元数据-模型-实例是一个很常见的设计成例——实际上，我觉得它应该属于解决一大类问题的设计模式的一种，在很多书里面也提到过这个东西。比如说在《面向模式的软件架构》系列里面，就提到过类似的设计模式。

这里主要讨论这种模式在数据库设计上的一些典型的做法，但是也局限于关系型数据库，对于非关系型数据库而言，设计也多有不同。在设计数据库的时候，主要分成模型表的设计和实例表的设计。

模型相关表设计

基础设计

我将模型定义为属性的集合。即一个模型通过模型所具有哪些属性来描述的，不同的属性又有不同的特征。

首先需要有一个模型表，我们暂时叫它Model。它的主要列都是描述模型自身的属性。举例来说：

模型表

比如第一条记录，其含义是有一个叫做“电脑”的模型，它适用于3C这个类目之下。

接下来是属性表（Attr)：

属性表

属性表里面的记录是对属性自身的描述。举例来说，第一条记录的意思是有一个叫做memory的属性，其中文名字是内存，它的类型是数字——即实例里面该属性的取值应该是一个数字，Validator要求该属性的取值是大于0的，并且是必须具备的。也就是说，如果一个模型用到了该属性，那么任何一个实例，该属性都应该有取值，并且是大于0的。

之后，还需要一个表将模型和属性关联起来，其含义是这些模型是由这些属性组成的，而一个实例就是由这些属性的取值描述的。

关联表（Assn）：

关联表

到这里，关于模型表的基本表结构就出来了。下面我们讨论一下扩展结构。

扩展设计

不论是模型表，还是属性表，在复杂业务的时候，都需要引入一些扩展结构。

首先是模型表，在Model里面，涉及的都是所有Model都需要有的公共属性——始终记得这些属性是对模型自身的描述而与实例无关。而对于一些模型来说，会有一些扩展的内容。举个例子来说，电脑这个Model要有一个Account的属性，表达仅有这个账号才能创建电脑模型的实例；而相应的汽车这个Model具有一个City的属性，表达汽车这个Model只能在这些城市使用。

于是我们可以轻易设计一个ModelExt表，用于表达这种关于模型自身的扩展属性：

ModelExt

同样的道理，不同的属性也会有不同的扩展内容。举例来说，轮子品牌是一个枚举量，即轮子品牌的取值是有限个预先定义的值中的一个；屏幕尺寸有一个单位的属性，即屏幕尺寸应该是XXX英寸。那么也可以通过一个属性表的扩展来实现，AttrExt：

AttrExt

连续的Attr只是为了强调这张表的属性，是模型属性的属性，也就是attr’s attr。

这里非常重要的一点是：模型表，包括模型扩展表，存储的数据是对模型自身的描述，是将模型看成一个整体之后的描述；属性表，属性扩展表，是对组成这个模型的各个属性的描述。

实例相关表设计

基础设计

实例，是指模型的一个具体化。也就是说，模型的组成属性的各个取值能够构成一个实例。比如说，对手机模型进行实例化，我们能够得到iphone8，小米红米手机。

实例表（Instance）是第一个表：

Instance

这张表可以简单成这样，也就是只有一列ID属性和一列ModelID。后续我们会在扩展结构里面讨论这张表放置一些别的列的设计。

属性取值表AttrValue:

AttrValue

比如，第一列的意思就是有一台（款）电脑，内存是16G，屏幕尺寸是45英寸。

扩展设计

第一种扩展设计是扩展实例表：

Instance

注意的是，这种扩展方式，相当于默认任何模型都有两个组成属性，name和desc。其等价于：

a. 在Attr表中增加两个字段

Attr

b. 同时在Assn表中增加上相应的关联：

Assn

c. 在AttrValue里面加上name和desc的取值：

AttrValue

不过大多数的时候，设计都是直接在Instance表里放置模型基础属性的取值，而放弃其等价形式。所带来的后果就是当获取模型的全部属性（含自身描述属性，组成属性）时候将会缺少这一部分基础属性。

第二种变种是，在Instance实例表里面不使用ModelID，而是使用Model Name。这是可以的——因为这能够带来可读性的上升，但是要注意的就是，Model Name应该保证全局唯一那么在Model表里面，给Name列加上唯一索引，是最好的做法了。

有些人喜欢在AttrValue里面，用AssnID取代AttrID，我对此持保留意见。我认为纯粹的从语义上来说，应该使用的是AttrID，即表达在该属性下的取值。如果能够保证在Model下AttrName是唯一的，那么AttrValue里面的AttrID可以用AttrName来取代，以换取可读性的提高。

使用NoSQL

从前面的设计可以看到，我们采用了大量的key-value形式的存储结构（其标准名称应该是EAV，即Entity-Attribute-Value）。它的几个缺陷是无法在建索引，无法执行聚合运算等，查询效率低等。实际上，一种可以考虑的改进是，采用NoSQL。实际上NoSQL也不一定能够解决EAV存在的问题，只是它们看上去更加合适一点。

首要推荐的NoSQL存储方式是采用列族存储。使用列族存储的数据库，可以将表设计成宽表，成百上千个列都可以，但是每一行数据都只对其中某几个列有取值；

其次推荐的是文件式存储，如MongoDB。这一类的存储，可以将模型和实例的数据写成一种很适合人类阅读的文本形式，而后进行存储。