八、MySQL事务和SQL优化

1 什么是事务

Transaction，使我们数据库内最小且不可再分的单元。通常一个事务对应一个完整的业务(例如银行账户转账业务，该业务就是一个最小的工作单元)。一个完整的业务需要批量的DML(INSERT 、UPDATE、DELETE)语句共同联合完成。事务只和DML语句有关，或者说DML语句才有事务。这个和业务逻辑有关，业务逻辑不同，DML语句的个数不同。

操作序列范畴，这些序列共有的一个特征 要么全部执行，要么全都不执行。这是一个不可分割的工作单元。事务是由事务开始和事务结束之间所执行的数据库操作组成。

#例如以银行转账需求：

家长账户   扣款    -money
学生账户   收款    +money

必要要求 以上两台DML语句必须同时成功或者同时失败。最小单元不可再分，当第一条DML语句执行成功后，并不能将底层数据库中的第一个账户的数据修改，只是将操作进行了记录。这个记录实在内存中完成的，当第二条DML语句执行成功后，和底层数据库文件中的数据再进行完全的同步。反之如果第二条DML语句执行失败，清空所有的历史操作记录，以保证数据的统一。

事务处理（事务操作）：保证所有事务都作为一个工作单元来执行，即使出现了故障，都不能改变这种执行方式。当在一个事务中执行多个操作时，只有事务完成了提交行为。才意味着数据被永久的保存。

要么数据库管理系统将放弃所有的修改。使整个事务回滚到最初状态。

2 事务的特征

事务的本质是由一组SQL语句组成的逻辑处理单元。

A （原子性Atomicity）：原子性是指事务是一个不可分割的最小单元，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

C （一致性Consistency）：事务必须使数据库从一个一致性，转变到另一个一致性的状态。

I （隔离性Isolation）：多个用户并发访问数据库时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他的事务操作所干扰，要求多个并发事务之间 要相互隔离

D（持久性Durability）：持久性指一个事务被提交是，它对于数据库内数据的改变就是永久性的，接下来即便数据库发生故障，也不应该对其有任何影响。

3 MySQL使用事务

实现

1. 手动关闭掉一个操作 >>>>>>> 自动提交改变成手动提交
   ​ SET AUTOCOMMIT = 0;

2. 标记事务的起点
   START TRANSACTION

3. 编辑并执行 SQL语句 组

4. 提交
   COMMIT

5. 回滚
   ROLLBACK

6. 手动开启掉一个操作 >>>>>>> 手动提交改变成自动提交
   SET AUTOCOMMIT = 0;

实现截图

MySQL 开启事务，回滚，提交。

begin
5.5 以上版本 不需要手动begin,只要你执行的是一个DML，那么它就会自动在前面加入begin命令

COMMIT  提交事务
完成了一个事务，一旦事务提交成功，就说明具备了ACID原则

ROLLBACK  回滚职务
完成了一个事务，将内存中已执行的操作撤销，并还原成最初状态

示例演示:

#需求  顾客A在线购买了一个商品 价格XXXX元 采用转账方式进行支付
#假设A 存款金额XXXX元，且向卖家B支付购买商品费用
#卖家B 当前账户余额XXXX元


#步骤1：创建数据库 shop_db;
CREATE DATABASE shop_db;
#步骤2：创建账户表  账户编号（自增）  账户人   当前账户金额
CREATE TABLE IF NOT EXISTS  `account` (
  `id` int(11) not null auto_increment,
  `name` varchar(32) not null,
  `cash` decimal(9,2) not null,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;
#步骤3：通过事务完成转账业务
SET AUTOCOMMIT = 0;

START TRANSACTION;
UPDATE account set cash = cash - 1000 WHERE name = 'A';
UPDATE account set cash = cash + 1000 WHERE name = 'B';

COMMIT;  #ROLLBACK

SET AUTOCOMMIT = 1;


#那么当两个事务打开同一个数据库（用户？？？），数据库原始余额为100；第一个事务将余额改为0，结束了；
#当第二个事务又将余额-50，那么最后结果是多少?   #死锁  必须等待1事务结束后 方可执行2事务内的操作

4 事务的隔离级别

多个线程开启各自事务操作数据库中数据时，数据库系统要负责隔离操作，以保证各个线程在获取数据时的准确性。

如果不考虑隔离性：

1. 幻读

2. 脏读

3. 不可重复读

幻读

​ 在一个事务内读取到了别的事务插入的数据，导致前后读取的信息不一致

​ 事务A按照自身的约定在进行数据读取，期间事务B插入了相同的搜索条件的新数据，事务A再次按照原先约定条件进行读取时，发现了事务B插入的新数据，幻读。

​ 会造成事务中先产生的锁，无法管理后加入满足条件的行。

​ 如何解决

​ bin_log ：产生数据一致性问题，在一个事务中，先对符合条件的目标行做变更，而在事务提交前，有新符合目标条件的加入。通过bin_log 恢复数据会将所有符合条件的目标行进行变更。

​ 间隙锁：在两行记录间的空隙加上锁，防止新纪录的插入。

脏读

​ 事务读取到另一个事务未提交的数据，解决方案 加入乐观锁。

不可重复读

​ 不可重复读，是指在数据库访问中，一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据

这是由于查询时系统中其他事务修改的提交而引起的。比如事务T1读取某一数据，事务T2读取并修改了该数据，T1为了对读取值进行检验而再次读取该数据，便得到了不同的结果。

幻读和不可重复读两者区别

​ 不可重复读 指同一条SQL查询到了不同的结果

​ 幻读指 查询的结果行数不同

事务的隔离级别

描述	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommitted	是	是	是
Read committed	否	是	是
Repeatable read	否	否	是
Serializable	否	否	否

5 数据库优化

5.1 影响性能因素的优化

服务优化
   硬件
   操作系统
   网络
   数据库设计
应用优化
	应用程序
	查询
	事务管理
	数据分布

5.2 谁参与优化

数据库管理员>
业务部门代表>
架构师>
应用程序设计开发人员>
硬件及系统管理员>
存储管理员。。。

5.3 系统优化

软件优化
	开发系统（操作系统）
	MYSQL编译优化
硬件优化
	CPU 内存 硬盘 网卡

5.4 服务优化

Mysql配置
	配置合理的Mysql服务器，尽量在应用本身达到一个合理的使用
	针对于不同的搜索引擎，定制不同的配置
	针对于不同的情况和需求，进行合理的配置
	my.cnf进行配置。

5.5 MyISAM配置项

选项	缺省值	推荐值	说明
key_buffer_size	8M	128M–256M	用来存放索引区块的缓存值, 建议128M以上，不要大于内存的30%
read_buffer_size	128k	10-20M	用来做MyISAM表全表扫描的缓冲大小.
myisam_sort_buffer_size	16M	128M	设置,恢复,修改表的时候使用的缓冲大小

5.6 InnoDB配置项

选项	缺省值	推荐值	说明
innodb_buffer_pool_size	32M	1G	InnoDB使用一个缓冲池来保存索引和原始数据, 这里你设置越大,你在存取表里面数据时所需要的磁盘I/O越少，一般是内存的一半，不超过2G，否则系统会崩溃，这个参数非常重要
innodb_additional_mem_pool_size	2M	128M	InnoDB用来保存 metadata 信息,如果内存是4G，最好本值超过200M
innodb_flush_log_at_trx_commit	1	0	0 代表日志只大约每秒写入日志文件并且日志文件刷新到磁盘; 1 为执行完没执行一条SQL马上commit; 2代表日志写入日志文件在每次提交后,但是日志文件只有大约每秒才会刷新到磁盘上. 对速度影响比较大，同时也关系数据完整性
innodb_log_file_size	8M	128M	在日志组中每个日志文件的大小, 一般是innodb_buffer_pool_size的25%，官方推荐是innodb_buffer_pool_size 的 40-50%, 设置大一点来避免在日志文件覆写上不必要的缓冲池刷新行为
innodb_log_buffer_size	128K	8M	用来缓冲日志数据的缓冲区的大小.推荐是8M，官方推荐该值小于16M，最好是 1M-8M 之间

5.7 应用优化

库表设计原则
	选择合适的数据类型：如果能够定长尽量定长
    使用 ENUM 而不是 VARCHAR,ENUM类型是非常快和紧凑的，在实际上，其保存的是 TINYINT，但其
    外表上显示为字符串。这样一来，用这个字段来做一些选项列表变得相当的完美 。
    不要使用无法加索引的类型作为关键字段，比如 text类型
    为了避免联表查询，有时候可以适当的数据冗余，比如邮箱、姓名这些不容易更改的数据
    选择合适的表引擎，有时候 MyISAM 适合，有时候InnoDB适合
    为保证查询性能，最好每个表都建立有 auto_increment 字段， 建立合适的数据库索引
    最好给每个字段都设定 default 值
索引建立原则（一）
    一般针对数据分散的关键字进行建立索引，比如ID、QQ，•  
     像性别、状态值等等建立索引没有意义字段唯一，最少，不可为null
     对大数据量表建立聚集索引，避免更新操作带来的碎片。
     尽量使用短索引，一般对int、char/varchar、date/time 等类型的字段建立索引
     需要的时候建立联合索引，但是要注意查询SQL语句的编写
     谨慎建立 unique 类型的索引（唯一索引）
     大文本字段不建立为索引，如果要对大文本字段进行检索，
     可以考虑全文索引（引擎问题）频繁更新的列不适合建立索引    
索引建立原则（二）
    order by 字句中的字段，where 子句中字段，最常用的sql语句中字段，应建立索引。 
    唯一性约束，系统将默认为改字段建立索引。
    对于只是做查询用的数据库索引越多越好，但对于在线实时系统建议控制在5个以内。
    索引不仅能提高查询SQL性能，同时也可以提高带where字句的update，Delete SQL性能。
    Decimal 类型字段不要单独建立为索引，但覆盖索引可以包含这些字段。
    只有建立索引以后，表内的行才按照特地的顺序存储，按照需要可以是asc或desc方式。
    如果索引由多个字段组成将最用来查询过滤的字段放在前面可能会有更好的性能。
编写高效的 SQL （一）
    能够快速缩小结果集的 WHERE 条件写在前面，如果有恒量条件，也尽量放在前面
    尽量避免使用 GROUP BY、DISTINCT 、OR、IN 等语句的使用，避免使用联表查询和子查询，
    因为将使执行效率大大下降
    能够使用索引的字段尽量进行有效的合理排列，如果使用了联合索引，请注意提取字段的前后顺序
    针对索引字段使用 >, >=, =, <, <=, IF NULL和BETWEEN 将会使用索引，
    如果对某个索引字段进行 LIKE 查询，使用 LIKE  ‘%abc%’不能使用索引，使用 LIKE ‘abc%’
    将能够使用索引    如果在SQL里使用了MySQL部分自带函数，索引将失效，
    同时将无法使用 MySQL 的 Query Cache，
    比如 LEFT(), SUBSTR(), TO_DAYS()，DATE_FORMAT(), 等，
	如果使用了 OR 或 IN，索引也将失效
    使用 Explain 语句来帮助改进我们的SQL语句
编写高效的 SQL （二）
    不要在where 子句中的“=”左边进行算术或表达式运算，否则系统将可能无法正确使用索引
    尽量不要在where条件中使用函数，否则将不能使用索引
    避免使用 select *, 只取需要的字段
    对于大数据量的查询，尽量避免在SQL语句中使用order by 字句，避免额外的开销
    如果插入的数据量很大，用select into 替代 insert into 能带来更好的性能
    采用连接操作，避免过多的子查询，产生的CPU和IO开销
    只关心需要的表和满足条件的数据
    适当使用临时表或表变量
    对于连续的数值，使用between代替in
    where 字句中尽量不要使用CASE条件
    尽量不用触发器，特别是在大数据表上
    更新触发器如果不是所有情况下都需要触发，应根据业务需要加上必要判断条件   
    使用union all 操作代替OR操作，注意此时需要注意一点查询条件可以使用聚集索引，
    如果是非聚集索引将起到相反的结果
    当只要一行数据时使用 LIMIT 1
    尽可能的使用 NOT NULL填充数据库
    拆分大的 DELETE 或 INSERT 语句
    批量提交SQL语句