一、索引
索引，類似書籍的目錄，可以根據目錄的某個頁碼立即找到對應的內容。
索引的優點：1.天生排序。2. 快速查找。
索引的缺點：1.佔用空間。2. 降低更新表的速度。
注意點：小表使用全表掃描更快，中大表才使用索引。超級大表索引基本無效。
索引從實現上說，分成 2 種：聚集索引和輔助索引（也叫二級索引或者非聚集索引）
從功能上說，分爲 6 種：普通索引，唯一索引，主鍵索引，複合索引，外鍵索引，全文索引。
詳細說說 6 種索引：
1、普通索引：最基本的索引，沒有任何約束。
2、唯一索引：與普通索引類似，但具有唯一性約束。
3、主鍵索引：特殊的唯一索引，不允許有空值。
4、複合索引：將多個列組合在一起創建索引，可以覆蓋多個列。
5、外鍵索引：只有InnoDB類型的表纔可以使用外鍵索引，保證數據的一致性、完整性和實現級聯操作。
6、全文索引：MySQL 自帶的全文索引只能用於 InnoDB、MyISAM ，並且只能對英文進行全文檢索，一般使用全文索引引擎（ES，Solr）。
注意：主鍵就是唯一索引，但是唯一索引不一定是主鍵，唯一索引可以爲空，但是空值只能有一個，主鍵不能爲空。
另外，InnoDB 通過主鍵聚簇數據，如果沒有定義主鍵且沒有定義聚集索引， MySql 會選擇一個唯一的非空索引代替，如果沒有這樣的索引，會隱式定義個 6 字節的主鍵作爲聚簇索引，用戶不能查看或訪問。
簡單點說：
- 設置主鍵時，會自動生成一個唯一索引，如果之前沒有聚集索引，那麼主鍵就是聚集索引。
- 沒有設置主鍵時，會選擇一個不爲空的唯一索引作爲聚集索引，如果還沒有，那就生成一個隱式的 6 字節的索引。
MySql 將數據按照頁來存儲，默認一頁爲 16kb，當你在查詢時，不會只加載某一條數據，而是將這個數據所在的頁都加載到 pageCache 中，這個其實和 OS 的就近訪問原理類似。
MySql 的索引使用 B+ 樹結構。在說 B+ 樹之前，先說說 B 樹，B 樹是一個多路平衡查找樹，相較於普通的二叉樹，不會發生極度不平衡的狀況，同時也是多路的。
B 樹的特點是：他會將數據也保存在非頁子節點。
看圖可知：
而這個特點會導致非頁子節點不能存儲大量的索引。
而 B+ Tree 就是針對這個對 B tree 做了優化。如下圖所示：
我們看到，B+ Tree 將所有的 data 數據都保存到了葉子節點中，非也子節點只保存索引和指針。
我們假設一個非頁子節點是 16kb，每個索引，即主鍵是 bigint，即 8b，指針爲 8b。那麼每頁能存儲大約 1000 個索引（16kb/ 8b + 8b）.
而一顆 3 層的 B+樹能夠存儲多少索引呢？如下圖：
大約能夠存儲 10 億個索引。通常 B+ 樹的高度在 2-4 層，由於 MySql 在運行時，根節點是常駐內存的，因此每次查找只需要大約 2 -3 次 IO。可以說，B+ 樹的設計，就是根據機械磁盤的特性來進行設計的。
知道了索引的設計，我們能夠知道另外一些信息：
- MySql 的主鍵不能太大，如果使用 UUID 這種，將會浪費 B+ 樹的非葉子節點。
- MySql 的主鍵最好是自增的，如果使用 UUID 這種，每次插入都會調整 B+樹，從而導致頁分裂，嚴重影響性能。
那麼，如果項目中使用了分庫分表，我們通常都會需要一個主鍵進行 sharding，那怎麼辦呢？在實現上，我們可以保留自增主鍵，而邏輯主鍵用來作爲唯一索引即可。
二、鎖機制
關於 Mysql 的鎖，各種概念就會噴涌而出，事實上，鎖有好幾種維度，我們來解釋一下。
1.類型維度
-
共享鎖（讀鎖 / S 鎖）
-
排它鎖（寫鎖 / X 鎖）
類型細分：
- 意向共享鎖
- 意向排他（互斥）鎖
-
悲觀鎖（使用鎖，即 for update）
-
樂觀鎖（使用版本號字段，類似 CAS 機制，即用戶自己控制。缺點：併發很高的時候，多了很多無用的重試）
2.鎖的粒度（粒度維度）
- 表鎖
- 頁鎖（Mysql BerkeleyDB 引擎）
- 行鎖（InnoDB）
3.鎖的算法（算法維度）
- Record Lock（單行記錄）
- Gap Lock（間隙鎖，鎖定一個範圍，但不包含鎖定記錄）
- Next-Key Lock（Record Lock + Gap Lock，鎖定一個範圍，並且鎖定記錄本身， MySql 防止幻讀，就是使用此鎖實現）
4.默認的讀操作，上鎖嗎？
- 默認是 MVCC 機制（“一致性非鎖定讀”）保證 RR 級別的隔離正確性，是不上鎖的。
可以選擇手動上鎖：select xxxx for update (排他鎖); select xxxx lock in share mode(共享鎖)，稱之爲“一致性鎖定讀”。
使用鎖之後，就能在 RR 級別下，避免幻讀。當然，默認的 MVCC 讀，也能避免幻讀。
既然 RR 能夠防止幻讀，那麼，SERIALIZABLE 有啥用呢？
防止丟失更新。例如下圖：
這個時候，我們必須使用 SERIALIZABLE 級別進行串行讀取。
最後，行鎖的實現原理就是鎖住聚集索引，如果你查詢的時候，沒有正確地擊中索引，MySql 優化器將會拋棄行鎖，使用表鎖。
三、事務
事務是數據庫永恆不變的話題， ACID：原子性，一致性，隔離性，持久性。
四個特性，最重要的就是一致性。而一致性由原子性，隔離性，持久性來保證。
- 原子性由 Undo log 保證。Undo Log 會保存每次變更之前的記錄，從而在發生錯誤時進行回滾。
- 隔離性由 MVCC 和 Lock 保證。這個後面說。
- 持久性由 Redo Log 保證。每次真正修改數據之前，都會將記錄寫到 Redo Log 中，只有 Redo Log 寫入成功，纔會真正的寫入到 B+ 樹中，如果提交之前斷電，就可以通過 Redo Log 恢復記錄。
然後再說隔離性。
隔離級別：
- 未提交讀（RU）
- 已提交讀（RC）
- 可重複讀（RR）
- 串行化（serializable）
每個級別都會解決不同的問題，通常是3 個問題：髒讀，不可重複讀，幻讀。一張經典的圖：
這裏有個注意點，關於幻讀，在數據庫規範裏，RR 級別會導致幻讀，但是，由於 Mysql 的優化，MySql 的 RR 級別不會導致幻讀：在使用默認的 select 時，MySql 使用 MVCC 機制保證不會幻讀；你也可以使用鎖，在使用鎖時，例如 for update（X 鎖），lock in share mode（S 鎖），MySql 會使用 Next-Key Lock 來保證不會發生幻讀。前者稱爲快照讀，後者稱爲當前讀。
原理剖析：
- RU 發生髒讀的原因：RU 原理是對每個更新語句的行記錄進行加鎖，而不是對整個事務進行加鎖，所以會發生髒讀。而 RC 和 RR 會對整個事務加鎖。
- RC 不能重複讀的原因：RC 每次執行 SQL 語句都會生成一個新的 Read View，每次讀到的都是不同的。而 RR 的事務從始至終都是使用同一個 Read View。
- RR 不會發生幻讀的原因： 上面說過了。
那 RR 和 Serializble 有什麼區別呢？答：丟失更新。本文關於鎖的部分已經提到。
MVCC 介紹：全稱多版本併發控制。
innoDB 每個聚集索引都有 4 個隱藏字段，分別是主鍵（RowID），最近更改的事務 ID（MVCC 核心），Undo Log 的指針（隔離核心），索引刪除標記（當刪除時，不會立即刪除，而是打標記，然後異步刪除）；
本質上，MVCC 就是用 Undo Log 鏈表實現。
MVCC 的實現方式：事務以排它鎖的方式修改原始數據，把修改前的數據存放於 Undo Log，通過回滾指針與數據關聯，如果修改成功，什麼都不做，如果修改失敗，則恢復 Undo Log 中的數據。
多說一句，通常我們認爲 MVCC 是類似樂觀鎖的方式，即使用版本號，而實際上，innoDB 不是這麼實現的。當然，這不影響我們使用 MySql。
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