數(shù)據(jù)庫的使用，是開發(fā)人員的基本功，對它掌握越清晰越深入，你能做的事情就越多。

做業(yè)務，要懂基本的SQL語句；
做性能優(yōu)化，要懂索引，懂引擎；
做分庫分表，要懂主從，懂讀寫分離...

今天我們用10分鐘，重點梳理一遍以下幾方面：

• 數(shù)據(jù)庫知識點匯總；
• 數(shù)據(jù)庫事務特性和隔離級別；
• 詳解關系型數(shù)據(jù)庫、索引與鎖機制；
• 數(shù)據(jù)庫調優(yōu)與最佳實踐；
• 面試考察點及加分項。

知識點匯總

一、數(shù)據(jù)庫的不同類型

1.常用的關系型數(shù)據(jù)庫

• Oracle：功能強大，主要缺點就是貴
• MySQL：互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中最流行的數(shù)據(jù)庫，這不僅僅是因為MySQL的免費。可以說關系數(shù)據(jù)庫場景中你需要的功能，MySQL都能很好的滿足，后面詳解部分會詳細介紹MySQL的一些知識點
• MariaDB：是MySQL的分支，由開源社區(qū)維護，MariaDB雖然被看作MySQL的替代品，但它在擴展功能、存儲引擎上都有非常好的改進
• PostgreSQL：也叫PGSQL，PGSQL類似于Oracle的多進程框架，可以支持高并發(fā)的應用場景，PG幾乎支持所有的SQL標準，支持類型相當豐富。PG更加適合嚴格的企業(yè)應用場景，而MySQL更適合業(yè)務邏輯相對簡單、數(shù)據(jù)可靠性要求較低的互聯(lián)網(wǎng)場景。

2.NoSQL數(shù)據(jù)庫（非關系型數(shù)據(jù)庫）

• Redis：提供了持久化能力，支持多種數(shù)據(jù)類型。Redis適用于數(shù)據(jù)變化快且數(shù)據(jù)大小可預測的場景。
• MongoDB：一個基于分布式文件存儲的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)存儲為一個文檔，數(shù)據(jù)結構由鍵值對組成。MongoDB比較適合表結構不明確，且數(shù)據(jù)結構可能不斷變化的場景，不適合有事務和復雜查詢的場景。
• HBase：建立在HDFS，也就是Hadoop文件系統(tǒng)之上的分布式面向列的數(shù)據(jù)庫。類似于谷歌的大表設計，HBase可以提供快速隨機訪問海量結構化數(shù)據(jù)。在表中它由行排序，一個表有多個列族以及每一個列族可以有任意數(shù)量的列。 HBase依賴HDFS可以實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的可靠存儲，適用于數(shù)據(jù)量大，寫多讀少，不需要復雜查詢的場景。
• Cassandra：一個高可靠的大規(guī)模分布式存儲系統(tǒng)。支持分布式的結構化Key-value存儲，以高可用性為主要目標。適合寫多的場景，適合做一些簡單查詢，不適合用來做數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計。
• Pika：一個可持久化的大容量類Redis存儲服務， 兼容五種主要數(shù)據(jù)結構的大部分命令。Pika使用磁盤存儲，主要解決Redis大容量存儲的成本問題。

3.NewSQL數(shù)據(jù)庫（新一代關系型數(shù)據(jù)庫）

• TiDB：開源的分布式關系數(shù)據(jù)庫，幾乎完全兼容MySQL，能夠支持水平彈性擴展、ACID事務、標準SQL、MySQL語法和MySQL協(xié)議，具有數(shù)據(jù)強一致的高可用特性。既適合在線事務處理，也適合在線分析處理。
• OceanBase：OceanBase是螞蟻金服的數(shù)據(jù)庫，OB是可以滿足金融級的可靠性和數(shù)據(jù)一致性要求的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。當你需要使用事務，并且數(shù)據(jù)量比較大，就比較適合使用OB。不過目前OB已經(jīng)商業(yè)化，不再開源。

二、事物特性及事物類型

后面的詳解知識點會展開介紹

三、數(shù)據(jù)庫的范式

前關系數(shù)據(jù)庫有六種范式：第一范式、第二范式、第三范式、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式和第五范式。范式級別越高對數(shù)據(jù)表的要求越嚴格。

• 第一范式要求最低，只要求表中字段不可用在拆分。
• 第二范式在第一范式的基礎上要求每條記錄由主鍵唯一區(qū)分，記錄中所有屬性都依賴于主鍵。
• 第三范式在第二范式的基礎上，要求所有屬性必須直接依賴主鍵，不允許間接依賴。
• 一般說來，數(shù)據(jù)庫只需滿足第三范式就可以了。

詳解知識點一：數(shù)據(jù)庫事務

知識點

▌1.數(shù)據(jù)庫事務特性

數(shù)據(jù)庫的特性是面試時考察頻率非常高的題目，共4個特性：

• 原子性：是指事務由原子的操作序列組成，所有操作要么全部成功，要么全部失敗回滾。
• 一致性：是指事務的執(zhí)行不能破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性和一致性，一個事務在執(zhí)行之前和執(zhí)行之后，數(shù)據(jù)庫都必須處以一致性狀態(tài)。比如在做多表操作時，多個表要么都是事務后新的值，要么都是事務前的舊值。
• 隔離性：是指多個用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時，數(shù)據(jù)庫為每個用戶執(zhí)行的事務，不能被其他事務的操作所干擾，多個并發(fā)事務之間要相互隔離。事務的隔離級別我們稍后介紹。
• 持久性：是指一個事務一旦提交并執(zhí)行成功，那么對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，即便是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會丟失提交事務的操作。

▌2.事物并發(fā)問題與隔離級別

a.事務并發(fā)問題

• 臟讀：臟讀是指在一個事務處理過程里讀取了另一個未提交的事務中的數(shù)據(jù)，例如，賬戶A轉帳給B500元，B余額增加后但事務還沒有提交完成，此時如果另外的請求中獲取的是B增加后的余額，這就發(fā)生了臟讀，因為事務如果失敗回滾時，B的余額就不應該增加。
• 不可重復讀：不可重復讀是指對于數(shù)據(jù)庫中某個數(shù)據(jù)，一個事務范圍內多次查詢返回了不同的數(shù)據(jù)值，這是由于在多次查詢之間，有其他事務修改了數(shù)據(jù)并進行了提交。
• 幻讀：是指一個事務中執(zhí)行兩次完全相同的查詢時，第二次查詢所返回的結果集跟第一個查詢不相同。與不可重復讀的區(qū)別在于，不可重復讀是對同一條記錄，兩次讀取的值不同。而幻讀是記錄的增加或刪除，導致兩次相同條件獲取的結果記錄數(shù)不同。

b：事務的四種隔離級別

可以用于解決這幾種并發(fā)問題。如圖右面，由上到下的4種隔離級別由低到高。

• 級別1讀未提交：也就是可以讀取到其他事務未提交的內容，這是最低的隔離級別，這個隔離級別下，前面提到的三種并發(fā)問題都有可能發(fā)生。
• 級別2讀已提交：就是只能讀取到其他事務已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)。這個隔離級別可以解決臟讀問題。
• 級別三可重復讀：可以保證整個事務過程中，對同數(shù)據(jù)的多次讀取結果是相同的。這個級別可以解決臟讀和不可重復讀的問題。MySQL默認的隔離級別就是可重復讀。
• 級別四串行化：這是最高的隔離級別，所有事務操作都依次順序執(zhí)行。這個級別會導致并發(fā)度下降，性能最差。不過這個級別可以解決前面提到的所有并發(fā)問題。

▌3.事務分類

共分5大類：

• 扁平化事務：在扁平事務中，所有的操作都在同一層次，這也是我們平時使用最多的一種事務。它的主要限制是不能提交或者回滾事務的某一部分，要么都成功，要么都回滾。
• 帶保存點的扁平事務：為了解決第一種事務的弊端，就有了第二種帶保存點的扁平事務。它允許事務在執(zhí)行過程中回滾到較早的狀態(tài)，而不是全部回滾。通過在事務中插入保存點，當操作失敗后，可以選擇回滾到最近的保存點處。
• 鏈事務：可以看做是第二種事務的變種。它在事務提交時，會將必要的上下文隱式傳遞給下一個事務，當事務失敗時就可以回滾到最近的事務。不過，鏈事務只能回滾到最近的保存點，而帶保存點的扁平化事務是可以回滾到任意的保存點。
• 嵌套事務:由頂層事務和子事務構成，類似于樹的結構。一般頂層事務負責邏輯管理，子事務負責具體的工作，子事務可以提交，但真正提交要等到父事務提交，如果上層事務回滾，那么所有的子事務都會回滾。
• 分布式事務：是指分布式環(huán)境中的扁平化事務。

其中，常用的分布式事務解決方案共4種

a.XA協(xié)議：是保證強一致性的剛性事務。實現(xiàn)方式有兩段式提交和三段式提交。兩段式提交需要有一個事務協(xié)調者來保證所有的事務參與者都完成了第一階段的準備工作。如果協(xié)調者收到所有參與者都準備好的消息，就會通知所有的事務執(zhí)行第二階段提交。一般場景下兩段式提交已經(jīng)能夠很好得解決分布式事務了，然而兩階段在即使只有一個進程發(fā)生故障時，也會導致整個系統(tǒng)存在較長時間的阻塞。三段式提交通過增加Pre-commit階段來減少前面提到的系統(tǒng)阻塞的時間。三段式提交很少在實際中使用，簡單了解就可以了。

b.TCC：是滿足最終一致性的柔性事務方案。TCC采用補償機制，核心思想是對每個操作，都要注冊對應的確認和補償操作。它分為三個階段：Try階段主要對業(yè)務系統(tǒng)進行檢測及資源預留；Confirm階段對業(yè)務系統(tǒng)做確認提交。Cancel階段是在業(yè)務執(zhí)行錯誤，執(zhí)行回滾，釋放預留的資源。

c.消息事務：第三種方案是消息一致性方案。基本思路是將本地操作和發(fā)送消息放在一個事務中，保證本地操作和消息發(fā)送要么都成功要么都失敗。下游應用訂閱消息，收到消息后執(zhí)行對應操作。

d.GTS/Fescar:阿里云中的全局事務服務GTS，對應的開源版本是Fescar。Fescar基于兩段式提交進行改良，剝離了分布式事務方案對數(shù)據(jù)庫在協(xié)議支持上的要求。使用Fescar的前提是分支事務中涉及的資源，必須是支持ACID事務的關系型數(shù)據(jù)庫。分支的提交和回滾機制，都依賴于本地事務來保障。 Fescar的實現(xiàn)目前還存在一些局限，比如事務隔離級別最高支持到讀已提交級別。

詳解知識點二：MySQL數(shù)據(jù)庫

▌1.常用SQL語句

需要能手寫常用SQL語句，這里沒有什么特殊的技巧，根據(jù)如圖列出的語句類型多做一些練習

▌2.數(shù)據(jù)類型

要知道MySQL都提供哪些基本都數(shù)據(jù)類型，不同數(shù)據(jù)類型占用的空間大小。

▌3.MySQL中主要的存儲引擎

MyISAM是MySQL官方提供的存儲引擎，其特點是支持全文索引，查詢效率比較高，缺點是不支持事務、使用表級鎖。InnoDB在5.5版本后成為了Mysql的默認存儲引擎，特點是支持ACID事務、支持外鍵、支持行級鎖提高了并發(fā)效率。TokuDB是第三方開發(fā)的開源存儲引擎，有非常快的寫速度，支持數(shù)據(jù)的壓縮存儲、可以在線添加索引而不影響讀寫操作。但是因為壓縮的原因，TokuDB非常適合訪問頻率不高的數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)歸檔，不適合大量讀取的場景。

▌4.MySQL中的鎖

MyIASAM使用表級鎖，InnoDB使用行級鎖。表鎖開銷小，加鎖快，不會出現(xiàn)死鎖；但是鎖的粒度大，發(fā)生鎖沖突的概率高，并發(fā)訪問效率比較低。行級鎖開銷大，加鎖慢，有可能會出現(xiàn)死鎖，不過因為鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率低，并發(fā)訪問效率比較高。

注：

• 共享鎖也就是讀鎖，其他事務可以讀，但不能寫。MySQL可以通過Lock In Share Mode語句顯示使用共享鎖。
• 排他鎖就是寫鎖，其他事務不能讀取，也不能寫。對于Update、Delete和INSERT語句，InnoDB會自動給涉及的數(shù)據(jù)集加排他鎖，或者使用select for update顯示使用排他鎖。

▌5.索引

后文重點講解

▌6.MySQL的存儲過程與函數(shù)

存儲過程和函數(shù)都可以避免開發(fā)人員重復編寫相同的SQL語句，并且存儲過程和函數(shù)都是在MySQL服務器中執(zhí)行的，可以減少客戶端和服務器端的數(shù)據(jù)傳輸。

存儲過程能夠實現(xiàn)更復雜的功能，而函數(shù)一般用來實現(xiàn)針對性比較強的功能，例如特殊策略求和等。存儲過程可以執(zhí)行包括修改表等一系列數(shù)據(jù)庫操作，而用戶定義函數(shù)不能用于執(zhí)行修改全局數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的操作。

存儲過程一般是作為一個獨立的部分來執(zhí)行，而函數(shù)可以作為查詢語句的一個部分來調用。SQL語句中不能使用存儲過程，但可以使用函數(shù)。

不過存儲過程一般與數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)綁定，使用存儲過程會降低程序的可移植性，應謹慎使用。

▌7.新特性

可以了解MySQL8.0的一些新特性，例如默認字符集格式改為了UTF8；增加了隱藏索引的功能，隱藏后的索引不會被查詢優(yōu)化器使用，可以使用這個特性用于性能調試；支持了通用表表達式，使復雜查詢中的嵌入表語句更加清晰；新增了窗口函數(shù)的概念，它可以用來實現(xiàn)新的查詢方式。窗口函數(shù)與 SUM、COUNT等集合函數(shù)類似，但不會將多行查詢結果合并，而是將結果放在多行中。即窗口函數(shù)不需要GROUP BY。

▌8.MySQL調優(yōu)

后文重點講解。

?重點講解一：MySQL索引

索引可以大幅增加數(shù)據(jù)庫的查詢的性能，在實際業(yè)務場景中，或多或少都會使用到。

但是索引是有如下2個代價的:

a.需要額外的磁盤空間來保存索引

b.對于插入、更新、刪除等操作由于更新索引會增加額外的開銷

因此索引比較適合用在讀多寫少的場景。

▌1.MySQL索引類型

如左面的模塊，共分為5類：

• 唯一索引：就是索引列中的值必須是唯一的，但是允許出現(xiàn)空值。這種索引一般用來保證數(shù)據(jù)的唯一性，比如保存賬戶信息的表，每個賬戶的id必須保證唯一，如果重復插入相同的賬戶id時會MySQL返回異常。
• 主鍵索引：是一種特殊的唯一索引，但是它不允許出現(xiàn)空值。
• 普通索引：與唯一索引不同，它允許索引列中存在相同的值。例如學生的成績表，各個學科的分數(shù)是允許重復的，就可以使用普通索引。
• 聯(lián)合索引：就是由多個列共同組成的索引。一個表中含有多個單列的索引并不是聯(lián)合索引，聯(lián)合索引是對多個列字段按順序共同組成一個索引。應用聯(lián)合索引時需要注意最左原則，就是Where查詢條件中的字段必須與索引字段從左到右進行匹配。比如，一個用戶信息表，用姓名和年齡組成了聯(lián)合索引，如果查詢條件是姓名等于張三，那么滿足最左原則；如果查詢條件是年齡大于20，由于索引中最左的字段是姓名不是年齡，所以不能使用這個索引。
• 全文索引：前面提到了，MyISAM引擎中實現(xiàn)了這個索引，在5.6版本后InnoDB引擎也支持了全文索引，并且在5.7.6版本后支持了中文索引。全文索引只能在CHAR,VARCHAR,TEXT類型字段上使用，底層使用倒排索引實現(xiàn)。要注意對于大數(shù)據(jù)量的表，生成全文索引會非常消耗時間也非常消耗磁盤空間。

▌2.索引實現(xiàn)

如右面的模塊，索引實現(xiàn)共分4種形式：

• B+樹實現(xiàn)：b+樹比較適合用作'>'或'<'這樣的范圍查詢，是MySQL中最常使用的一種索引實現(xiàn)。
• R-tree：是一種用于處理多維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，可以對地理數(shù)據(jù)進行空間索引。不過實際業(yè)務場景中使用的比較少。
• Hash：是使用散列表來對數(shù)據(jù)進行索引，Hash方式不像Btree那樣需要多次查詢才能定位到記錄，因此Hash索引的效率高于B-tree，但是不支持范圍查找和排序等功能.實際使用的也比較少。
• FullText：就是我們前面提到的全文索引，是一種記錄關鍵字與對應文檔關系的倒排索引。

?重點講解二：MySQL調優(yōu)

MySQL的調優(yōu)也是研發(fā)人員需要掌握的一項技能

一般MySQL調優(yōu)有圖中的4個緯度：

• 針對數(shù)據(jù)庫設計、表結構設計以及索引設置緯度進行的優(yōu)化；
• 對業(yè)務中使用的SQL語句進行優(yōu)化，例如調整Where查詢條件；
• 對mysql服務的配置進行優(yōu)化，例如對鏈接數(shù)的管理，對索引緩存、查詢緩存、排序緩存等各種緩存大小進行優(yōu)化;
• 對硬件設備和操作系統(tǒng)設置進行優(yōu)化，例如調整操作系統(tǒng)參數(shù)、禁用Swap、增加內存、升級固態(tài)硬盤等等。

這四個緯度從優(yōu)化的成本角度來講，從左到右優(yōu)化成本逐漸升高；從優(yōu)化效果角度來看，從右到左優(yōu)化的效果更高。

對于研發(fā)人員來說，前兩個緯度與業(yè)務息息相關，因此需要重點掌握，后兩個緯度更適合DBA進行深入學習，簡單了解就好。

本文將重點關注前兩個緯度

▌1.表結構和索引的優(yōu)化

如左面的模塊，應該掌握如下6個原則：

第1個原則：要在設計表結構時，考慮數(shù)據(jù)庫的水平與垂直擴展能力，提前規(guī)劃好未來1年的數(shù)據(jù)量、讀寫量的增長，規(guī)劃好分庫分表方案。比如設計用戶信息表，預計1年后用戶數(shù)據(jù)10億條，寫QPS約5000，讀QPS30000，可以設計按UID緯度進行散列，分為4個庫每個庫32張表，單表數(shù)據(jù)量控制在KW級別；

第2個原則：要為字段選擇合適的數(shù)據(jù)類型，在保留擴展能力的前提下，優(yōu)先選用較小的數(shù)據(jù)結構。例如保存年齡的字段，要使用TINYINT而不要使用INT；

第3個原則：可以將字段多的表分解成多個表，必要時增加中間表進行關聯(lián)。假如一張表有4、50個字段顯然不是一個好的設計；

第4個原則：是設計關系數(shù)據(jù)庫時需要滿足第三范式，但為了滿足第三范式，我們可能會拆分出多張表。而在進行查詢時需要對多張表進行關聯(lián)查詢，有時為了提高查詢效率，會降低范式的要求，在表中保存一定的冗余信息，也叫做反范式。但要注意反范式一定要適度；

第5個原則：要擅用索引，比如為經(jīng)常作為查詢條件的字段創(chuàng)建索引、創(chuàng)建聯(lián)合索引時要根據(jù)最左原則考慮索引的復用能力，不要重復創(chuàng)建索引；要為保證數(shù)據(jù)不能重復的字段創(chuàng)建唯一索引等等。不過要注意索引對插入、更新等寫操作是有代價的，不要濫用索引。比如像性別這樣唯一很差的字段就不適合建立索引；

第6個原則：列字段盡量設置為Not Null，MySQL難以對使用Null的列進行查詢優(yōu)化，允許Null會使索引、索引統(tǒng)計和值更加復雜。允許Null值的列需要更多的存儲空間，還需要MySQL內部進行特殊處理。

▌2.SQL語句進行優(yōu)化的原則

如右面的模塊，共分5個原則：

第1個原則：要找的最需要優(yōu)化的SQL語句。要么是使用最頻繁的語句，要么是優(yōu)化后提高最明顯的語句，可以通過查詢MySQL的慢查詢日志來發(fā)現(xiàn)需要進行優(yōu)化的SQL語句；

第2個原則：要學會利用MySQL提供的分析工具。例如使用Explain來分析語句的執(zhí)行計劃，看看是否使用了索引，使用了哪個索引，掃描了多少記錄，是否使用文件排序等等。或者利用Profile命令來分析某個語句執(zhí)行過程中各個分步的耗時；

第3個原則：要注意使用查詢語句是要避免使用Select *，而是應該指定具體需要獲取的字段。原因一是可以避免查詢出不需要使用的字段，二是可以避免查詢列字段的元信息；

第4個原則：是盡量使用Prepared Statements，一個是性能更好，另一個是可以防止SQL注入；

第5個原則：是盡量使用索引掃描來進行排序，也就是盡量在有索引的字段上進行排序操作。

以上為數(shù)據(jù)庫操作須掌握的內容，可以進行差缺補漏，希望對研發(fā)人員有一定的幫助。

面試考察點

1.必須了解數(shù)據(jù)庫的基本原理、使用場景以及常用隊列、數(shù)據(jù)庫的特點。MySQL提供了多種引擎可以支持事務型與非事務型的關系對象庫服務等等。

2.要深刻理解數(shù)據(jù)庫事務的ACID特性，了解并發(fā)事務可能導致的并發(fā)問題和不同的數(shù)據(jù)庫隔離級別如何解決這些并發(fā)問題。

3.要掌握常用的MySQL語句，比如WHERE條件查詢語句、JOIN關聯(lián)語句、ORDER BY排序語句等等。還要熟悉常用的自帶函數(shù)，例如SUM、COUNT等等。

4.要了解MySQL數(shù)據(jù)庫不同引擎的特點及不同類型的索引實現(xiàn)。比如最長使用的InnoDB非常擅長事務處理，MyISAM比較適合非事務的簡單查詢場景。比如知道MySQL的唯一索引、聯(lián)合索引、全文索引等不同索引類型，以及最長使用等B+樹索引實現(xiàn)等等。

面試加分項

1.要了解新特性，例如MySQL8.0中提供了窗口函數(shù)來支持新的查詢方式；支持通用表表達式，使復雜查詢中的嵌入表語句更加清晰等等。

2.要知道數(shù)據(jù)庫表設計原則，如果有過線上業(yè)務數(shù)據(jù)庫的設計經(jīng)驗就更好了，你能夠知道如何對容量進行評估，也知道適當分庫分表來保證未來服務的可擴展性，這會對面試起到積極的影響。

3.最好有過數(shù)據(jù)庫調優(yōu)經(jīng)驗，例如明明建立了索引的語句，但是查詢效率還是很慢，通過Explain分析發(fā)現(xiàn)表中有多個索引，MySQL的優(yōu)化器選用了錯誤的索引，導致查詢效率偏低，然后通過在SQL語句中使用Use Index來指定索引解決。

本文轉載自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/60031703

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的mysql 事物状态有几种_10分钟梳理MySQL核心知识点的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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