搞定MySQL之面经(一)

一、数据库范式

  • 第一范式:1NF是对属性的原子性约束,要求字段具有原子性,不可再分解 (只要是关系型数据库都满足1NF)。
  • 第二范式:2NF是在满足第一范式的前提下,非主键字段不能出现部分依赖主键;解决:消除复合主键就可避免出现部分以来,可增加单列关键字。
  • 第三范式:3NF是在满足第二范式的前提下,非主键字段不能出现传递依赖,比如某个字段a依赖于主键,而一些字段依赖字段a,这就是传递依赖。解决:将一个实体信息的数据放在一个表内实现。

 

二、事务

1、事务四大特性(ACID)

  • 原子性:不可分割的操作单元,事务中所有操作,要么全部成功;要么撤回到执行事务之前的状态
  • 一致性:如果在执行事务之前数据库是一致的,那么在执行事务之后数据库也还是一致的;
  • 隔离性:事务操作之间彼此独立和透明互不影响。事务独立运行。这通常使用锁来实现。一个事务处理后的结果,影响了其他事务,那么其他事务会撤回。事务的100%隔离,需要牺牲速度。
  • 持久性:事务一旦提交,其结果就是永久的。即便发生系统故障,也能恢复。

2、MySQL的事务隔离级别:

  • 未提交读(Read Uncommitted):允许脏读,其他事务只要修改了数据,即使未提交,本事务也能看到修改后的数据值。也就是可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据
  • 提交读(Read Committed):只能读取到已经提交的数据。Oracle等多数数据库默认都是该级别 (不重复读)
  • 可重复读(Repeated Read):可重复读。无论其他事务是否修改并提交了数据,在这个事务中看到的数据值始终不受其他事务影响。MySQL数据库(InnoDB引擎)默认使用可重复读( Repeatable read)。
  • 串行读(Serializable):完全串行化的读,每次读都需要获得表级共享锁,读写相互都会阻塞。

脏读: 是指事务T1将某一值修改,然后事务T2读取该值,此后T1因为某种原因撤销对该值的修改,这就导致了T2所读取到的数据是无效的。

不可重复读 :是指在数据库访问时,一个事务范围内的两次相同查询却返回了不同数据。

幻读: 是指当事务不是独立执行时发生的一种现象,比如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,这种修改涉及到表中的全部数据行。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入一行新数据。那么就会发生,操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样。 

不可重复读&幻读区别:不可重复读重点在于update和delete,而幻读的重点在于insert。

三、索引

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_TREE。B_TREE 索引加速了数据访问,因为存储引擎不会再去扫描整张表得到需要的数据;相反,它从根节点开始,根节点保存了子节点的指针,存储引擎会根据指针快速寻找数据。

MySQL数据库的五类索引: 

  1. 普通索引,数据可以重复,没有任何限制。
  2. 唯一索引,要求索引列的值必须唯一,但允许有空值;如果是组合索引,那么列值的组合必须唯一。
  3. 主键索引,是一种特殊的唯一索引,一个表只能有一个主键,不允许有空值,一般是在创建表的同时创建主键索引。
  4. 组合索引 ,在多个字段上创建的索引,只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段,索引才会被使用。
  5. 全文索引,是对于大表的文本域:char,varchar,text列才能创建全文索引,主要用于查找文本中的关键字,并不是直接与索引中的值进行比较。fulltext更像是一个搜索引擎,配合match against操作使用,而不是一般的where语句加like。

注:全文索引目前只有MyISAM存储引擎支持全文索引,InnoDB引擎5.6以下版本还不支持全文索引。

所有存储引擎对每个表至少支持16个索引,总索引长度至少为256字节,索引有两种存储类型,包括B型树索引和哈希索引。索引可以提高查询的速度,但是创建和维护索引需要耗费时间,同时也会影响插入的速度,如果需要插入大量的数据时,最好是先删除索引,插入数据后再建立索引。

MyISAM引擎使用B+Tree作为索引结构,叶节点的data域存放的是数据记录的地址,即:MyISAM索引文件和数据文件是分离的,MyISAM的索引文件仅仅保存数据记录的地址。MyISAM中索引检索的算法为首先按照B+Tree搜索算法搜索索引,如果指定的Key存在,则取出其data域的值,然后以data域的值为地址,读取相应数据记录。MyISAM的索引方式也叫做“非聚集”的。

InnoDB引擎也使用B+Tree作为索引结构,但是InnoDB的数据文件本身就是索引文件,叶节点data域保存了完整的数据记录。这个索引的key是数据表的主键,因此InnoDB表数据文件本身就是主索引。这种索引叫做“聚焦索引”。InnoDB的辅助索引的data域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说,InnoDB的所有辅助索引都引用主键作为data域。聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效,但是辅助索引搜索需要检索两遍索引:首先检索辅助索引获得主键,然后用主键到主索引中检索获得记录。InnoDB的索引实现后,不建议使用过长的字段作为主键,因为所有辅助索引都引用主索引,过长的主索引会令辅助索引变得过大。在Innodb中也不建议使用非单调的字段作为主键,因为InnoDB数据文件本身是一颗B+Tree,非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持B+Tree的特性而频繁的分裂调整,十分低效,建议使用自增字段作为主键。

四、MySQL 存储引擎

MySQL支持多种存储引擎,比如InnoDB,MyISAM,Memory,Archive等等.在大多数的情况下,直接选择使用InnoDB引擎都是最合适的,InnoDB也是MySQL的默认存储引擎。

存储引擎 MyISAM和InnoDB区别:

  1. InnoDB支持事务,MyISAM不支持。
  2. MyISAM适合查询以及插入为主的应用,InnoDB适合频繁修改以及涉及到安全性较高的应用。
  3. InnoDB支持外键,MyISAM不支持。
  4. 从MySQL5.5.5以后,InnoDB是默认引擎。
  5. MyISAM支持全文类型索引,而InnoDB不支持全文索引。
  6. InnoDB中不保存表的总行数,select count(*) from table时,InnoDB需要扫描整个表计算有多少行,但MyISAM只需简单读出保存好的总行数即可。注:当count(*)语句包含where条件时MyISAM也需扫描整个表。
  7. 对于自增长的字段,InnoDB中必须包含只有该字段的索引,但是在MyISAM表中可以和其他字段一起建立联合索引。
  8. 清空整个表时,InnoDB是一行一行的删除,效率非常慢。MyISAM则会重建表。MyisAM使用delete语句删除后并不会立刻清理磁盘空间,需要定时清理,命令:OPTIMIZE table dept;
  9. InnoDB支持行锁(某些情况下还是锁整表,如 update table set a=1 where user like ‘%lee%’)
  10. Myisam创建表生成三个文件:.frm 数据表结构 、 .myd 数据文件 、 .myi 索引文件,Innodb只生成一个 .frm文件,数据存放在ibdata1.log

现在一般都选用InnoDB,主要是MyISAM的全表锁,读写串行问题,并发效率锁表,效率低,MyISAM对于读写密集型应用一般是不会去选用的。

应用场景:

  • MyISAM不支持事务处理等高级功能,但它提供高速存储和检索,以及全文搜索能力。如果应用中需要执行大量的SELECT查询,那么MyISAM是更好的选择。
  • InnoDB用于需要事务处理的应用程序,包括ACID事务支持。如果应用中需要执行大量的INSERT或UPDATE操作,则应该使用InnoDB,这样可以提高多用户并发操作的性能。

五、锁

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。从锁的类别上来讲,有共享锁和排他锁。

  • 共享锁: 又叫做读锁. 当用户要进行数据的读取时,对数据加上共享锁.共享锁可以同时加上多个。
  • 排他锁: 又叫做写锁. 当用户要进行数据的写入时,对数据加上排他锁.排他锁只可以加一个,他和其他的排他锁,共享锁都相斥。

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大小,并发能力也是从大到小。

  • 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。

表级锁和行级锁对比:

  • 表级锁: Mysql中锁定 粒度最大 的一种锁,对当前操作的整张表加锁,实现简单,资源消耗也比较少,加锁快,不会出现死锁。其锁定粒度最大,触发锁冲突的概率最高,并发度最低,MyISAM和 InnoDB引擎都支持表级锁。
  • 行级锁: Mysql中锁定 粒度最小 的一种锁,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,并发度高,但加锁的开销也最大,加锁慢,会出现死锁。

InnoDB存储引擎的锁的算法有三种:

  • 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。

 

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