数据库相关知识
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事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行
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事务的四大特性
- 原子性：事务时最小的执行单位，不允许分隔。
- 一致性：执行事务前后，数据保持一致，多个事务对同一数据读取的结果 是相同的
- 隔离性：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：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。
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并发事务问题：
- 脏读：后者对还未同步到数据库中的数据再次修改
- 丢失修改：两者同时修改
- 不可重复读：一个事务两次读之间有事务对其数据进行了修改
- 幻读：类似于不可重复读（修改）幻读重点是增加删除
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sql四个隔离级别：
隔离级别 脏读 不可重复读 幻读 READ-UNCOMMITTED（读取未提交） √ √ √ READ-COMMITTED（读取已提交） × √ √ REPEATABLE-READ（可重复读） × × √ SERIALIZABLE（可串行化） × × × -
索引
- 优点：
- 通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性
- 可以大大加快检索速度
- 帮助服务器避免排序和临时表
- 将随机IO变成顺序IO
- 加速表与表之间的连接
- 优点：
- 缺点：
- 当进行增删修的时候索引也需要动态维护，降低了维护速度
- 需要占用物理空间
- 创建索引和维护索引需要时间
- 通过将无序数据变成有序数据，来加快查询速度
- 当进行增删修的时候索引也需要动态维护，降低了维护速度
- 注意事项：
- 避免where子句对字段施加函数，会造成无法命中索引
- 在使用InnoDB时使用与业务无关的自增主键作为左键，即使用逻辑主键而不要更用业务主键
- 将打算加索引的列设置为NOT NULL，否则将导致引擎放弃使用索引
- 删除长期未使用的索引
- 在使用limit offset查询缓慢时，可以使用借助索引提交性能
- 聚集（主键）和非聚集（非主键）索引
- 区别聚合索引在叶子节点存储的是表中的数据，非聚合索引在叶子节点存储的是主键和索引列，所以非聚合索引也叫做二级索引。
- 索引最左匹配原则（MySQL会质疑向右匹配知道遇到范围查询）
- 索引可以简单如一个列，也可以复杂如多个列，即联合索引
- 如果是联合索引，内码key也由多个列组成，同时索引也只能用于查找key是否存在、
- 因此列的排列顺序决定了可命中索引的列数
- 使用保留字UNION可以使索引值在基本表中唯一
- 覆盖索引：就是包含了所有查询字段 (where,select,ordery by,group by 包含的字段) 的索引
- 好处：避免Innodb表进行索引的二次查询；可以把随机IO变成顺序IO加快查询效率
- 避免where子句对字段施加函数，会造成无法命中索引
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锁：处理解决并发问题
- 分类
- 从数据库：排它锁（X锁），共享锁（S,读锁），更新锁（U）
- 从程序员：悲观锁，乐观锁
- InnpDB支持行锁和表锁，而MyISAM只支持表锁
- 判断死锁
- 超时法
- 等待图法：出现回路
- 减少死锁
- 以固定的顺序访问表和行
- 大事务拆小
- 降低隔离级别
- 为表添加合理的索引
- 乐观锁和悲观锁
- 乐观锁：认为不会锁定的情况下去更新数据，如果发现不对劲，才不更新(回滚)。在数据库中往往添加一个version字段来实现。适用于多读的应用类型，提高吞吐量
- 悲观锁：用的就是数据库的行锁，认为数据库会发生并发冲突，直接上来就把数据锁住，其他事务不能修改，直至提交了当前事务
- 分类
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大表优化
- 限定数据的范围
- 读写分离，主库负责写，从库负责读
- 垂直分区：根据数据库里面数据表的相关性进行拆分，分列
- 优点:列数据变小，在查询是减少读取的Block数，减少I/O次数，还可以简化表的结构，易于维护
- 缺点：主键出现冗余，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
- 水平分区：保持数据结构不变，通过某种策略存储数据分片。水平拆分可以支持很大的数据量
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MySQL主要Server 层和引擎层：
- Server 层主要包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器，同时还有一个日志模块（binlog），这个日志模块所有执行引擎都可以共用,redolog 只有 InnoDB 有。
- 引擎层是插件式的，目前主要包括，MyISAM,InnoDB,Memory 等。
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SQL 等执行过程分为两类
- 一类对于查询等过程如下：权限校验—查询缓存—分析器—优化器—权限校验—执行器—引擎
- 对于更新等语句执行流程如下：分析器----权限校验----执行器—擎---redo log prepare—binlog—redo log commit
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数据库模型：
- 层级模型
- 网状模型
- 关系模型
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对于主键来说基本原则就是：不使用任何业务相关的字段作为主键。（身份证，手机号）
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另外还有联合主键，其允许部分有重复数据
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外键：关系数据库通过外键可以实现一对多、多对多和一对一的关系。外键既可以通过数据库来约束，也可以不设置约束，仅依靠应用程序的逻辑来保证。
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查询SELECT：
SELECT [ALL|DISTINCT] select_expr FROM -> WHERE -> GROUP BY [合计函数] -> HAVING -> ORDER BY -> LIMIT
- select_expr
- 可以用 * 表示所有字段。
- 可以使用表达式（计算公式、函数调用、字段也是个表达式）
- 可以为每个列使用别名。适用于简化列标识，避免多个列标识符重复。
- 使用关键字as或者省略
- FROM 子句：用于标识查询来源。
- 可以为表起别名。使用as关键字。
- from子句后，可以同时出现多个表。
- WHERE 子句：从from获得的数据源中进行筛选；整型1表示真，0表示假。
- GROUP BY 子句, 分组子句
- GROUP BY 字段/别名 [排序方式]
- 分组后会进行排序。升序：ASC，降序：DESC
- sum 求和
- max 求最大值
- min 求最小值
- avg 求平均值
- HAVING 子句，条件子句： 与 where 功能、用法相同，执行时机不同。
where 在开始时执行检测数据，对原数据进行过滤。having 对筛选出的结果再次进行过滤。having 字段必须是查询出来的，where 字段必须是数据表存在的。where 不可以使用字段的别名，having 可以。因为执行WHERE代码时，可能尚未确定列值。where 不可以使用合计函数。一般需用合计函数才会用 having
- ORDER BY 子句，排序子句
- order by 排序字段/别名 排序方式 [,排序字段/别名 排序方式]…
- 升序：ASC，降序：DESC
- 支持多个字段的排序。
- LIMIT 子句，限制结果数量子句
- DISTINCT, ALL 选项
- select_expr
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插入：INSERT INTO <表名> (字段1, 字段2, …) VALUES (值1, 值2, …);
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数据操作：
- 增：INSERT [INTO] 表名 [(字段列表)] VALUES (值列表)[, (值列表), …]
- 查：SELECT 字段列表 FROM 表名[ 其他子句]
- 删： DELETE FROM 表名[ 删除条件子句]
- 改： UPDATE 表名 SET 字段名=新值[, 字段名=新值] [更新条件]
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数据库操作：
- 查看当前数据库： SELECT DATABASE();
- 显示当前时间、用户名、数据库版本：SELECT now() , user() , version() ;
- 创建库： CREATE DATABASE[ IF NOT EXISTS] 数据库名 数据库选项
- 查看已有库：SHOW DATABASES
- 查看当前库信息：SHOW CREATE DATABASE 数据库名
- 修改库的选项信息：ALTER DATABASE 库名 选项信息
- 删除库： DROP DATABASE[ IF EXISTS] 数据库名（同时删除数据库相关目录以及目录内容）
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表的操作：
- 创建表：CREATE [TEMPORARY] TABLE[ IF NOT EXISTS] [库名.]表名 ( 表的结构定义 )[ 表选项]
- 查看表： SHOW TABLES FROM 表名
- 表选项
- 字符集：CHARSET = charset_name
- 自增起始数：AUTO_INCREMENT = 行数
- 数据文件目录：DATA DIRECTORY = ‘目录’
- 索引文件目录：INDEX DIRECTORY = ‘目录’
- 表注释： COMMENT = ‘string’
- 分区选项;PARTITION BY …
- 查看表结构：SHOW CREATE TABLE 表名 （信息更详细）
- 查看所有表：SHOW TABLES FROM 表名
- 修改表：
- 修改表本身的选项： ALTER TABLE 表名 表的选项
- 对表进行重命名：RENAME TABLE 原表名 TO 库名.表名 （可将表移动到另一个数据库）
- 删除表： DROP TABLE[ IF EXISTS] 表名 …
- 清空表数据：TRUNCATE [TABLE] 表名
- 复制表结构：CREATE TABLE 表名 LIKE 要复制的表名
- 复制表结构和数据：CREATE TABLE 表名 [AS] SELECT * FROM 要复制的表名
- 检查表是否有错误：CHECK TABLE tbl_name [, tbl_name] … [option] …
- 优化表：OPTIMIZE [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name] …
- 修复表：REPAIR [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name] … [QUICK] [EXTENDED] [USE_FRM]
- 分析表： ANALYZE [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name] …
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更新数据：UPDATE <表名> SET 字段1=值1, 字段2=值2, … WHERE …;
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删除数据：DELETE FROM <表名> WHERE …;
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切换数据库： USE <数据库>
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显示当前数据库所有表： SHOW <表名>
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插入或替换：REPLACE INTO students (id, class_id, name, gender, score) VALUES (1, 1, ‘小明’, ‘F’, 99);
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插入或更新：INSERT INTO students (id, class_id, name, gender, score) VALUES (1, 1, ‘小明’, ‘F’, 99) ON DUPLICATE KEY UPDATE name=‘小明’, gender=‘F’, score=99;
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插入或忽略：INSERT IGNORE INTO students (id, class_id, name, gender, score) VALUES (1, 1, ‘小明’, ‘F’, 99);
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快照：CREATE TABLE students_of_class1 SELECT * FROM students WHERE class_id=1;
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关系数据库规范化是为了解决数据库中插入，删除，数据冗余问题引入的
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独立性
- 逻辑独立性：应用程序与数据库中数据的逻辑结构是相互独立的 是外模式/模式映像
- 物理独立性：用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的。是模式/内模式映像
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向用户授权：GRANT <权限>[,<权限>]… [ON <对象类型> <对象名>] TO <用户>[,<用户>]… [WITH GRANT OPTION];
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实体中的任一关键字，可能由一个或者多个可区别的实体稽核中不同个体的属性组成
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关系型数据库三级模式二级映射，保证了逻辑独立性和物理独立性
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E-R模型（实体-联系模型）
- E-R模型可以成功描述数据库所存储的数据
- 基本要素
- 实体
- 属性
- 联系
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触发器：是用户定义在关系上的一类由事件驱动的特殊过程。
- 其中事件是指：增删改（更新）
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数据库三级模式：外模式、模式、内模式
- 模式：逻辑模式、概念模式：描述的是全局逻辑结构，一个数据库只要一个模式，模式是数据库的中心与关键。
- 外模式：子模式、用户模式：是数据库用户的数据视图。是模式的一个子集，多个，保证数据安全性
- 内模式：存储模式：一个数据库只有一个==内模式，它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据库内部的表示方法。
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两级映射：
- 外模式——模式
- 模式——内模式
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SQL语言的组成
- DCL：数据控制语句
- grant
- revoke
- DDL：数据定义语句
- DROP
- CREATE
- ALTER
- DML：数据操纵语句
- INSERT
- UPDATE
- DELETE
- DCL：数据控制语句
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三大范式：
- 第一范式：字段不能再分，
- 第二范式：在第一范式的基础上，一行数据只做一件事情，不能出现部分依赖，消除复核主键就可以避免出现部分依赖
- 第三范式：在第二范式的基础上，任何非主属性不依赖于其它非主属性（在2NF基础上消除传递依赖）每个属性都和主键有直接相关关系。
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ORDB中复合类型：
- 结构（行）类型： 不同类型 有序
- 数组类型：同类 有序
- 包（多集）类型：同类 无序 可以重复
- 集合类型：同类 无序 不重复
- 列表类型：同类 有序 可以重复
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数据库系统的主要特点:
- 数据结构化
- 数据度的冗余度小
- 较高的数据独立性
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数据库设计的四个阶段
- 需求分析
- 概念设计：E-R方法，将现实世界的信息结构统一由实体、属性以及实体之间的联系来描述
- 逻辑设计
- 物理设计
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属性：
- 候选键（候选关键字、候选码），能唯一表示关系中的元组
- 主关系键（主键、主码、关系键、关键字）：作为数据操作的依据，从候选键中选择
- 主属性：包含在任一候选关键字中的各个属性
- 非码属性：不包含在任何候选键中的属性
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两段锁协议：所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁，进行读之前申请S锁，写之前申请X锁
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列属性：
- 主键：PRIMARY 能唯一表示记录的字段，唯一性，不可空，可以由多个字段共同组成，此时需要在字段列表后声明的方法。
- 唯一索引（唯一约束）：UNIQUE：使得某字段的值不能重复
- 约束：NULL：不是数据类型，是列的一个属性。
- 默认值属性 DEFAULT：当前字段默认值
- 自动增长约束 AUTO-INCREMENT：自动增长必须为索引（主键或unique）
- 注释 Comment
- 外键约束 FOREIGN KEY ：用于限制主表与从表数据完整性