很有可能存入一些符合信息。

3.2 反第二三范式

二三范式可以按照冗余说明。

业务为了查询方便，比如一个后台页面，业务人员需要按照用户信息、订单、商品信息查询。

如图，查询条件中就包含了5个表的信息

物流信息
用户信息
订单信息
财务信息
车辆信息

如果按照范式设计，需要通过关联表查询即可。但是，随着数据量的增加，查询就会变慢，为了解决慢的问题，我们尽量减少跨表查询，就需要冗余字段。

3.3 反范式设计场景

冗余字段

冗余字段可以减少库表之间的关联。

-- 电商订单系统优化
CREATE TABLE Orders (
    order_id INT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    customer_name VARCHAR(50), -- 冗余：避免连接Customers表
    total_amount DECIMAL(10,2), -- 冗余：预计算值
    item_count INT, -- 冗余：避免聚合查询
    status VARCHAR(20),
    created_at TIMESTAMP
);

宽表设计

大数据时代，为了分析数据，我们需要建宽表，宽表中会冗余大量的字段，以报表见多。

-- 销售报表宽表（星型模型）
CREATE TABLE Sales_Fact (
    sale_id INT PRIMARY KEY,
    sale_date DATE,
    product_id INT,
    product_name VARCHAR(100), -- 维度冗余
    category_name VARCHAR(50),
    customer_id INT,
    customer_region VARCHAR(50), -- 维度冗余
    salesperson_id INT,
    salesperson_name VARCHAR(50), -- 维度冗余
    unit_price DECIMAL(10,2),
    total_amount DECIMAL(10,2),
    discount_amount DECIMAL(10,2),
    net_amount DECIMAL(10,2),
    INDEX idx_date (sale_date),
    INDEX idx_product (product_id),
    INDEX idx_customer (customer_id)
) ENGINE=InnoDB;