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事務
事務是指滿足ACID特性的一組操作，它們要麼完全地執行，要麼完全地不執行。
ACID特性
原子性（Atomicity）
一個事務必須被視爲一個不可分割的最小工作單元，整個事務中的所有操作要麼全部提交成功，要麼全部失敗回滾。
一致性（Consistency）
數據庫總是從一個一致性的狀態轉換到另外一個一致性狀態。事務開始和結束之間的中間狀態不會被其他事務看到。
隔離性（Isolation）
一個事務所作的修改在最終提交前，對其它事務是不可見的。
持久性（Durability）
一旦事務提交，則其所作的修改就會永久保存到數據庫中。即使系統崩潰，修改的數據也不會丟失。
理解
事務的ACID特性概念簡單，但不是很好理解，主要是因爲這幾個特性不是一種平級關係：
- 只要滿足一致性，事務的執行結果纔是正確的。
- 在無併發的情況下，事務串行執行，隔離性一定能夠滿足。此時只要滿足原子性，就一定能滿足一致性。
- 在併發的情況下，多個事務並行執行，事務不僅要滿足原子性，還要滿足隔離性，才能滿足一致性。
- 事務滿足持久化是爲了能應對數據庫崩潰的情況。
隔離級別
在併發環境下需要關注事務的隔離性，SQL標準中定義了以下四種隔離級別。
未提交讀（READ UNCOMMITTED）
事務中的修改即使沒有提交，對其他事務也都是可見的。事務可以讀取未提交的數據，這也被稱爲髒讀。
提交讀（READ COMMITTED）
一個事務從開始直到提交之前，所做的任何修改對其它事務都是不可見的。
這個級別有時候也叫做不可重複讀，因爲兩次執行同樣的查詢，可能會得到不一樣的結果。例如，T2讀取一個數據，T1對該數據做了修改並提交，如果T2再次讀取這個數據，那麼讀取的結果和第一次讀取的結果不同。
可重複讀（REPEATABLE READ）
可重複讀保證了在同一事物中多次讀取同樣記錄的結果是一致的。
該級別無法解決幻讀問題，即當某個事務在讀取某個範圍內的記錄時，另外一個事務又在該範圍內插入了新的記錄，當之前的事務再次讀取該範圍的記錄時，會產生幻行。
可串行化（SERIALIZABLE）
該級別是最高的隔離級別，通過強制事務串行執行避免上面的幻讀問題。
總結
| 隔離級別 | 髒讀 | 不可重複讀 | 幻讀 | 加鎖讀 |
|---|---|---|---|---|
| 未提交讀 | √ | √ | √ | × |
| 提交讀 | × | √ | √ | × |
| 未提交讀 | × | × | √ | × |
| 未提交讀 | × | × | × | √ |
鎖
當多個用戶併發地存取數據時，在數據庫中就會產生多個事務同時存取同一數據的情況。若對併發操作不加控制就可能會讀取和存儲不正確的數據，破壞數據庫的一致性。所以，鎖主要用於處理併發問題。
從數據庫系統角度分爲三種：排他鎖、共享鎖、更新鎖。
從程序員角度分爲兩種：一種是悲觀鎖，一種樂觀鎖。
悲觀鎖
總是假設最壞的情況，每次去拿數據的時候都認爲別人會修改，所以每次在拿數據的時候都會上鎖，這樣別人想拿這個數據就會阻塞直到它拿到鎖。
傳統的關係數據庫裏用到了很多這種鎖機制，比如按使用性質劃分的讀鎖、寫鎖和按作用範圍劃分的行鎖、表鎖。
共享鎖
共享鎖（S鎖）又稱爲讀鎖，若事務T對數據對象A加上S鎖，則事務T只能讀A；其他事務只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其他事務可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改。
排他鎖
排他鎖（X鎖）又稱爲寫鎖，若事務T對數據對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。
表鎖
每次操作鎖住整張表，開銷小，加鎖快，鎖粒度大，發生鎖衝突的概率最高，併發度最低。
行鎖
每次操作鎖住一行數據，開銷大，加鎖慢，鎖粒度小，發生鎖衝突的概率最低，併發度最高。
數據庫能夠確定哪些行需要鎖的情況下使用行鎖，如果不知道會影響哪些行的時候就會使用表鎖。
樂觀鎖
總是假設最好的情況，每次去拿數據的時候都認爲別人不會修改，所以不會上鎖，但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據，可以使用版本號機制和CAS算法實現。
版本號機制
一般是在數據表中加上一個數據版本號version字段，表示數據被修改的次數，當數據被修改時，version值會加一。當線程A要更新數據值時，在讀取數據的同時也會讀取version值，在提交更新時，若剛纔讀取到的version值與當前數據庫中的version值相等時才更新，否則重試更新操作，直到更新成功。
CAS算法
CAS即compare and swap（比較並交換），是一種有名的無鎖算法，在不使用鎖的情況下實現多線程之間的變量同步，也就是在沒有線程被阻塞的情況下實現變量的同步，所以也叫非阻塞同步。CAS算法涉及到三個操作數：
- 要更新的變量V
- 預期的值E
- 新值N
僅當V值等於E值時，纔會將V的值設置成N，否則什麼都不做。最後CAS返回當前V的值。CAS算法需要你額外給出一個期望值，也就是你認爲現在變量應該是什麼樣子，如果變量不是你想象的那樣，就說明已經被別人修改過，就重新讀取，再次嘗試修改即可。
因爲CAS需要在操作值的時候檢查下值有沒有發生變化，如果沒有發生變化則更新，但如果一個值原來是A，變成了B，又變成了A，那麼使用CAS進行檢查時就會誤以爲它的值沒有發生變化，這個問題稱爲ABA問題。ABA問題的解決思路就是使用版本號。在變量前面追加上版本號，每次變量更新的時候把版本號加一，那麼A-B-A就會變成1A-2B-3A，以此來防止不恰當的寫入。
兩種鎖的適用場景
樂觀鎖適用於寫比較少的情況下（多讀場景），即衝突真的很少發生的時候，這樣可以省去了鎖的開銷，加大了系統的整個吞吐量。但如果是多寫的情況，一般會經常產生衝突，這就會導致上層應用會不斷的進行重試，這樣反倒是降低了性能，所以一般多寫的場景下用悲觀鎖比較合適。
關係型數據庫設計
函數依賴
部分函數依賴
設X、Y是關係R的兩個屬性集合，存在X→Y，若X’是X的真子集，存在X’→Y，則稱Y部分函數依賴於X。
完全函數依賴
設X、Y是關係R的兩個屬性集合，X’是X的真子集，存在X→Y，但對每一個X’都有X’ !→Y，則稱Y完全函數依賴於X。
傳遞函數依賴
設X、Y、Z是關係R中互不相同的屬性集合，存在X→Y（Y !→X），Y→Z，則稱Z傳遞函數依賴於X。
範式
第一範式（1NF）
在任何一個關係數據庫中，第一範式（1NF）是對關係模式的基本要求，不滿足第一範式（1NF）的數據庫就不是關係數據庫。
所謂第一範式（1NF）是指數據庫表的每一列（每個屬性）都是不可分割的基本數據項，同一列中不能有多個值，即實體中的某個屬性不能有多個值或者不能有重複的屬性。簡而言之，第一範式就是無重複的列。
第二範式（2NF）
第二範式（2NF）要求實體的屬性完全依賴於主關鍵字。
第三範式（3NF）
在滿足第二範式的基礎上，且不存在傳遞函數依賴，那麼就是第三範式。簡而言之，第三範式就是屬性不依賴於其它非主屬性。
ER圖
ER圖由三個部分組成：實體、屬性、聯繫。
