Mysql(区别+事务及隔离级别+事务实现+锁+表优化)
目录
什么是MySQL?
MyISAM和InnoDB区别
索引
什么是事务?
并发事务带来哪些问题?
事务隔离级别有哪些?MySQL的默认隔离级别是?
隔离级别底层实现原理（MVCC和锁）
MySQL的事务实现：
MySQL可重复读级别下，什么情况会出现幻读？
锁机制与InnoDB锁算法
大表优化
分库分表之后,id 主键如何处理？
什么是MySQL?
MySQL 是一种关系型数据库，在Java企业级开发中非常常用，因为 MySQL 是开源免费的，并且方便扩展。MySQL的默认端口号是3306。
MyISAM和InnoDB区别
两者的对比：
- 是否支持行级锁 : MyISAM 只有表级锁(table-level locking)，而InnoDB 支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁。
- 是否支持事务和崩溃后的安全恢复： MyISAM 强调的是性能，每次查询具有原子性,其执行速度比InnoDB类型更快，但是不提供事务支持。但是InnoDB 提供事务支持事务，外部键等高级数据库功能。 具有事务(commit)、回滚(rollback)和崩溃修复能力(crash recovery capabilities)的事务安全(transaction-safe (ACID compliant))型表。
- 是否支持外键： MyISAM不支持，而InnoDB支持。
- 是否支持MVCC ：仅 InnoDB 支持。应对高并发事务, MVCC比单纯的加锁更高效;MVCC只在
READ COMMITTED和REPEATABLE READ两个隔离级别下工作;MVCC可以使用 乐观(optimistic)锁 和 悲观(pessimistic)锁来实现;各数据库中MVCC实现并不统一。
索引
MySQL索引使用的数据结构主要有BTree索引 和 哈希索引 。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。
相比MyISAM，索引文件和数据文件是分离的.
InnoDB: 其数据文件本身就是索引文件。其表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构，树的叶节点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。这被称为“聚簇索引
其余的索引都作为辅助索引，辅助索引的data域存储相应记录主键的值而不是地址，这也是和MyISAM不同的地方。在根据主索引搜索时，直接找到key所在的节点即可取出数据；在根据辅助索引查找时，则需要先取出主键的值，再走一遍主索引。 因此，在设计表的时候，不建议使用过长的字段作为主键，也不建议使用非单调的字段作为主键，这样会造成主索引频繁分裂。
什么是事务?
事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。
事物的四大特性(ACID):
- 原子性（Atomicity）： 事务是最小的执行单位，不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成，要么完全不起作用；
- 一致性（Consistency）： 执行事务前后，数据保持一致，多个事务对同一个数据读取的结果是相同的；
- 隔离性（Isolation）： 并发访问数据库时，一个用户的事务不被其他事务所干扰，各并发事务之间数据库是独立的；
- 持久性（Durability）： 一个事务被提交之后。它对数据库中数据的改变是持久的，即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。
并发事务带来哪些问题?
可能会导致以下的问题。
- 脏读（Dirty read）: 当一个事务正在访问数据并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时另外一个事务也访问了这个数据，然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据，那么另外一个事务读到的这个数据是“脏数据”，依据“脏数据”所做的操作可能是不正确的。
- 丢失修改（Lost to modify）: 指在一个事务读取一个数据时，另外一个事务也访问了该数据，那么在第一个事务中修改了这个数据后，第二个事务也修改了这个数据。这样第一个事务内的修改结果就被丢失，因此称为丢失修改。 例如：事务1读取某表中的数据A=20，事务2也读取A=20，事务1修改A=A-1，事务2也修改A=A-1，最终结果A=19，事务1的修改被丢失。
- 不可重复读（Unrepeatableread）: 指在一个事务内多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另一个事务也访问该数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第二个事务的修改导致第一个事务两次读取的数据可能不太一样。这就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的情况，因此称为不可重复读。
- 幻读（Phantom read）: 幻读与不可重复读类似。它发生在一个事务（T1）读取了几行数据，接着另一个并发事务（T2）插入了一些数据时。在随后的查询中，第一个事务（T1）就会发现多了一些原本不存在的记录，就好像发生了幻觉一样，所以称为幻读。
不可重复读和幻读区别：
不可重复读的重点是修改比如多次读取一条记录发现其中某些列的值被修改，幻读的重点在于新增或者删除比如多次读取一条记录发现记录增多或减少了。
事务隔离级别有哪些?MySQL的默认隔离级别是?
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。
InnoDB 存储引擎在 REPEATABLE-READ（可重读） 事务隔离级别下使用的是Next-Key Lock 锁算法，因此可以避免幻读的产生.
InnoDB 存储引擎的默认支持的隔离级别是 REPEATABLE-READ（可重读） 已经可以完全保证事务的隔离性要求，即达到了 SQL标准的 SERIALIZABLE(可串行化) 隔离级别。i
nnoDB 存储引擎默认使用 REPEAaTABLE-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。
隔离级别底层实现原理（MVCC和锁）
锁的分类
- Shared Locks(共享锁/S锁)
- Exclusive Locks(排它锁/X锁)
- Record Locks(行锁)
- Gap Locks(间隙锁)
- Next-Key Locks(间隙锁)
2) 什么时候会加锁？
在数据库增删改查四种操作中，insert、delete和update都是会加排它锁(Exclusive Locks)的，而select只有显式声明才会加锁:
- select: 即最常用的查询，是不加任何锁的
- select ... lock in share mode: 会加共享锁(Shared Locks)
- select ... for update: 会加排它锁
3) 四种隔离级别
READ UNCOMMITTED隔离级别下, 读不会加任何锁。而写会加排他锁，并到事务结束之后释放。
实例1：
查-写：查并没有阻止写，表明查肯定并没有加锁，要不写肯定就阻塞了。写很明显，会加排它锁的。
实例2： 写-写：阻塞，表明，写会加排它锁。
READ COMMITTED
顾名思义，事务之间可以读取彼此已提交的数据。
InnoDB在该隔离级别(READ COMMITTED)写数据时，使用排它锁, 读取数据不加锁而是使用了MVCC机制。
因此，在读已提交的级别下，都会通过MVCC获取当前数据的最新快照，不加任何锁，也无视任何锁(因为历史数据是构造出来的，身上不可能有锁)。
遗留了不可重复读和幻读问题： MVCC版本的生成时机: 是每次select时。这就意味着，如果我们在事务A中执行多次的select，在每次select之间有其他事务更新了我们读取的数据并提交了，那就出现了不可重复读，即：重复读时，会出现数据不一致问题。
REPEATABLE READ
READ COMMITTED级别不同的是MVCC版本的生成时机，即：一次事务中只在第一次select时生成版本，后续的查询都是在这个版本上进行，从而实现了可重复读。
但是因为MVCC的快照只对读操作有效，对写操作无效
SERIALISABLE
该级别下，会自动将所有普通select转化为select ... lock in share mode执行，即针对同一数据的所有读写都变成互斥的了，可靠性大大提高，并发性大大降低。
读-写，写-写均互斥。
MySQL的事务实现：
ACID特性。原子性和隔离性基于undo log，持久性基于redo log。具体展开可以再讲讲redo log的两阶段提交。
如果不使用“两阶段提交”，那么数据库的状态就有可能和用它的日志恢复出来的库的状态不一致。redo log 和 binlog 都可以用于表示事务的提交状态，而两阶段提交就是让这两个状态保持逻辑上的一致。
MySQL可重复读级别下，什么情况会出现幻读？
其实可重复读无法保证完全的隔离性。如果在事务A中，第一次select使用快照读（使用MVCC），同时另外一个事务B在第一次select的范围内插入了数据，那么如果A在第二次读时使用了当前读（for update/in share mode），此时就会出现幻读问题，因为当前读并不会使用MVCC，而是从数据库读取最新数据。
锁机制与InnoDB锁算法
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
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.
大表优化
当MySQL单表记录数过大时，数据库的CRUD性能会明显下降，一些常见的优化措施如下：
限定数据的范围
务必禁止不带任何限制数据范围条件的查询语句。比如：当用户在查询订单历史的时候，我们可以控制在一个月范围内；
读/写分离
经典的数据库拆分方案，主库负责写，从库负责读；
垂直拆分
根据数据库里面数据表的相关性进行拆分。 例如，用户表中既有用户的登录信息又有用户的基本信息，可以将用户表拆分成两个单独的表，甚至放到单独的库做分库。
简单来说垂直拆分是指数据表列的拆分，把一张列比较多的表拆分为多张表。
- 垂直拆分的优点： 可以使得列数据变小，在查询时减少读取的Block数，减少I/O次数。此外，垂直分区可以简化表的结构，易于维护。
- 垂直拆分的缺点： 主键会出现冗余，需要管理冗余列，并会引起Join操作，可以通过在应用层进行Join来解决。此外，垂直分区会让事务变得更加复杂；
水平拆分
保持数据表结构不变，通过某种策略存储数据分片。这样每一片数据分散到不同的表或者库中，达到了分布式的目的。 水平拆分可以支撑非常大的数据量。
水平拆分可以支持非常大的数据量。需要注意的一点是：分表仅仅是解决了单一表数据过大的问题，但由于表的数据还是在同一台机器上，其实对于提升MySQL并发能力没有什么意义，所以 水平拆分最好分库 。
一般的数据表在优化得当的情况下支撑千万以下的数据量是没有太大问题的。如果实在要分片，尽量选择客户端分片架构，这样可以减少一次和中间件的网络I/O。
下面补充一下数据库分片的两种常见方案：
- 客户端代理： 分片逻辑在应用端，封装在jar包中，通过修改或者封装JDBC层来实现。 当当网的 Sharding-JDBC 、阿里的TDDL是两种比较常用的实现。
- 中间件代理： 在应用和数据中间加了一个代理层。分片逻辑统一维护在中间件服务中。 我们现在谈的 Mycat 、360的Atlas、网易的DDB等等都是这种架构的实现。
分库分表之后,id 主键如何处理？
因为要是分成多个表之后，每个表都是从 1 开始累加，这样是不对的，我们需要一个全局唯一的 id 来支持。
生成全局 id 有下面这几种方式：
- UUID：不适合作为主键，因为太长了，并且无序不可读，查询效率低。比较适合用于生成唯一的名字的标示比如文件的名字。
- 数据库自增 id : 两台数据库分别设置不同步长，生成不重复ID的策略来实现高可用。这种方式生成的 id 有序，但是需要独立部署数据库实例，成本高，还会有性能瓶颈。
- 利用 redis 生成 id : 性能比较好，灵活方便，不依赖于数据库。但是，引入了新的组件造成系统更加复杂，可用性降低，编码更加复杂，增加了系统成本。