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一、关于SQL数据库
SQL数据库承担了各种应用程序的核心数据存储，而NoSQL数据库作为SQL数据库的补充，两者不再是二选一的问题，而是主从关系。
为什么需要数据库？
随着应用程序的功能越来越复杂，数据量越来越大，如何管理这些数据就成了大问题。
数据库作为一种专门管理数据的软件。应用程序不需要自己管理数据，而是通过数据库软件提供的接口来读写数据。至于数据本身如何存储到文件，那是数据库软件的事情，应用程序自己并不关心。
总的来说，SQL语言定义了这么几种操作数据库的能力：
DDL：Data Definition Language
DDL允许用户定义数据，也就是创建表、删除表、修改表结构这些操作。通常，DDL由数据库管理员执行。
DML：Data Manipulation Language
DML为用户提供添加、删除、更新数据的能力，这些是应用程序对数据库的日常操作。
DQL：Data Query Language
DQL允许用户查询数据，这也是通常最频繁的数据库日常操作。
语法特点
SQL语言关键字不区分大小写！！！
二、关系模型
字段定义了数据类型（整型、浮点型、字符串、日期等），以及是否允许为NULL。注意NULL表示字段数据不存在。一个整型字段如果为NULL不表示它的值为0，同样的，一个字符串型字段为NULL也不表示它的值为空串''。
通常情况下，字段应该避免允许为NULL。不允许为NULL可以简化查询条件，加快查询速度，也利于应用程序读取数据后无需判断是否为NULL。
1、主键和外键
对于关系表，有个很重要的约束，就是任意两条记录不能重复。不能重复不是指两条记录不完全相同，而是指能够通过某个字段唯一区分出不同的记录，这个字段被称为主键。
选取主键的一个基本原则是：不使用任何业务相关的字段作为主键。
作为主键最好是完全业务无关的字段，我们一般把这个字段命名为id。
由于外键约束会降低数据库的性能，大部分互联网应用程序为了追求速度，并不设置外键约束，而是仅靠应用程序自身来保证逻辑的正确性。
一些应用会把一个大表拆成两个一对一的表，目的是把经常读取和不经常读取的字段分开，以获得更高的性能。例如，把一个大的用户表分拆为用户基本信息表user_info和用户详细信息表user_profiles，大部分时候，只需要查询user_info表，并不需要查询user_profiles表，这样就提高了查询速度。
2、索引
索引是关系数据库中对某一列或多个列的值进行预排序的数据结构。通过使用索引，可以让数据库系统不必扫描整个表，而是直接定位到符合条件的记录，这样就大大加快了查询速度。
创建索引：
ALTER TABLE students ADD INDEX idx_score (score);
索引的效率取决于索引列的值是否散列，即该列的值如果越互不相同，那么索引效率越高。反过来，如果记录的列存在大量相同的值，例如gender（性别）列，大约一半的记录值是M（男），另一半是F（女），因此，对该列创建索引就没有意义。
可以对一张表创建多个索引。索引的优点是提高了查询效率，缺点是在插入、更新和删除记录时，需要同时修改索引，因此，索引越多，插入、更新和删除记录的速度就越慢。
对于主键，关系数据库会自动对其创建主键索引。使用主键索引的效率是最高的，因为主键会保证绝对唯一。
唯一索引和唯一约束
通过UNIQUE关键字我们可以添加一个唯一索引。
ALTER TABLE students ADD UNIQUE INDEX uni_name (name);
也可以只对某一列添加一个唯一约束而不创建唯一索引
ALTER TABLE students ADD CONSTRAINT uni_name UNIQUE (name);
这种情况下，name列没有索引，但仍然具有唯一性保证。
三、数据操作
1、查询
SQL数据库查询大体可分为基本查询、条件查询、投影查询、分页查询、聚合查询、多表查询、连接查询等。
模糊匹配
| 使用LIKE判断相似 | name LIKE 'ab%' | name LIKE '%bc%' | %表示任意字符，例如'ab%'将匹配'ab'，'abc'，'abcd' |
排序
默认的排序规则是ASC：“升序”，即从小到大。ASC可以省略，即ORDER BY score ASC和ORDER BY score效果一样。
2、修改
关系数据库的基本操作就是增删改查，即CRUD：Create、Retrieve、Update、Delete。
而对于增、删、改，对应的SQL语句分别是：—— 均可进行数据的批量操作
- INSERT：插入新记录；
- UPDATE：更新已有记录；
- DELETE：删除已有记录。
四、数据库事务
把多条语句作为一个整体进行操作的功能，被称为数据库事务。数据库事务可以确保该事务范围内的所有操作都可以全部成功或者全部失败。如果事务失败，那么效果就和没有执行这些SQL一样，不会对数据库数据有任何改动。
数据库事务具有ACID这4个特性：
- A：Atomic，原子性，将所有SQL作为原子工作单元执行，要么全部执行，要么全部不执行；
- C：Consistent，一致性，事务完成后，所有数据的状态都是一致的，即A账户只要减去了100，B账户则必定加上了100；
- I：Isolation，隔离性，如果有多个事务并发执行，每个事务作出的修改必须与其他事务隔离；
- D：Duration，持久性，即事务完成后，对数据库数据的修改被持久化存储。
对於单条SQL语句，数据库系统自动将其作为一个事务执行，这种事务被称为隐式事务。
要手动把多条SQL语句作为一个事务执行，使用BEGIN开启一个事务，使用COMMIT提交一个事务，这种事务被称为显式事务，例如，把上述的转账操作作为一个显式事务：
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;
COMMIT;
数据库事务是由数据库系统保证的，我们只需要根据业务逻辑使用它就可以。
隔离级别
对于两个并发执行的事务，如果涉及到操作同一条记录的时候，可能会发生问题。因为并发操作会带来数据的不一致性，包括脏读、不可重复读、幻读等。数据库系统提供了隔离级别来让我们有针对性地选择事务的隔离级别，避免数据不一致的问题。
SQL标准定义了4种隔离级别，分别对应可能出现的数据不一致的情况：
| Isolation Level | 脏读（Dirty Read） | 不可重复读（Non Repeatable Read） | 幻读（Phantom Read） |
|---|---|---|---|
| Read Uncommitted | Yes | Yes | Yes |
| Read Committed | - | Yes | Yes |
| Repeatable Read | - | - | Yes |
| Serializable | - | - | - |
（1）Read Uncommitted-脏读
Read Uncommitted是隔离级别最低的一种事务级别。在这种隔离级别下，一个事务会读到另一个事务更新后但未提交的数据，如果另一个事务回滚，那么当前事务读到的数据就是脏数据，这就是脏读（Dirty Read）。
脏读场景：分别开启两个MySQL客户端连接，按顺序依次执行事务A和事务B
| 时刻 | 事务A | 事务B |
|---|---|---|
| 1 | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; |
| 2 | BEGIN; | BEGIN; |
| 3 | UPDATE students SET name = 'Bob' WHERE id = 1; | |
| 4 | SELECT * FROM students WHERE id = 1; | |
| 5 | ROLLBACK; | |
| 6 | SELECT * FROM students WHERE id = 1; | |
| 7 | COMMIT; |
（2）Read Committed-不可重复读
在Read Committed隔离级别下，一个事务可能会遇到不可重复读（Non Repeatable Read）的问题。
不可重复读是指，在一个事务内，多次读同一数据，在这个事务还没有结束时，如果另一个事务恰好修改了这个数据，那么，在第一个事务中，两次读取的数据就可能不一致。
不可重复读场景：分别开启两个MySQL客户端连接，按顺序依次执行事务A和事务B：
| 时刻 | 事务A | 事务B |
|---|---|---|
| 1 | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED; | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED; |
| 2 | BEGIN; | BEGIN; |
| 3 | SELECT * FROM students WHERE id = 1; | |
| 4 | UPDATE students SET name = 'Bob' WHERE id = 1; | |
| 5 | COMMIT; | |
| 6 | SELECT * FROM students WHERE id = 1; | |
| 7 | COMMIT; |
（3）Repeatable Read - 幻读
在Repeatable Read隔离级别下，一个事务可能会遇到幻读（Phantom Read）的问题。
幻读是指，在一个事务中，第一次查询某条记录，发现没有，但是，当试图更新这条不存在的记录时，竟然能成功，并且，再次读取同一条记录，它就神奇地出现了。
幻读场景：分别开启两个MySQL客户端连接，按顺序依次执行事务A和事务B：
| 时刻 | 事务A | 事务B |
|---|---|---|
| 1 | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ; | SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ; |
| 2 | BEGIN; | BEGIN; |
| 3 | SELECT * FROM students WHERE id = 99; | |
| 4 | INSERT INTO students (id, name) VALUES (99, 'Bob'); | |
| 5 | COMMIT; | |
| 6 | SELECT * FROM students WHERE id = 99; | |
| 7 | UPDATE students SET name = 'Alice' WHERE id = 99; | |
| 8 | SELECT * FROM students WHERE id = 99; | |
| 9 | COMMIT; |
幻读就是没有读到的记录，以为不存在，但其实是可以更新成功的，并且，更新成功后，再次读取，就出现了。
（4）Serializable - 串行化
Serializable是最严格的隔离级别。在Serializable隔离级别下，所有事务按照次序依次执行，因此，脏读、不可重复读、幻读都不会出现。
虽然Serializable隔离级别下的事务具有最高的安全性，但是，由于事务是串行执行，所以效率会大大下降，应用程序的性能会急剧降低。如果没有特别重要的情景，一般都不会使用Serializable隔离级别。
（5）默认隔离级别
如果没有指定隔离级别，数据库就会使用默认的隔离级别。在MySQL中，如果使用InnoDB，默认的隔离级别是Repeatable Read。