MySQL索引、事务

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索引

作用

查看索引

创建索引

删除索引

索引背后的数据结构

B树

B+树

事务

事务的本质

事务的特性

并发执行事务产生的问题

脏读问题

不可重复读

幻读

MySQL中隔离级别

read uncommitted

readcommitted

repeatable read

serializable

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索引

索引的本质就是为了加快数据库的查询速度。但是有利就有弊，同时也付出了一定的代价：

• 空间代价来保存索引
• 索引可能会拖慢增加、修改、删除的效率

但是总体来说，利大于弊。

作用

1. 数据库中的表，数据，索引之间的关系就像是书架上的书、书里面内容、和书的目录之间的关系。
2. 索引的作用就是类似于书的目录，用于快速的定位，检索数据。
3. 索引对提高数据库性能有很大帮助。

查看索引

创建索引

 把表中的内容根据username创建了一个目录。

删除索引

索引背后的数据结构

根据特定的数据结构重新组织数据，在进行查询时，速度加快。

B+树：索引关键的数据结构。为数据库的索引量身制作的数据结构。

B树

我们先认识B树

B树可以认为是一个N叉搜索树。

 B树由于是一个N叉搜索树，所以当节点上的子树多了之后，节点保存的key也就多了，这就意味着在同样key的个数前提下，B树的高度要比二叉搜索树低很多。

当树的高度越高时，进行查询比较的时候，访问磁盘的次数就越多。

B+树

在B树的基础之后做了修改。同时也是N叉搜索树。

 整个树的所有数据都是在叶子节点上存储，而非叶子节点中的key最终都会出现在叶子节点上。

 B+树的特点

•  一个节点，可以存储N个key，这N个key划分了N个区间（而不是N+1个区间）。
• 每个节点中key的值，都会在叶子节点存在，同时该key是子节点的最大值。
• B+树的叶子节点，是完整的数据集合，只在叶子节点这里存储数据的每一行的数据，而非叶子节点，只存储key值本身即可。

B+树的优势

• 当前一个节点上存储了更多的key，最终树的高度是相对更低的，查询的时候减少了IO的访问次数。
• 所有查询的节点最终都会在叶子节点上（查询任何一个数据，经过的IO访问次数是一样的）
• B+树的所有叶子节点构成一个链表，此时就更加方便进行范围查询
• 由于数据都存储在叶子结点上，非叶子节点只存储key值，导致非叶子节点占用空间时比较小的。

上述的B+树就是MySQL组织数据的方式。

也就是说当你看到一张数据库二维表时，实际上这个表不一定就是按照表格这样的数据形式来存储数据的，数据的组织结构也不在硬盘，也是很有可能就是按照上述的B+树来存储的。

具体是那种结构，取决于你表里面有没有索引，以及数据库使用了那种存储引擎。

上述B+树结构，就是默认按照ID为索引展开的。

事务

事务的本质

我们先来看看下面这样的情况：

比如转账操作：

账户表：account   （id   balance）

用户1要给用户2转账500块钱，那么在数据库中肯定是要把用户一的余额-500，把用户2的余额+500，如下SQL：
 

update account set balance = balance-500 where id = 1；

update account set balance = balance+500 where id = 2；

假如在数据库执行过程中，执行完成第一条语句之后，数据库宕机了，此时用户1的余额已经被扣除了，但是用户2的余额却没有到账。

事务就是为了解决上述问题。

事务的本质就是把多个SQL语句打包成一个整体，这个整体要么全部执行成功，要么全部执行失败。而不会出现上面这种执行一半的情况。事务保证原子性

如果采用事务出现了上述的这种情况，当第一条语句执行完成之后，数据库宕机了，当下次数据库重新启动的时候，就会把上次修改一半的数据进行恢复还原。

事务的特性

1. 原子性（最核心的特性）。
2. 一致性   事务在执行前和执行后，保证数据一定是有效的。
3. 持久性   事务修改的内容是写在硬盘上的，持久存在的。
4. 隔离性   这里的隔离性是为了解决并发执行事务的问题。

并发执行事务产生的问题

脏读问题

一个事务A在对数据进行修改的过程中，还没有提交之前，此时另一个事务B，也对同一个数据进行读取，此时B的操作就成为脏读。读到数据也是脏数据。（无效数据）。

解决方案

给写操作进行加锁，当给写操作进行加锁之后，在修改数据的时候就不能同时进行读取数据了，这就意味着写操作和读操作不能同时进行了，不能并发执行了。

这个给写操作进行加锁，将降低了并发的效率，但同时提高了隔离性。提高了数据的准确性。

不可重复读

事务1已经提交了数据，事务2开始读数据，在读取的过程中，事务3又提交了新数据。

这就意味着同一个事务2，对此读取数据，读取出来的数据是不一致的，（预期是一个事务中，多次读取结果都是一样的）。这就叫不可重复读。

解决方案

通过给读操作进行加锁，这就意味着在读数据库的时候，其他事务不能进行修改数据，这就保证了多次读取数据的一致性。但是同时也是降低了并发的效率。进一步提高了事务的隔离性，数据的准确性又提高了。

幻读

当前我们约定给读操作和写操作进行加锁，解决了不可重复读和脏读问题。

在给读加锁和写加锁的前提下，一个事务多次读取数据，发现数据值是一样，但是数据的结果集不一样。这就产生了幻读问题。

解决方案

数据库使用串行化的方式来解决幻读问题，具体就是彻底的放弃并发处理事务，采取串行方式来一个接着一个的处理事务，这样做，并发程度是最低的，同时效率也是最低的，但是隔离性却是最高的，数据的准确性也是最好的。

对于上述的问题，MySQL提供了4中隔离级别，就对应上述的几个情况。

MySQL中隔离级别

read uncommitted

没有任何的锁的限制，并发程度是最高的，效率也是最高的，但是隔离性却是最低的，数据的准确性是最低的。

readcommitted

给写加锁了，并发程度降低 隔离行提高了

repeatable read

给写和读都进行了加锁，并发程度又降低了，隔离性又提高了

serializable

彻底的串行化执行，并发程度最低，隔离性最高。

上述的4种隔离级别，但是MySQL内置的机制，可以通过修改MySQL的配置文件进行设置当前工作在那种状态下。