1.1.3 数据库系统阶段
20世纪60年代后期，数据处理成为计算机应用的主要领域，数据量急剧增长，数据关系更加复杂，对数据管理提出了更高的要求。为了满足多用户、多应用程序共享数据的需求，实现数据的统一管理，人们开始了对数据建模和组织、对数据进行统一管理和控制的研究，形成了数据库这一计算机科学与技术的重要分支。
数据库系统的主要特征是数据的统一管理和数据共享，即数据采用统一的数据模型进行组织和存储，由专门的管理软件——数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）进行统一管理和控制；应用程序在DBMS的控制下，采用统一的方式对数据库中的数据进行操作和访问。数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系如图1.3所示，其特点如下。
图1.3 数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系
1. 数据结构化
这是数据库系统与文件系统的根本区别，也是数据库系统的主要特征之一。在文件系统中，数据是面向特定应用的，文件的记录内部是有结构的，但各文件间没有联系，不能反映现实世界中各实体间的联系。在数据库系统中，采用统一的数据模型，将数据组织为一个整体；数据不再仅面向特定应用，而是面向全组织的；数据内部不仅是结构化的，而且整体也是结构化的，能较好地反映现实世界中各实体间的联系。这种整体结构化有利于实现数据共享，保证数据和应用程序之间的独立性。
2. 数据共享性高、冗余度低、易于扩充
由于数据库是面向整个系统，而不是面向某个特定应用的，因此数据能够被多个用户、多个应用程序共享。数据库中相同的数据不会多次重复出现，数据冗余度降低，并可避免由于数据冗余度大而带来的数据冲突问题。同时，当应用需求发生改变或增加时，只需重新选择不同的子集，或增加数据即可满足要求。
3. 数据独立性高
数据独立性是指数据的组织和存储与应用程序之间互不依赖、彼此独立的特性，它是数据库领域的一个重要概念。数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性。物理独立性是指应用程序与存储于外存储器上的数据是相互独立的，即数据在外存上的存储结构是由DBMS管理的，应用程序无须了解；当数据的物理结构发生变化时，应用程序不需改变。逻辑独立性是指应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，当数据的逻辑结构发生变化时，应用程序可以不改变。
数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的。数据独立于应用程序，降低了应用程序的维护成本。
4. 数据统一管理与控制
数据库中的数据由数据库管理系统（DBMS）统一管理与控制，应用程序对数据的访问均需经由DBMS。DBMS必须提供以下4个方面的数据控制功能。
（1）并发（Concurrency）访问控制
数据库的共享是并发共享的，多个用户可同时存取数据库中的数据。当多个用户同时存取或修改数据库中的数据时，可能发生相互干扰，导致得到错误结果或破坏数据的完整性。因此DBMS必须对多用户的并发操作加以控制。
（2）数据完整性（Integrity）检查
数据完整性是指数据的正确性、有效性和相容性。数据完整性检查的目的是保证数据是有效的，或保证数据之间满足一定的约束关系。
（3）数据安全性（Security）保护
数据库的安全性是指保证数据不被非法访问，保证数据不会因非法使用而被泄密、更改和破坏。
（4）数据库恢复（Recovery）
当计算机系统出现硬件、软件故障，或操作员失误以及他人故意破坏时，均可能会影响到数据库的正确性，还有可能造成数据的丢失。当数据库出现故障后，DBMS应能将其恢复到之前的某一正常状态，这就是数据库的恢复功能。
数据库系统克服了文件系统的缺陷，自20世纪70年代以来，它得到了迅速发展，涌现出了许多新产品，得到了广泛应用，成为现代数据管理的主要技术。可以毫不夸张地说，有计算机的地方就有数据库。