基础篇-MySQL简介 （Java面试，MySQL高频知识点：事务特点ACID，事务隔离级别，存储引擎，数据库锁）

MySQL简介

常见面试知识点：

• 用过MySQL吗？事务讲下。
• MySQL有几个隔离级别（最好这个问题不要等被问，而在问上个的时候主动说这个）
• MySQL是怎么确保事务的正常执行的（日志，这个问得好像不多，但是可以作为一个亮点）
• MySQL有哪些存储引擎，各自的特点

因为这篇文章不想写索引，索引必问的索引优化没提到。后面再复习

1. MySQL是什么

MySQL是比较常用的数据库，同样的还有MS SQL以及Oracle DB。都是一个类型的产品。后面两种都是商业产品，比较昂贵。MS SQL是微软的，一般用 .net的都用这个，绑定在微软的战车上。还有是Oracle的数据库，传统行业一般都用这个，老牌行业大佬了。这两种商业的，收费比较昂贵，都是提供服务支持（其实就是除了问题能找到人背锅）。相对来说MySQL可以免费使用（虽然想在也是Orale下面的）。但是出问题。那我们就又变强了点（其实是头发少了点）。但是对小企业来说。MySQL用的比较多，毕竟节省成本。而且这三个都是关系型数据库。其中某一个用的比较好。其他两种都能很快上手（我之前两家公司，一个用Oracle 11g，一个是MS SQL2008 。但是我学习都是看的MySQL的相关书籍。并不影响我使用）

1.1 MySQL是什么

• MySQL是一款关系型数据库管理系统，有社区版。（关系型数据库可以联想下Excel的表格结构）
• 管理磁盘上的数据
• 支持多个存储引擎
• 支持事务（依赖存储引擎）
• 崩溃恢复（依赖存储引擎）

1.2 范式

第一范式： 每个列都是最小单元，具有原子性，不可再分割
第二范式： 所有的非主键都直接依赖于主键。就是说可以通过主键直接决定其他的信息。例如知道 小李的身份证号可以直接知道，小李名字，家庭地址，性别。都是和身份证号(主键)直接关联
第三范式： 所有的非主键都不依赖与非主键。性别和家庭地址是没有依赖关系的

范式的好处： 没有冗余，每次更新需要更新的数据少
范式的缺点： 很多时候需要查询多方面的信息，例如通过小李的身份证，我希望查到小李的信息，希望能得到其父亲(紧急联系人)的部分信息。如果没有冗余表示我需要连表查询。连表查询的效率又比单表查询慢好多。一般对于查询量大，但是很少更新的数据表一般都会设计的不符合范式

2. MySQL逻辑架构

MySQL是三层架构，客户端，服务层，存储引擎层（物理文件在磁盘，有存储引擎直接操作）
其中处理语句的都在都在中间这一层
如下图（图片来源于网络）：

• 客户端连接服务器后，服务器先对客户端进行身份检验，判定其可以查询哪个表，可以做什么操作。
• 每个客户端都连接都有一个线程来处理，该连接的查询都由这个线程来处理。服务器有线程缓存，不需要每次都新建和销毁线程
• SQL语句执行查询的时候，会先看看缓存是否有对应数据，如果有直接返回结果。否则解析SQL，优化后，调用存储引擎的接口进行查询
• 存储引擎有多种（后面会介绍）

3. MySQL并发控制

按照是否共享可以分为共享锁与排它锁（服务层）。按照锁粒度可以分为表锁与行级锁（存储引擎，比较这个直接和数据交互）

3.1 共享锁与排他锁

• 共享锁（读锁）：资源可以被多个线程获取，能提供更大的并发
• 排他锁（写锁）：资源被一个线程获取，需要该线程释放锁后才可以被其他线程获取

3.2 表锁与行级锁

• 表级锁 ：锁整张表，锁开销小，但是支持的并发度小
• 行级索（InnoDB存储引擎），能支持较大并发，但是锁开销大（加锁，检查锁状态，释放锁都需要开销）

4. MySQL事务

InnoDB才支持事务，MyISAM不支持事务，由于之前MySQL5.1之前都是默认用的MyISAM存储引擎，导致很多人认为MySQL不支持事务。

4.1 事务特点

• 原子性（Atomicity）：事务里面的操作要么全部执行，要么都不执行
• 一致性（Consistency）：事务开始，到事务提交结束。数据库是从一个正确状态到另一个正确状态。数据库的数据完整性没有被破坏，例如外键约束，或者其他业务上的约束（执行的过程中可能会破坏数据完整性，这说明原子性，是一致性的基本保障。没有原子性，一致性也很难维持）
• 隔离性（Isolation）：避免多个事务对一个资源同时操作导致数据不一致（用Java讲就是多线程安全）事务有4个不同隔离级别（见4.2）
• 持久性（Durability）：事务执行成功后，对数据的修改是永久性的，即使数据故障也不会丢失

4.2 事务隔离级别

• 未提交读（Read uncommitted）
• 提交读（read committed）
• 可重复读（repeatable read）：MySQL默认的事务隔离级别
• 串行化（Serializable）
  其实是根据解决的问题命名的

隔离级别	问题
未提交读	脏读，重复读，幻读
提交读	重复读，幻读
可重复读	幻读
串行化

隔离级别越高，能够支持的并发越有限（鱼和熊掌不可兼得。又想开发的快，又想不出bug，工资还不想给。程序员也太难了o(╥﹏╥)o）

• 脏读： 事务能够读取到其他事务还没有提交的数据。我读取到其他事务没有提交的数据，如果那个事务最终回滚了。那么我依赖那个数据所做的操作不就有问题了。 数据库怎么避免的：先写在副本里，提交时候更新到磁盘中（类似CopyOnWrite（COW）机制，很多地方用到例如 JUC包里面的写操作都是这种方式）
• 重复读： 在一个事务里面两次读取的数据前后不一致 eg：A事务查询小明账户余额为500，结果另外有个B事务执行且提交了，将改成200。A事务发出取款500的操作。A事务前后两次读取的余额不一致。可重复读级别数据库是怎么处理的：不让AB两个事务同时执行就好了，可以给AB事务排序，也可以对小明账户余额加排他锁。获取到锁的事务才能执行操作。
• 幻读： 事务两次读取的事务行数不一致。这个和重复读不一样，重复指的是某一行的数据不一致（update导致的），加行级锁，幻读指的是数据表的行数，是指多行数据（insert，delete导致），这个得表锁。或者事务都串行化执行

4.2 日志简介

声明：这篇仅介绍日志，仅介绍，而且主要介绍事务相关的日志。具体可以去专门找日志相关的文章

• MySQL是如何确保原子性，一致性，隔离性与持久性的？

• 原子性简单说就是全执行或全不执行，但是如果事务执行到一半，系统出故障，或者其他原因（例如余额不够）导致系统无法执行。这个时候就需要回滚，依赖什么回滚？ 是 undo log，当事务执行语句时，会在undo log记录想法的操作语句，例子执行 insert语句,undo log会记录对应的delete，对应的undolog记录了才会真的执行语句（先留好了退路哈）， 回滚的时候就会就执行undo log语句。
• 一致性依赖原子性和隔离性来确保
• 隔离性依靠锁和MMVC机制（多版本并发控制），简单点就是乐观锁，来确保
• 持久性。CPU操作数据都在内存上（其实是在内存与CPU之间的缓存区Cache，或者寄存器），但是这有个缺点：断电就没了。只有保存到磁盘中，才能永久保存（当然磁盘也会坏）。我们当然不会直接操作磁盘，那这样频繁从磁盘取数据，插入数据，那得多慢。MySQL是在内中操作，操作前会将操作（SQL脚本语句）记录到 redo log。redo log放到磁盘中，才会将事务提交（先日志，再操作）。即使事务为提交，或过程崩溃了，MySQL启动时还是会根据redo log去做这件事。redo log好处在于记录语句，比直接操作数据对IO消耗小，同时redo log是记录到一起的，相对于事务做的IO是随机IO，顺序IO肯定更快

5. MySQL存储引擎

5.1 InnoDB存储引擎

5.2 MyISAM存储引擎

6. 小结

• 数据库逻辑架构
• 数据库锁（读写锁/表锁与行级锁）
• 事务特性ACID
• 事务隔离级别（4中隔离级别）
• 事务日志
• 博文已经太长了，存储引擎先不管了

还有很多没提，可以看考看看，事务的2PC，3PC。日志的奔溃恢复，日志在复制过程的作用（这里是 bin log），MySQL事务的语句【开始：START TRANSACTION ；提交：Commit；回滚：Rollback】