目录
一:基础知识
1.为什么使用数据库
2.DB、DBS、DBMS之间有什么关系
3.什么是SQL
4.什么是MySQL
5.数据库三大范式是什么
6.MySQL有关权限的表都有哪几个
7.MySQL的binlog有几种录入格式?分别有什么区别?
二:数据类型
三:引擎
1. MySQL存储引擎MyISAM与InnoDB区别
2. MyISAM索引与InnoDB索引的区别?
3. InnoDB引擎的4大特性
4.存储引擎选择
四:索引
1.什么是索引?
2.索引有哪些优缺点?
3. 索引使用场景(重点)
4.索引有哪几种类型?
5.索引的数据结构(b树,hash)
6. 索引的基本原理
7. 索引算法有哪些?
8. 索引设计的原则?
9. 创建索引的原则(重中之重)
10. 创建索引的三种方式,删除索引
11. 创建索引时需要注意什么?
12. 使用索引查询一定能提高查询的性能吗?为什么
13. 百万级别或以上的数据如何删除
14. 前缀索引
15. 什么是最左前缀原则?什么是最左匹配原则
16. B树和B+树的区别
17. 使用B树的好处
18. 使用B+树的好处
19. Hash索引和B+树所有有什么区别或者说优劣呢?
20. 数据库为什么使用B+树而不是B树
21. B+树在满足聚簇索引和覆盖索引的时候不需要回表查询数据
22. 什么是聚簇索引?何时使用聚簇索引与非聚簇索引
23. 非聚簇索引一定会回表查询吗?
24. 联合索引是什么?为什么需要注意联合索引中的顺序?
三者的关系是DBS包括DB和DBMS。
结构化查询语言(Structured Query Language)简称SQL,是一种数据库的编程语言
作用:用于存取数据、查询、更新和管理关系数据库系统
在设计数据库结构时,要尽量遵循三范式,如果不遵循,必须有足够的理由。比如性能。事实上我们经常会为了性能而妥协数据库的设计。
MySQL服务器通过权限表来控制用户对数据库的访问,权限表存在MySQL数据库里,由 mysql_install_db 脚本初始化。这些权限表分别是user、db、table_priv、columns_priv和host。下面分别介绍下这些表的结构和内容:
有三种格式:statement,row,mixed。
此外,新版的MySQL中对row级别也做了一些优化,当表结构 发生变化的时候,会记录语句而不是逐行记录。
分类
|
类型名称
|
说明 |
整数类型 |
tinyInt |
很小的整数(8位二进制) |
smallint |
小的整数(16位二进制) |
|
mediumint |
中等大小的整数(24位二进制) |
|
int(integer) |
普通大小的整数(32位二进制) |
|
小数类型 |
float |
单精度浮点数 |
double |
双精度浮点数 |
|
decimal(m,d) |
压缩严格的定点数 |
|
日期类型 |
year |
YYYY 1901~2155 |
time |
HH:MM:SS -838:59:59~838:59:59 |
|
date |
YYYY-MM-DD 1000-01-01~9999-12-3 |
|
datetime |
YYYY-MM-DD HH:MM:SS 1000-01-01 00:00:00~ 9999-12-31 23:59:59 |
|
timestamp |
YYYY-MM-DD HH:MM:SS 19700101 00:00:01 UTC~2038-01-19 03:14:07UTC |
|
文本、二进制类型 |
CHAR(M) |
定长字符串 |
VARCHAR(M) |
变长字符串 | |
TINYBLOB |
不超过 255 个字符的二进制字符串 | |
BLOB |
二进制形式的长文本数据 | |
MEDIUMBLOB |
二进制形式的中等长度文本数据 | |
LONGBLOB |
二进制形式的极大文本数据 | |
TINYTEXT |
短文本字符串 | |
TEXT |
长文本数据 | |
MEDIUMTEXT |
中等长度文本数据 | |
LONGTEXT |
极大文本数据 | |
VARBINARY(M) |
允许长度0~M个字节的变长字节字符串 |
|
BINARY(M) |
允许长度0~M个字节的定长字节字符串 |
MyISAM | InnoDB | |
外键 | 不支持 | 支持 |
事务 | 不支持 | 支持 |
锁表 | 表锁,即使操作一条记录也会锁住整个表,不适合高并发的操作 | 行锁,操作时只锁某一行,不对其它行有影响,适合高并发的操作 |
缓存 |
只缓存索引,不缓存真实数据 |
不仅缓存索引还要缓存真实数据,对内存要求较高,而且内存大小对性能有决定性的影响 |
占用空间 |
MyISAM可被压缩,存储空间较小 | InnoDB的表需要更多的内存和存储,它会在主内存中建立其专用的缓冲池用于高速缓冲数据和索引 |
存储限制 |
256TB |
64TB |
数据压缩 |
支持 |
不支持 |
SELECT | MyISAM更优 | |
INSERT、UPDATE、DELETE | InnoDB更优 | |
select count(*) | myisam更快,因为myisam内部维护了一个计数器,可以直接调取。 | |
索引的实现方式 | B+树索引,myisam 是堆表 | B+树索引,Innodb 是索引组织表 |
哈希索引 |
不支持 |
支持 |
全文索引 |
支持 |
不支持 |
存储结构 |
每张表被存放在三个文件:frm-表格定义、MYD(MYData)-数据文件、MYI(MYIndex)-索引文件 |
所有的表都保存在同一个数据文件中(也可能是多个文件,或者是独立的表空间文件),InnoDB表的大小只受限于操作系统文件的大小,一般为2GB |
可移植性、备份及恢复 |
由于MyISAM的数据是以文件的形式存储,所以在跨平台的数据转移中会很方便。在备份和恢复时可单独针对某个表进行操作 |
免费的方案可以是拷贝数据文件、备份 binlog,或者用 mysqldump,在数据量达到几十G的时候就相对痛苦了 |
记录存储顺序 |
按记录插入顺序保存 |
按主键大小有序插入 |
InnoDB索引是聚簇索引,MyISAM索引是非聚簇索引。
InnoDB的主键索引的叶子节点存储着行数据,因此主键索引非常高效。
MyISAM索引的叶子节点存储的是行数据地址,需要再寻址一次才能得到数据。
InnoDB非主键索引的叶子节点存储的是主键和其他带索引的列数据,因此查询时做到覆盖索引会非常高效。
插入缓冲(insert buffer)
二次写(double write)
自适应哈希索引(ahi)
预读(read ahead)
通常在企业中,我们会使用InnoDB存储引擎,因为它支持事务,支持行锁,高并发处理性能更好,CPU及内存缓存页优化使得资源利用率更高。
对于那种只需要较高的查询速度,没有什么其它特殊要求的,可以选择MyISAM存储引擎。
但是需注意:
MyISAM存储引擎 B-tree索引有一个很大的限制:参与一个索引的所有字段的长度之和不能超过1000字节。另外MyISAM数据和索引是分开,而InnoDB的数据存储是按聚簇(cluster)索引有序排列的,主键是默认的聚簇(cluster)索引,因此MyISAM虽然在一般情况下,查询性能比InnoDB高,但InnoDB的以主键为条件的查询性能是非常高的。
索引是一种特殊的文件(InnoDB数据表上的索引是表空间的一个组成部分),它们包含着对数据表里所有记录的引用指针。
索引是一种数据结构。数据库索引,是数据库管理系统中一个排序的数据结构,以协助快速查询、更新数据库表中数据。索引的实现通常使用B树及其变种B+树。
更通俗的说,索引就相当于目录。为了方便查找书中的内容,通过对内容建立索引形成目录。索引是一个文件,它是要占据物理空间的。
优点:
缺点:
where
上图中,根据id查询记录,因为id字段仅建立了主键索引,因此此SQL执行可选的索引只有主键索引,如果有多个,最终会选一个较优的作为检索的依据。
-- 增加一个没有建立索引的字段
alter table innodb1 add sex char(1);
-- 按sex检索时可选的索引为null
EXPLAIN SELECT * from innodb1 where sex='男';
可以尝试在一个字段未建立索引时,根据该字段查询的效率,然后对该字段建立索引(alter table 表名 add index(字段名)),同样的SQL执行的效率,你会发现查询效率会有明显的提升(数据量越大越明显)。
order by
当我们使用order by将查询结果按照某个字段排序时,如果该字段没有建立索引,那么执行计划会将查询出的所有数据使用外部排序(将数据从硬盘分批读取到内存使用内部排序,最后合并排序结果),这个操作是很影响性能的,因为需要将查询涉及到的所有数据从磁盘中读到内存(如果单条数据过大或者数据量过多都会降低效率),更无论读到内存之后的排序了。
但是如果我们对该字段建立索引alter table 表名 add index(字段名),那么由于索引本身是有序的,因此直接按照索引的顺序和映射关系逐条取出数据即可。而且如果分页的,那么只用取出索引表某个范围内的索引对应的数据,而不用像上述那取出所有数据进行排序再返回某个范围内的数据。(从磁盘取数据是最影响性能的)
join
对join语句匹配关系(on)涉及的字段建立索引能够提高效率
索引覆盖
如果要查询的字段都建立过索引,那么引擎会直接在索引表中查询而不会访问原始数据(否则只要有一个字段没有建立索引就会做全表扫描),这叫索引覆盖。因此我们需要尽可能的在select后只写必要的查询字段,以增加索引覆盖的几率。
这里值得注意的是不要想着为每个字段建立索引,因为优先使用索引的优势就在于其体积小
主键索引: 数据列不允许重复,不允许为NULL,一个表只能有一个主键。
唯一索引: 数据列不允许重复,允许为NULL值,一个表允许多个列创建唯一索引。
普通索引: 基本的索引类型,没有唯一性的限制,允许为NULL值。
全文索引:是目前搜索引擎使用的一种关键技术。
索引的数据结构和具体存储引擎的实现有关,在MySQL中使用较多的索引有Hash索引,B+树索引等,而我们经常使用的InnoDB存储引擎的默认索引实现为:B+树索引。对于哈希索引来说,底层的数据结构就是哈希表,因此在绝大多数需求为单条记录查询的时候,可以选择哈希索引,查询性能最快;其余大部分场景,建议选择BTree索引。
(1)B树索引
mysql通过存储引擎取数据,基本上90%的人用的就是InnoDB了,按照实现方式分,InnoDB的索引类型目前只有两种:BTREE(B树)索引和HASH索引。B树索引是Mysql数据库中使用最频繁的索引类型,基本所有存储引擎都支持BTree索引。通常我们说的索引不出意外指的就是(B树)索引(实际是用B+树实现的,因为在查看表索引时,mysql一律打印BTREE,所以简称为B树索引)
查询方式:
主键索引区:PI(关联保存的时数据的地址)按主键查询,
普通索引区:si(关联的id的地址,然后再到达上面的地址)。所以按主键查询,速度最快
B+tree性质:
(2)哈希索引
简要说下,类似于数据结构中简单实现的HASH表(散列表)一样,当我们在mysql中用哈希索引时,主要就是通过Hash算法(常见的Hash算法有直接定址法、平方取中法、折叠法、除数取余法、随机数法),将数据库字段数据转换成定长的Hash值,与这条数据的行指针一并存入Hash表的对应位置;如果发生Hash碰撞(两个不同关键字的Hash值相同),则在对应Hash键下以链表形式存储。当然这只是简略模拟图。
索引用来快速地寻找那些具有特定值的记录。如果没有索引,一般来说执行查询时遍历整张表。
索引的原理很简单,就是把无序的数据变成有序的查询
索引算法有 BTree算法和Hash算法
BTree是最常用的mysql数据库索引算法,也是mysql默认的算法。因为它不仅可以被用在=,>,>=,<,<=和between这些比较操作符上,而且还可以用于like操作符,只要它的查询条件是一个不以通配符开头的常量, 例如:
-- 只要它的查询条件是一个不以通配符开头的常量
select * from user where name like 'jack%';
-- 如果一通配符开头,或者没有使用常量,则不会使用索引,例如:
select * from user where name like '%jack';
Hash Hash索引只能用于对等比较,例如=,<=>(相当于=)操作符。由于是一次定位数据,不像BTree索引需要从根节点到枝节点,最后才能访问到页节点这样多次IO访问,所以检索效率远高于BTree索引。
索引虽好,但也不是无限制的使用,最好符合一下几个原则
CREATE TABLE user_index2 (
id INT auto_increment PRIMARY KEY,
first_name VARCHAR (16),
last_name VARCHAR (16),
id_card VARCHAR (18),
information text,
KEY name (first_name, last_name),
FULLTEXT KEY (information),
UNIQUE KEY (id_card)
);
ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (column_list);
ALTER TABLE用来创建普通索引、UNIQUE索引或PRIMARY KEY索引。
其中table_name是要增加索引的表名,column_list指出对哪些列进行索引,多列时各列之间用逗号分隔。
索引名index_name可自己命名,缺省时,MySQL将根据第一个索引列赋一个名称。另外,ALTER TABLE允许在单个语句中更改多个表,因此可以在同时创建多个索引。
CREATE INDEX index_name ON table_name (column_list);
CREATE INDEX可对表增加普通索引或UNIQUE索引。(但是,不能创建PRIMARY KEY索引)
删除索引
根据索引名删除普通索引、唯一索引、全文索引:alter table 表名 drop KEY 索引名
alter table user_index drop KEY name;
alter table user_index drop KEY id_card;
alter table user_index drop KEY information;
删除主键索引:alter table 表名 drop primary key(因为主键只有一个)。这里值得注意的是,如果主键自增长,那么不能直接执行此操作(自增长依赖于主键索引):
需要取消自增长再行删除:
alter table user_index
-- 重新定义字段
MODIFY id int,
drop PRIMARY KEY
但通常不会删除主键,因为设计主键一定与业务逻辑无关。
通常,通过索引查询数据比全表扫描要快。但是我们也必须注意到它的代价。
关于索引:由于索引需要额外的维护成本,因为索引文件是单独存在的文件,所以当我们对数据的增加,修改,删除,都会产生额外的对索引文件的操作,这些操作需要消耗额外的IO,会降低增/改/删的执行效率。所以,在我们删除数据库百万级别数据的时候,查询MySQL官方手册得知删除数据的速度和创建的索引数量是成正比的。
所以我们想要删除百万数据的时候可以先删除索引(此时大概耗时三分多钟)
然后删除其中无用数据(此过程需要不到两分钟)
删除完成后重新创建索引(此时数据较少了)创建索引也非常快,约十分钟左右。
与之前的直接删除绝对是要快速很多,更别说万一删除中断,一切删除会回滚。那更是坑了。
语法:index(field(10)),使用字段值的前10个字符建立索引,默认是使用字段的全部内容建立索引。
前提:前缀的标识度高。比如密码就适合建立前缀索引,因为密码几乎各不相同。
实操的难度:在于前缀截取的长度。
我们可以利用select count(*)/count(distinct left(password,prefixLen));,通过从调整prefixLen的值(从1自增)查看不同前缀长度的一个平均匹配度,接近1时就可以了(表示一个密码的前prefixLen个字符几乎能确定唯一一条记录)
顾名思义,就是最左优先,在创建多列索引时,要根据业务需求,where子句中使用最频繁的一列放在最左边。
最左前缀匹配原则,非常重要的原则,mysql会一直向右匹配直到遇到范围查询(>、<、between、like)就停止匹配,比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)顺序的索引,d是用不到索引的,如果建立(a,b,d,c)的索引则都可以用到,a,b,d的顺序可以任意调整。
=和in可以乱序,比如a = 1 and b = 2 and c = 3 建立(a,b,c)索引可以任意顺序,mysql的查询优化器会帮你优化成索引可以识别的形式
B树可以在内部节点同时存储键和值,因此,把频繁访问的数据放在靠近根节点的地方将会大大提高热点数据的查询效率。这种特性使得B树在特定数据重复多次查询的场景中更加高效。
由于B+树的内部节点只存放键,不存放值,因此,一次读取,可以在内存页中获取更多的键,有利于更快地缩小查找范围。B+树的叶节点由一条链相连,因此,当需要进行一次全数据遍历的时候,B+树只需要使用O(logN)时间找到最小的一个节点,然后通过链进行O(N)的顺序遍历即可。而B树则需要对树的每一层进行遍历,这会需要更多的内存置换次数,因此也就需要花费更多的时间
首先要知道Hash索引和B+树索引的底层实现原理:
hash索引底层就是hash表,进行查找时,调用一次hash函数就可以获取到相应的键值,之后进行回表查询获得实际数据。B+树底层实现是多路平衡查找树。对于每一次的查询都是从根节点出发,查找到叶子节点方可以获得所查键值,然后根据查询判断是否需要回表查询数据。
那么可以看出他们有以下的不同:
hash索引进行等值查询更快(一般情况下),但是却无法进行范围查询。
因为在hash索引中经过hash函数建立索引之后,索引的顺序与原顺序无法保持一致,不能支持范围查询。而B+树的的所有节点皆遵循(左节点小于父节点,右节点大于父节点,多叉树也类似),天然支持范围。
hash索引不支持使用索引进行排序,原理同上。
hash索引不支持模糊查询以及多列索引的最左前缀匹配。原理也是因为hash函数的不可预测。AAAA和AAAAB的索引没有相关性。
hash索引任何时候都避免不了回表查询数据,而B+树在符合某些条件(聚簇索引,覆盖索引等)的时候可以只通过索引完成查询。
hash索引虽然在等值查询上较快,但是不稳定。性能不可预测,当某个键值存在大量重复的时候,发生hash碰撞,此时效率可能极差。而B+树的查询效率比较稳定,对于所有的查询都是从根节点到叶子节点,且树的高度较低。
因此,在大多数情况下,直接选择B+树索引可以获得稳定且较好的查询速度。而不需要使用hash索引。
B树只适合随机检索,而B+树同时支持随机检索和顺序检索;
B+树空间利用率更高,可减少I/O次数,磁盘读写代价更低。一般来说,索引本身也很大,不可能全部存储在内存中,因此索引往往以索引文件的形式存储的磁盘上。这样的话,索引查找过程中就要产生磁盘I/O消耗。B+树的内部结点并没有指向关键字具体信息的指针,只是作为索引使用,其内部结点比B树小,盘块能容纳的结点中关键字数量更多,一次性读入内存中可以查找的关键字也就越多,相对的,IO读写次数也就降低了。而IO读写次数是影响索引检索效率的最大因素;
B+树的查询效率更加稳定。B树搜索有可能会在非叶子结点结束,越靠近根节点的记录查找时间越短,只要找到关键字即可确定记录的存在,其性能等价于在关键字全集内做一次二分查找。而在B+树中,顺序检索比较明显,随机检索时,任何关键字的查找都必须走一条从根节点到叶节点的路,所有关键字的查找路径长度相同,导致每一个关键字的查询效率相当。
B-树在提高了磁盘IO性能的同时并没有解决元素遍历的效率低下的问题。B+树的叶子节点使用指针顺序连接在一起,只要遍历叶子节点就可以实现整棵树的遍历。而且在数据库中基于范围的查询是非常频繁的,而B树不支持这样的操作。
增删文件(节点)时,效率更高。因为B+树的叶子节点包含所有关键字,并以有序的链表结构存储,这样可很好提高增删效率。
在B+树的索引中,叶子节点可能存储了当前的key值,也可能存储了当前的key值以及整行的数据,这就是聚簇索引和非聚簇索引。在InnoDB中,只有主键索引是聚簇索引,如果没有主键,则挑选一个唯一键建立聚簇索引。如果没有唯一键,则隐式的生成一个键来建立聚簇索引。
当查询使用聚簇索引时,在对应的叶子节点,可以获取到整行数据,因此不用再次进行回表查询。
聚簇索引:将数据存储与索引放到了一块,找到索引也就找到了数据
非聚簇索引:将数据存储于索引分开结构,索引结构的叶子节点指向了数据的对应行,myisam通过key_buffer把索引先缓存到内存中,当需要访问数据时(通过索引访问数据),在内存中直接搜索索引,然后通过索引找到磁盘相应数据,这也就是为什么索引不在key buffer命中时,速度慢的原因
澄清一个概念:innodb中,在聚簇索引之上创建的索引称之为辅助索引,辅助索引访问数据总是需要二次查找,非聚簇索引都是辅助索引,像复合索引、前缀索引、唯一索引,辅助索引叶子节点存储的不再是行的物理位置,而是主键值
何时使用聚簇索引与非聚簇索引
不一定,这涉及到查询语句所要求的字段是否全部命中了索引,如果全部命中了索引,那么就不必再进行回表查询。
举个简单的例子,假设我们在员工表的年龄上建立了索引,那么当进行select age from employee where age < 20的查询时,在索引的叶子节点上,已经包含了age信息,不会再次进行回表查询。
MySQL可以使用多个字段同时建立一个索引,叫做联合索引。在联合索引中,如果想要命中索引,需要按照建立索引时的字段顺序挨个使用,否则无法命中索引。
具体原因为:
MySQL使用索引时需要索引有序,假设现在建立了"name,age,school"的联合索引,那么索引的排序为: 先按照name排序,如果name相同,则按照age排序,如果age的值也相等,则按照school进行排序。
当进行查询时,此时索引仅仅按照name严格有序,因此必须首先使用name字段进行等值查询,之后对于匹配到的列而言,其按照age字段严格有序,此时可以使用age字段用做索引查找,以此类推。因此在建立联合索引的时候应该注意索引列的顺序,一般情况下,将查询需求频繁或者字段选择性高的列放在前面。此外可以根据特例的查询或者表结构进行单独的调整。
事务是一个不可分割的数据库操作序列,也是数据库并发控制的基本单位,其执行的结果必须使数据库从一种一致性状态变到另一种一致性状态。事务是逻辑上的一组操作,要么都执行,要么都不执行。
事务最经典也经常被拿出来说例子就是转账了。
假如小明要给小红转账1000元,这个转账会涉及到两个关键操作就是:将小明的余额减少1000元,将小红的余额增加1000元。万一在这两个操作之间突然出现错误比如银行系统崩溃,导致小明余额减少而小红的余额没有增加,这样就不对了。事务就是保证这两个关键操作要么都成功,要么都要失败。
关系性数据库需要遵循ACID规则,具体内容如下:
原子性(Atomicity):事务中的全部操作在数据库中是不可分割的,要么全部完成,要么全部不执行。
一致性(Consistency):几个并行执行的事务,其执行结果必须与按某一顺序 串行执行的结果相一致。
隔离性(Isolation):事务的执行不受其他事务的干扰,事务执行的中间结果对其他事务必须是透明的。
持久性(Durability):对于任意已提交事务,系统必须保证该事务对数据库的改变不被丢失,即使数据库出现故障。
脏读(Drity Read):某个事务已更新一份数据,另一个事务在此时读取了同一份数据,由于某些原因,前一个RollBack了操作,则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。
不可重复读(Non-repeatable read):在一个事务的两次查询之中数据不一致,这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。
幻读(Phantom Read):在一个事务的两次查询中数据笔数不一致,例如有一个事务查询了几列(Row)数据,而另一个事务却在此时插入了新的几列数据,先前的事务在接下来的查询中,就会发现有几列数据是它先前所没有的。
为了达到事务的四大特性,数据库定义了4种不同的事务隔离级别,由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable,这四个级别可以逐个解决脏读、不可重复读、幻读这几类问题。
隔离级别 |
脏读 |
不可重复读 |
幻影读 |
READ-UNCOMMITTED |
√ |
√ |
√ |
READ-COMMITTED |
× |
√ |
√ |
REPEATABLE-READ |
× |
× |
√ |
SERIALIZABLE |
× |
× |
× |
SQL 标准定义了四个隔离级别:
READ-UNCOMMITTED(读取未提交):最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。
READ-COMMITTED(读取已提交):允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生。
REPEATABLE-READ(可重复读):对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。
SERIALIZABLE(可串行化):最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。
这里需要注意的是:Mysql 默认采用的 REPEATABLE_READ隔离级别 Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED隔离级别
事务隔离机制的实现基于锁机制和并发调度。其中并发调度使用的是MVVC(多版本并发控制),通过保存修改的旧版本信息来支持并发一致性读和回滚等特性。
因为隔离级别越低,事务请求的锁越少,所以大部分数据库系统的隔离级别都是READ-COMMITTED(读取提交内容):,但是你要知道的是InnoDB 存储引擎默认使用 REPEATABLE-READ(可重读) 并不会有任何性能损失。
InnoDB 存储引擎在 分布式事务 的情况下一般会用到 SERIALIZABLE(可串行化) 隔离级别。
当数据库有并发事务的时候,可能会产生数据的不一致,这时候需要一些机制来保证访问的次序,锁机制就是这样的一个机制。
就像酒店的房间,如果大家随意进出,就会出现多人抢夺同一个房间的情况,而在房间上装上锁,申请到钥匙的人才可以入住并且将房间锁起来,其他人只有等他使用完毕才可以再次使用。
在关系型数据库中,可以按照锁的粒度把数据库锁分为行级锁(INNODB引擎)、表级锁(MYISAM引擎)和页级锁(BDB引擎 )。
MyISAM和InnoDB存储引擎使用的锁:
MyISAM采用表级锁(table-level locking)。
InnoDB支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁
行级锁,表级锁和页级锁对比
行级锁 行级锁是Mysql中锁定粒度最细的一种锁,表示只针对当前操作的行进行加锁。行级锁能大大减少数据库操作的冲突。其加锁粒度最小,但加锁的开销也最大。行级锁分为共享锁 和 排他锁。
特点:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。
表级锁 表级锁是MySQL中锁定粒度最大的一种锁,表示对当前操作的整张表加锁,它实现简单,资源消耗较少,被大部分MySQL引擎支持。最常使用的MYISAM与INNODB都支持表级锁定。表级锁定分为表共享读锁(共享锁)与表独占写锁(排他锁)。
特点:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发出锁冲突的概率最高,并发度最低。
页级锁 页级锁是MySQL中锁定粒度介于行级锁和表级锁中间的一种锁。表级锁速度快,但冲突多,行级冲突少,但速度慢。所以取了折衷的页级,一次锁定相邻的一组记录。
特点:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般
从锁的类别上来讲,有共享锁和排他锁。
用上面的例子来说就是用户的行为有两种,一种是来看房,多个用户一起看房是可以接受的。一种是真正的入住一晚,在这期间,无论是想入住的还是想看房的都不可以。
锁的粒度取决于具体的存储引擎,InnoDB实现了行级锁,页级锁,表级锁。
他们的加锁开销从大到小,并发能力也是从大到小。
InnoDB是基于索引来完成行锁
例: select * from tab_with_index where id = 1 for update;
for update 可以根据条件来完成行锁锁定,并且 id 是有索引键的列,如果 id 不是索引键那么InnoDB将完成表锁,并发将无从谈起
Record lock:单个行记录上的锁
Gap lock:间隙锁,锁定一个范围,不包括记录本身
Next-key lock:record+gap 锁定一个范围,包含记录本身
相关知识点:
innodb对于行的查询使用next-key lock
Next-locking keying为了解决Phantom Problem幻读问题
当查询的索引含有唯一属性时,将next-key lock降级为record key
Gap锁设计的目的是为了阻止多个事务将记录插入到同一范围内,而这会导致幻读问题的产生
有两种方式显式关闭gap锁:(除了外键约束和唯一性检查外,其余情况仅使用record lock) A. 将事务隔离级别设置为RC B. 将参数innodb_locks_unsafe_for_binlog设置为1
死锁是指两个或多个事务在同一资源上相互占用,并请求锁定对方的资源,从而导致恶性循环的现象。
常见的解决死锁的方法
1、如果不同程序会并发存取多个表,尽量约定以相同的顺序访问表,可以大大降低死锁机会。
2、在同一个事务中,尽可能做到一次锁定所需要的所有资源,减少死锁产生概率;
3、对于非常容易产生死锁的业务部分,可以尝试使用升级锁定颗粒度,通过表级锁定来减少死锁产生的概率;
如果业务处理不好可以用分布式事务锁或者使用乐观锁
数据库管理系统(DBMS)中的并发控制的任务是确保在多个事务同时存取数据库中同一数据时不破坏事务的隔离性和统一性以及数据库的统一性。乐观并发控制(乐观锁)和悲观并发控制(悲观锁)是并发控制主要采用的技术手段。
悲观锁:假定会发生并发冲突,屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。在查询完数据的时候就把事务锁起来,直到提交事务。实现方式:使用数据库中的锁机制
乐观锁:假设不会发生并发冲突,只在提交操作时检查是否违反数据完整性。在修改数据的时候把事务锁起来,通过version的方式来进行锁定。实现方式:乐一般会使用版本号机制或CAS算法实现。
两种锁的使用场景
从上面对两种锁的介绍,我们知道两种锁各有优缺点,不可认为一种好于另一种,像乐观锁适用于写比较少的情况下(多读场景),即冲突真的很少发生的时候,这样可以省去了锁的开销,加大了系统的整个吞吐量。
但如果是多写的情况,一般会经常产生冲突,这就会导致上层应用会不断的进行retry,这样反倒是降低了性能,所以一般多写的场景下用悲观锁就比较合适。
为了提高复杂SQL语句的复用性和表操作的安全性,MySQL数据库管理系统提供了视图特性。所谓视图,本质上是一种虚拟表,在物理上是不存在的,其内容与真实的表相似,包含一系列带有名称的列和行数据。但是,视图并不在数据库中以储存的数据值形式存在。行和列数据来自定义视图的查询所引用基本表,并且在具体引用视图时动态生成。
视图使开发者只关心感兴趣的某些特定数据和所负责的特定任务,只能看到视图中所定义的数据,而不是视图所引用表中的数据,从而提高了数据库中数据的安全性。
视图的特点如下:
视图的列可以来自不同的表,是表的抽象和在逻辑意义上建立的新关系。
视图是由基本表(实表)产生的表(虚表)。
视图的建立和删除不影响基本表。
对视图内容的更新(添加,删除和修改)直接影响基本表。
当视图来自多个基本表时,不允许添加和删除数据。
视图的操作包括创建视图,查看视图,删除视图和修改视图。
视图根本用途:简化sql查询,提高开发效率。如果说还有另外一个用途那就是兼容老的表结构。
下面是视图的常见使用场景:
重用SQL语句;
简化复杂的SQL操作。在编写查询后,可以方便的重用它而不必知道它的基本查询细节;
使用表的组成部分而不是整个表;
保护数据。可以给用户授予表的特定部分的访问权限而不是整个表的访问权限;
更改数据格式和表示。视图可返回与底层表的表示和格式不同的数据。
查询简单化。视图能简化用户的操作
数据安全性。视图使用户能以多种角度看待同一数据,能够对机密数据提供安全保护
逻辑数据独立性。视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性
性能。数据库必须把视图的查询转化成对基本表的查询,如果这个视图是由一个复杂的多表查询所定义,那么,即使是视图的一个简单查询,数据库也把它变成一个复杂的结合体,需要花费一定的时间。
修改限制。当用户试图修改视图的某些行时,数据库必须把它转化为对基本表的某些行的修改。事实上,当从视图中插入或者删除时,情况也是这样。对于简单视图来说,这是很方便的,但是,对于比较复杂的视图,可能是不可修改的
这些视图有如下特征:1.有UNIQUE等集合操作符的视图。2.有GROUP BY子句的视图。3.有诸如AVG\SUM\MAX等聚合函数的视图。4.使用DISTINCT关键字的视图。5.连接表的视图(其中有些例外)
游标是系统为用户开设的一个数据缓冲区,存放SQL语句的执行结果,每个游标区都有一个名字。用户可以通过游标逐一获取记录并赋给主变量,交由主语言进一步处理。
存储过程是一个预编译的SQL语句,优点是允许模块化的设计,就是说只需要创建一次,以后在该程序中就可以调用多次。如果某次操作需要执行多次SQL,使用存储过程比单纯SQL语句执行要快。
优点:
缺点:
触发器是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊的存储过程。触发器是指一段代码,当触发某个事件时,自动执行这些代码。
使用场景
可以通过数据库中的相关表实现级联更改。
实时监控某张表中的某个字段的更改而需要做出相应的处理。
例如可以生成某些业务的编号。
注意不要滥用,否则会造成数据库及应用程序的维护困难。
大家需要牢记以上基础知识点,重点是理解数据类型CHAR和VARCHAR的差异,表存储引擎InnoDB和MyISAM的区别。
在MySQL数据库中有如下六种触发器:
Before Insert
After Insert
Before Update
After Update
Before Delete
After Delete
主要为以上操作 即对逻辑结构等有操作的,其中包括表结构,视图和索引。
这个较为好理解 即查询操作,以select关键字。各种简单查询,连接查询等 都属于DQL。
主要为以上操作 即对数据进行操作的,对应上面所说的查询操作 DQL与DML共同构建了多数初级程序员常用的增删改查操作。而查询是较为特殊的一种 被划分到DQL中。
主要为以上操作 即对数据库安全性完整性等有操作的,可以简单的理解为权限控制等。
超键:在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。一个属性可以为作为一个超键,多个属性组合在一起也可以作为一个超键。超键包含候选键和主键。
候选键:是最小超键,即没有冗余元素的超键。
主键:数据库表中对储存数据对象予以唯一和完整标识的数据列或属性的组合。一个数据列只能有一个主键,且主键的取值不能缺失,即不能为空值(Null)。
外键:在一个表中存在的另一个表的主键称此表的外键。
NOT NULL: 用于控制字段的内容一定不能为空(NULL)。
UNIQUE: 控件字段内容不能重复,一个表允许有多个 Unique 约束。
PRIMARY KEY: 也是用于控件字段内容不能重复,但它在一个表只允许出现一个。
FOREIGN KEY: 用于预防破坏表之间连接的动作,也能防止非法数据插入外键列,因为它必须是它指向的那个表中的值之一。
CHECK: 用于控制字段的值范围。
交叉连接(CROSS JOIN)
内连接(INNER JOIN)
外连接(LEFT JOIN/RIGHT JOIN)
联合查询(UNION与UNION ALL)
全连接(FULL JOIN)
交叉连接(CROSS JOIN)
SELECT * FROM A,B(,C)或者SELECT * FROM A CROSS JOIN B (CROSS JOIN C)#没有任何关联条件,结果是笛卡尔积,结果集会很大,没有意义,很少使用内连接(INNER JOIN)SELECT * FROM A,B WHERE A.id=B.id或者SELECT * FROM A INNER JOIN B ON A.id=B.id多表中同时符合某种条件的数据记录的集合,INNER JOIN可以缩写为JOIN
内连接分为三类
等值连接:ON A.id=B.id
不等值连接:ON A.id > B.id
自连接:SELECT * FROM A T1 INNER JOIN A T2 ON T1.id=T2.pid
外连接(LEFT JOIN/RIGHT JOIN)
左外连接:LEFT OUTER JOIN, 以左表为主,先查询出左表,按照ON后的关联条件匹配右表,没有匹配到的用NULL填充,可以简写成LEFT JOIN
右外连接:RIGHT OUTER JOIN, 以右表为主,先查询出右表,按照ON后的关联条件匹配左表,没有匹配到的用NULL填充,可以简写成RIGHT JOIN
联合查询(UNION与UNION ALL)
SELECT * FROM A UNION SELECT * FROM B UNION ...
就是把多个结果集集中在一起,UNION前的结果为基准,需要注意的是联合查询的列数要相等,相同的记录行会合并
如果使用UNION ALL,不会合并重复的记录行
效率 UNION 高于 UNION ALL
全连接(FULL JOIN)
MySQL不支持全连接
可以使用LEFT JOIN 和UNION和RIGHT JOIN联合使用
SELECT * FROM A LEFT JOIN B ON A.id=B.id UNIONSELECT * FROM A RIGHT JOIN B ON A.id=B.id
表连接面试题
有2张表,1张R、1张S,R表有ABC三列,S表有CD两列,表中各有三条记录。
R表
A |
B |
C |
a1 |
b1 |
c1 |
a2 |
b2 |
c2 |
a3 |
b3 |
c3 |
S表
C |
D |
c1 |
d1 |
c2 |
d2 |
c4 |
d3 |
select r.*,s.* from r,s
A |
B | C | C | D |
a1 |
b1 |
c1 |
c1 |
d1 |
a2 |
b2 |
c2 |
c1 |
d1 |
a3 |
b3 |
c3 |
c1 |
d1 |
a1 |
b1 |
c1 |
c2 |
d2 |
a2 |
b2 |
c2 |
c2 |
d2 |
a3 |
b3 |
c3 |
c2 |
d2 |
a1 |
b1 |
c1 |
c4 |
d3 |
a2 |
b2 |
c2 |
c4 |
d3 |
a3 |
b3 |
c3 |
c4 |
d3 |
内连接结果:
select r.*,s.* from r inner join s on r.c=s.c
A |
B | C | C | D |
a1 |
b1 |
c1 |
c1 |
d1 |
a2 |
b2 |
c2 |
c2 |
d2 |
左连接结果:
select r.*,s.* from r left join s on r.c=s.c
A |
B | C | C | D |
a1 |
b1 |
c1 |
c1 |
d1 |
a2 |
b2 |
c2 |
c2 |
d2 |
a3 |
b3 |
c3 |
右连接结果:
select r.*,s.* from r right join s on r.c=s.c
A |
B |
C |
C |
D |
a1 |
b1 |
c1 |
c1 |
d1 |
a2 |
b2 |
c2 |
c2 |
d2 |
c4 |
d3 |
全表连接的结果(MySql不支持,Oracle支持):
select r.*,s.* from r full join s on r.c=s.c
A |
B | C | C | D |
a1 |
b1 |
c1 |
c1 |
d1 |
a2 |
b2 |
c2 |
c2 |
d2 |
a3 |
b3 |
c3 |
||
c4 |
d3 |
条件:一条SQL语句的查询结果做为另一条查询语句的条件或查询结果
嵌套:多条SQL语句嵌套使用,内部的SQL查询语句称为子查询。
-- 查询工资最高的员工是谁?
select * from employee where salary=(select max(salary) from employee);
-- 查询工资最高的员工是谁?
select * from employee where salary=(select max(salary) from employee);
子查询是多行多列的情况:结果集类似于一张虚拟表,不能用于where条件,用于select子句中做为子表
-- 1) 查询出2011年以后入职的员工信息
-- 2) 查询所有的部门信息,与上面的虚拟表中的信息比对,找出所有部门ID相等的员工。
select * from dept d, (select * from employee where join_date > '2011-1-1') e where e.dept_id = d.id;
– 使用表连接:
select d., e. from dept d inner join employee e on d.id = e.dept_id where e.join_date > ‘2011-1-1’
mysql中的in语句是把外表和内表作hash 连接,而exists语句是对外表作loop循环,每次loop循环再对内表进行查询。一直大家都认为exists比in语句的效率要高,这种说法其实是不准确的。这个是要区分环境的。
如果查询的两个表大小相当,那么用in和exists差别不大。
如果两个表中一个较小,一个是大表,则子查询表大的用exists,子查询表小的用in。
not in 和not exists:如果查询语句使用了not in,那么内外表都进行全表扫描,没有用到索引;而not extsts的子查询依然能用到表上的索引。所以无论那个表大,用not exists都比not in要快。
char的特点
char表示定长字符串,长度是固定的;
如果插入数据的长度小于char的固定长度时,则用空格填充;
因为长度固定,所以存取速度要比varchar快很多,甚至能快50%,但正因为其长度固定,所以会占据多余的空间,是空间换时间的做法;
对于char来说,最多能存放的字符个数为255,和编码无关
varchar的特点
varchar表示可变长字符串,长度是可变的;
插入的数据是多长,就按照多长来存储;
varchar在存取方面与char相反,它存取慢,因为长度不固定,但正因如此,不占据多余的空间,是时间换空间的做法;
对于varchar来说,最多能存放的字符个数为65532
总之,结合性能角度(char更快)和节省磁盘空间角度(varchar更小),具体情况还需具体来设计数据库才是妥当的做法。
最多存放50个字符,varchar(50)和(200)存储hello所占空间一样,但后者在排序时会消耗更多内存,因为order by col采用fixed_length计算col长度(memory引擎也一样)。在早期 MySQL 版本中, 50 代表字节数,现在代表字符数。
是指显示字符的长度。20表示最大显示宽度为20,但仍占4字节存储,存储范围不变;
不影响内部存储,只是影响带 zerofill 定义的 int 时,前面补多少个 0,易于报表展示
对大多数应用没有意义,只是规定一些工具用来显示字符的个数;int(1)和int(20)存储和计算均一样;
int(10)的10表示显示的数据的长度,不是存储数据的大小;chart(10)和varchar(10)的10表示存储数据的大小,即表示存储多少个字符。
int(10) 10位的数据长度 9999999999,占32个字节,int型4位
char(10) 10位固定字符串,不足补空格 最多10个字符
varchar(10) 10位可变字符串,不足补空格 最多10个字符
char(10)表示存储定长的10个字符,不足10个就用空格补齐,占用更多的存储空间
varchar(10)表示存储10个变长的字符,存储多少个就是多少个,空格也按一个字符存储,这一点是和char(10)的空格不同的,char(10)的空格表示占位不算一个字符
FLOAT类型数据可以存储至多8位十进制数,并在内存中占4字节。
DOUBLE类型数据可以存储至多18位十进制数,并在内存中占8字节。
三者都表示删除,但是三者有一些差别:
Delete |
Truncate |
Drop |
|
类型 |
属于DML |
属于DDL |
属于DDL |
回滚 |
可回滚 |
不可回滚 |
不可回滚 |
删除内容 |
表结构还在,删除表的全部或者一部分数据行 |
表结构还在,删除表中的所有数据 |
从数据库中删除表,所有的数据行,索引和权限也会被删除 |
删除速度 |
删除速度慢,需要逐行删除 |
删除速度快 |
删除速度最快 |
因此,在不再需要一张表的时候,用drop;在想删除部分数据行时候,用delete;在保留表而删除所有数据的时候用truncate。
如果使用UNION ALL,不会合并重复的记录行
效率 UNION 高于 UNION ALL