数据库---索引和事务

目录

存储引擎 

InooDB存储引擎 

MyISAM存储引擎 

​ Memory存储引擎

磁盘IO 

 索引

B树

B+树

 B+树为什么更适合于索引结构

索引语法

 事务

事务的概念

 事务的操作过程

事务操作

方法一：设置手动提交 

方法二：借助事务指令

事务的四大特性

并发事务问题

数据库的事务隔离

mysql对事务隔离的操作

存储引擎 

 存储引擎是数据库中用于存储数据，组织数据，建立数据的实现方式

存储引擎是基于表的

• show create table 表名 ：查看某一张表的建表语句

  show create  table student;

• show engines ： 查询当前数据库所支持的存储引擎

•  在创建表的时候指定存储引擎

create table  memory
(
    id int,
name varchar(20)
)engine=MEMORY;-- 指定存储引擎

InooDB存储引擎 

是mysql的默认存储引擎

InooDB的特点：

InooDB的逻辑存储结构

页是数据库存储的最小单位 每页都保存了一行一行的数据，我们按照页为单位将磁盘的数据加载到内存的缓存页中，也是按照页为单位，将内存缓存页的数据存入磁盘

MyISAM存储引擎 

 Memory存储引擎

磁盘IO 

磁盘的读取操作成为磁盘IO。在数据库中，磁盘的读取操作都是对页的操作

 索引

索引是一种用于查找的数据结构

索引存在的目的：增加查找速率 缺点：降低增删改的速度，占用空间

索引是一种数据结构，我们学习的数据结构有顺序表，链表，栈，堆，队列，二叉树，哈希表等，那么用的是哪一种数据结构呢？

顺序表和链表：遍历元素，时间复杂度o（n）栈，队列，都不适合用于查找

二叉树：二叉排序树查找效率较高，但是二叉树在递增或者递减序列中，会变成单分支的树（链表）查找效率低

哈希表：查找效率高，但是查找的是某一个具体的值，不适合范围查找

堆：找到最大或者最小值

那么，没有一个适合索引的数据结构吗？其实是有的，那就是B+树

B+树是大部分存储引擎所支持的索引结构，其次应用较多的是hash索引

了解B+树，得先了解B树

B树

B树的形式：多个分支

https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

借助这个网站，动态生成各种数据结构

B树的构建过程

  B树的好处： 采用多分支结构，层次更低，减小磁盘IO次数

B+树

B+树在B树的基础上演变而来

 B+树的构建过程

B+树的最终形式类似于： 

B+树的特点 

 B+树的叶子节点上存储了所有节点，叶子节点形成了单向链表（且元素递增）

叶子节点存放的不只是索引值，还存储了元素的全部信息（key-value） 

 B+树为什么更适合于索引结构

相比于二叉树：

1、查找元素时，根据非叶子节点的索引结构来确定查找区间，减少磁盘io次数

相比于B树：

2、叶子节点存储了元素的所有信息，且形成了递增的单向链表，适用于范围查找

3、非叶子节点只是索引结构（相当于只存储key-value的key值），没有实际的存在意义，占用空间小，甚至可以存储在内存中（存放在内存中，表示索引结构不占用磁盘io）

一个页的空间是16k，相比于B树来说，B+树的非叶子节点内存磁盘IO就会变小

4、叶子节点保留了所有的元素，查找某一元素最终都会落在叶子节点上，查找效率稳定

 索引分类

索引可以分成两种存储形式：聚集索引和辅助索引

聚集索引：将索引和数据一起存储，索引结构的叶子节点保留了行数据---》必须有且只有一个

辅助索引：将索引和数据分开存储，索引结构的叶子节点对应了主键---》可以有多个

聚集索引的选取规则：

1. 存在主键，则主键是聚集索引
2. 没有主键，则选取第一个唯一索引成为聚集索引
3. 1，2都不满足，innodb存储引擎会默认生成一个rowid作为默认聚集索引

聚集索引的特点：聚集索引行数据的物理存放和主键的逻辑顺序相同

辅助索引的特点：聚集索引行数据的物理存放和主键的逻辑顺序不一定相同

索引语法

• 查看索引

show index from 表名

•  创建索引 

create index 索引名 on 表名（字段名）  

创建主键约束（primary key），唯一约束（unique），外键约束（foreign key）时会自动创建对应列的索引

create table s (id int,name varchar(10) unique ,gender char(1), primary key (id));

show index from s;

 索引创建

-- 对于student表，name可能重复，为name创建索引
create index  idx_student_name on student (name);

show index  from student;

加unique修饰 

-- 对于student表，id不能重复
create unique index  idx_student_id on student(id);
show index from student;
insert student(gender) values('女');
select * from student;

• 删除索引

drop index  索引名 on  表名

drop index idx_student_name on student;
drop index idx_student_id on student;
show index from student;

 事务

事务的概念

将所有操作打包在一起，这些操作要么同时成功，要么同时失败

同时失败指将发生异常之前的操作中对数据的更改还原回去（事务回滚）

 事务的操作过程

mysql的事务提交是自动提交的 

 创建一张表，来完成转账操作

create table accout(
    id int primary key auto_increment,
    name varchar(20),
    account int
);
insert accout values(null,"小明",500),(null,"小红",0);
select * from accout;

转账成功情况下：

-- 第一步 小明的余额是否超过500
 select account from accout where name="小明";
-- 第二步：余额如果超过500,小明余额减500
update accout set account=account-500 where name="小明";
-- 第三步：小红余额加500
update accout set account=account+500 where name="小红";

转账不成功情况下：

假设第三步发生异常

 这显然是不合理的，小明的余额应该回溯到之前的余额，这就涉及到了事务回滚

事务操作

• 查看事务的提交方式

select @@autocommit;

 结果为1，自动提交，结果为0，手动提交

mysql的事务提交是默认自动提交的 

• 修改事务的提交为手动提交

set @@autocommit=0;

set @@autocommit=0;
select @@autocommit;

• 提交事务 关键字：commit
• 回滚事务 关键字：rollback

方法一：设置手动提交 

正常执行：

设置手动提交，不执行commit操作，就只是对临时表的修改，也就是查询结果是修改了的，但是数据库中的表并没有被修改 

set @@autocommit=0;
select @@autocommit;
-- 第一步 小明的余额是否超过500
 select account from accout where name="小明";
-- 第二步：余额如果超过500,小明余额减500
update accout set account=account-500 where name="小明";
-- 第三步：小红余额加500
update accout set account=account+500 where name="小红";


commit;

执行了commit操作，数据库的表才会被修改 

-- 先将数据恢复回去
update accout set account=500  where name="小明"  ;
update accout set account=0  where name="小红"  ;
commit;

 设置了手动提交，不在事务内的语句也得执行commit操作,否则数据修改无法提交给数据库

 异常执行：

-- 第一步 小明的余额是否超过500
 select account from accout where name="小明";
-- 第二步：余额如果超过500,小明余额减500
update accout set account=account-500 where name="小明";
-- 第三步：小红余额加500
程序出现异常...
update accout set account=account+500 where name="小红";

select * from  accout; -- 临时表的数据中只有小明的余额减500，小红的没改变 -- 数据库的数据仍然是500，0
rollback ;-- 事务回滚
select * from accout;-- -- 临时表的数据中小明余额500，小红的没改变 -- 数据库的数据仍然是500，0

方法一总结：使用方法一设置手动提交，如果不进行commit操作，对所有数据的更改，都只会是对临时表的更改；发生异常，也是对临时表的更改，使用rollback关键字，可以将在异常之前对临时表的更改恢复回去，但是也是对临时表的修改，只要不进行commit操作，都不会影响实际数据

方法二：借助事务指令

• 开启事务 ：关键字begin
• 提交事务 关键字：commit
• 回滚事务 关键字：rollback

-- 开启事务
begin ;
-- 第一步 小明的余额是否超过500
 select account from accout where name="小明";
-- 第二步：余额如果超过500,小明余额减500
update accout set account=account-500 where name="小明";
-- 第三步：小红余额加500
update accout set account=account+500 where name="小红";

select * from  accout;

-- 事务正常进行
commit;
-- 事务异常
 rollback ;

和方法一的操作一致，异常rollback，正常commit

事物内部仍然是对临时表的修改（需要手动commit ）但是在事务之外，仍然是自动提交

事务的四大特性

原子性：一个事务内的操作必须同时成功或者同时失败，意味着事务是不可划分的最小单位

一致性：事务完成时，数据必须保持合理（例如：转账前后两人总和与之前的相等，金额不存在负数等等，数据要合理且正确）

隔离性：数据库系统提供的隔离机制，使得事务之间不会收到并发影响

持久性：数据一旦提交到了数据库中，对数据库中数据的更改是持久的

并发事务问题

从操作系统的角度来理解：并发指的是两个事件或者多个事件在相同的时间间隔内发生，但是在宏观上看来就是两个事件或者多个事件同时进行

程序运行的本质是将程序加载进入内存，并分配cpu

但电脑即使是单核cpu，也可以同时运行多个程序，例如电脑分屏（同时开启两个程序），这就是因为cpu在极小的时间间隔之内轮流给两个程序分配空间，在宏观上产生两个程序同时运行的现象

对于事务来说，也会收到并发性的影响

1、丢失更新
       两个事务T1和T2读入同一个数据并修改，T2提交的结果覆盖了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。 数据丢失可以避免，在事务修改数据时，不允许其他事务读取数据

 2、脏读

两个事务T1和T2，T2在T1提交数据之前获得了T1的数据，得到了错误数据

 3、不可重复读

    T1和T2两个事务，T1多次读取数据，但是T2在之间对T1进行了数据修改，导致两次数据读取不一致

 4、幻读

T1,T2两个事务，T1读取事务，T2新增记录，T1再次读取，发现读取的记录多了几条

 区别：

丢失更新：一个事务因为另外一个事务，导致数据更新不成功

幻读：一个事务重复读取同一个数据，但是因为另外一个事务对数据进行新增，导致两次读取的数据个数不一致

不可重复读：一个事务重复读取同一个数据，但是因为另外一个事务对数据进行修改，导致两次数据不一致

脏读：一个事务读取到了另外一个事务在没有提交之前修改的数据，导致此事务读取的数据是错误的

丢失更新可以通过设置锁来解决，其他三个问题都是因为不一致导致的，需要进行并发控制，为了兼顾并发效率与异常控制，定义了4种隔离级别

数据库的事务隔离

read uncommitted(读未提交数据)

如果一个事务已经开始写数据，则另外一个事务则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。

避免了更新丢失，却可能出现脏读、不可重复读、幻读的情况

read committed(读已提交数据)

如果一个事务正在读取数据，则其他事务也可以读取数据

但是如果一个事务正在写数据，但是还没有提交这个事务，那么不允许其他事务读取这个事务

（事务A事先读取了数据，事务B紧接着更新了数据，并提交了事务，而事务A再次读取该数据时，数据已经发生了改变：不可重复读）

该隔离级别避免了脏读，更新丢失，但是却可能出现不可重复读、幻读的情况

repeatable read（可重复读）mysql的默认级别

如果一个事务正在读取数据，则其他事务也可以读取数据，但是不允许其他事务修改数据

（一旦事务开始读取，读取完毕不会马上解锁，而是等到事务结束后再解锁：（事务A事先读取了数据，就已经不允许事务B修改这个数据了，就在上一个的基础上解决了不可重复读问题）

如果一个事务正在写数据，则禁止其他事务对这个事务的任何操作

解决了不可重复读和脏读，丢失更新，但是可能出现幻读

serializable（可串行化）

提供严格的事务隔离。它要求事务序列化执行，事务只能一个接着一个地执行，不能并发执行。

解决了幻读，不可重复读和脏读，丢失更新

隔离级别	丢失更新	脏读	不可重复读	幻读
read uncommitted(读未提交数据)	√	×	×	×
read committed(读已提交数据)	√	√	×	×
repeatable read（可重复读）	√	√	√	×
serializable（可串行化）	√	√	√	√

mysql对事务隔离的操作

select @@transaction_isolation; 查看当前的事务隔离类别

 session：仅对当前会话窗口有效

gloabl：对所有会话窗口有效

set session  transaction isolation level  read committed ;
select @@transaction_isolation;