索引
1.1 概念
索引是一种特殊的文件,包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引。
1.2 作用
数据库中的表、数据、索引之间的关系,类似于书架上的图书、书籍内容和书籍目录的关系。
索引所起的作用类似书籍目录,可用于快速定位、检索数据。
索引对于提高数据库的性能有很大的帮助。
加快查的速度,降低增删改的速度。(对于插入、删除数据频率高的,不适用索引)
也会提高空间的开销
1.3 使用场景
要考虑对数据库表的某列或某几列创建索引,需要考虑以下几点:
1. 数据量较大,且经常对这些列进行条件查询。
2.该数据库表的插入操作,及对这些列的修改操作频率较低。
3. 索引会占用额外的磁盘空间。
满足以上条件时,考虑对表中的这些字段创建索引,以提高查询效率。
反之,如果非条件查询列,或经常做插入、修改操作,或磁盘空间不足时,不考虑创建索引。
1.4 使用
查看索引
查看学生表已有的索引
针对学生表来说前面并没有创建索引,只是有主键因此自动创建的索引。
在创建主键约束( PRIMARY KEY )、唯一约束( UNIQUE )、外键约束( FOREIGN KEY )时,都会自动创建对应列的索引。
创建索引
最好是在建表之初就把索引建好!!
创建索引之后不需要手动使用,查询的时候会自动走索引
对于非主键、非唯一约束、非外键的字段,可以创建普通索引
案例:创建班级表中,name字段的索引
有的时候我们会根据名字查询,因此可以根据这一列创建索引
删除索引
和上述的创建索引类似,可能也会吃大量的硬盘 IO
案例:删除班级表中name字段的索引
1.5 索引在MySQL中的数据结构
核心的数据结构是B+树(大概率,尤其是带主键的表)
1. B+ 树是一个N叉搜索树,每个节点包含N个key,划分出N个区间,最后一个key则是最大值
2. 父元素的key会在子元素中出现,并且是以最大值的方式
这样的重复出现,会让非叶子节点的所有值在叶子节点中都体现出来
3. 叶子节点之间会像链表一样首尾相连
上述B+树的好处
1. 跟二叉树相比,高度降低了,比较的时候硬盘IO次数减少(提高查询速度,本质就是减少硬盘IO次数)
2. 所有的查询都是落到叶子节点上的,因此无论查询哪个元素查询次数都比较均衡。对于B树而言,有的在根节点上就查的快,在叶子节点上就慢
3. 更适合范围查询
4. 由于所有的key都会在叶子节点中体现,因此非叶子节点不必存表的数据行,只需要存索引列的值即可(例如id)。这也就意味着非叶子节点占用的空间是大大降低的,更可能在内存中可以放进去缓存,进一步降低硬盘IO
对于带有主键的表,就是按照B+树来组织的。但是有些表,不只是主键索引,还有别的非主键列也有索引,这种情况会构造新的B+树,非叶子节点就会存这一列里面的key(比如学生姓名),到了叶子节点这一层则不是存完整的数据行了,而是存主键id。
使用主键列来查询,只查一次B+树即可,如果是使用非主键的索引查询,则需要先查一遍索引列的B+树,再差一遍主键列的B+树(称为“回表”)。
当前B+树这个结构只是针对MySQL的InnoDB这个数据库引擎
事务
2.1 为什么使用事务
比如说,转账操作
account(id, balance)
1 100
2 100
让 1 给 2 转50,需要两个操作
1)1的余额 - 50
2)2的余额 + 50
假如在执行以上第一句 SQL 时,出现网络错误,或是数据库挂掉了,出现 1 的余额是50,2的余额是100,这显然是不科学的,因此就要使用到“事务”
2.2 事务的概念
事务就是把多个SQL打包成一个整体,要么全部执行完,要么一个都不执行。如果执行到中间出错了,就会进行“回滚”(rollback)操作,类似电脑的ctrl + z。(数据库会把执行的每个操作记录下来,如果某个操作出错,就会进行逆操作恢复如初)
数据库事务的四大特性
1.原子性,即打包成一个整体这个操作(最最最核心的特性,也是事务的初心)
2.一致性,事务执行前/执行后都得是合法的状态。即不能出现上述转账钱丢了的情况
3.持久性,事务产生的修改都是会写入硬盘的。即使程序重启/断电(有电的时候就会进行回滚,因为中途断电已经不正常状态了),事务都能正常工作
4.隔离性,一个数据库服务器,同时执行多个事务的时候,事务之间的“相互影响程度”
隔离性越高,意味着事务之间的并发程度越低,执行效率越慢,但数据准确性越高
隔离性越低,意味着事务之间的并发程度越高,执行效率越快,但数据准确性越低
背景:现在我是一名正在备课的老师
这时候有个同学跑进我的办公室交作业,突然他发现我正在敲课堂代码,发现我写了个class_student,他就回去跟班上的同学说,可是我突然不想要这个案例了,就把class_student给删了,这时候这位同学读取的就是一个有问题的数据。也称作“ 脏读”,在这个场景中,我写数据和同学读数据这 俩事务是并发的,没有限制。为了解决这一问题,我们可以给写这个操作“加锁”,这时候我写数据同学就不能读,只有当我写完了同学才能读到(上传到码云)。
同学在码云浏览代码的时候,我突然想到有个地方的代码有误,我连忙进行了修改,这时候同学看到的数据跟上一秒的不一样了。这种情况叫做“ 不可重复读”,在 一个事务中,连续两次读到的结果不一样。为了解决这一问题,我们就可以给读这个操作“加锁”,这时候同学读数据的时候我就不能去修改数据。
(脏读和不可重复读都是针对同一个代码文件而言的)
这时候我觉得闲着也是闲着,就新建/删除了个文件,想着做别的事情,这时候虽然同学看的代码没有变化,但是惊讶的发现文件数量变了。这种情况称为“ 幻读”,在 一个事务中,连续两次读到的结果集不同。为了解决这一问题,我们就可以串行化(像一条线),彻底舍弃并发,即同学在读的时候我什么都不能干。
MySQL的四个隔离级别
read uncommitted |
不做任何限制,事务之间是随意并发的.并发程度最高,隔离性最低.会产生脏读+不可重复读+幻读.执行速度最快. |
read committed |
对写操作进行了加锁他,并发程度降低了,隔离性提高了.解决了脏读问题,仍然存在不可重复读+幻读. |
repeatable read |
对写和读都加了锁.并发程度再次降低,隔离性再次提高.解决了脏读+不可重复读,仍然存在幻读问题.(MySQL默认挡位) |
serializable |
严格串行化.并发程度最低(因为是串行执行的),隔离性最高.解决了脏读+不可重复读+幻读问题.执行速度最慢. |
2.3 使用
( 1 )开启事务: start transaction;
( 2 )执行多条 SQL 语句
( 3 )提交: commit;
也可以主动进行回滚:rollback
说明:
开启事务之后,中间的SQL不会立即执行,而是攒着等commit再统一执行(保证原子性)
rollback 即是全部失败, commit 即是全部成功。