MySQL資料庫基礎知識點儲備（整理總結）

推薦學習：

一、資料庫

1.1 事務

1.1.1 事務四個特性(ACID)

• 原子性 （Atomicity）
  整個事務中的所要操作要麼全部提交成功，要麼全部失敗回滾。
• 一致性（Consistency）
  保證資料庫中的資料操作之前和操作之後的一致性。（比如使用者多個賬戶之間的轉賬，但是使用者的總金額是不變的）
• 隔離性（Isolation）
  隔離性要求一個事務對資料庫中資料的修改，在未提交完成前對於其它事務是不可見的。（即事務之間要序列執行）
• 永續性（Durability）
  永續性是指一個事務一旦被提交了，那麼對資料庫中的資料改變就是永久性的，即便是在資料庫系統遇到故障的情況下也不會丟失提交事務的操作。

SQL標準定義了四種隔離性：（下面隔離性是由低到高，並行性由高到低）

• 未提交讀。
  最低的隔離等級，允許其他事務看到沒有提交的資料，會導致髒讀。
• 已提交讀。
  由於資料庫是讀寫分離，事務讀取的時候獲取讀鎖，但是在讀完之後立即釋放，釋放讀鎖之後，就可能被其他事務修改資料，再進行讀是就發現前後讀取資料的結果不同，造成不可重複讀。（讀鎖不需要事務提交後釋放，而寫鎖需要事務提交後釋放。）
• 可重複讀。
  所有被select獲取的資料都不能被修改，這樣就可以避免一個事務前後讀取不一致的情況。但是沒有辦法控制幻讀，因為這個時候其他事務不能更改所選的資料，但是可以增加資料；
• 可序列化。
  所有事務一個接著一個執行，這樣可以避免幻讀，對於基於鎖來實現並行控制的資料庫來說，序列化要求在執行範圍查詢的時候，需要獲取範圍鎖，如果不是基於鎖實現並行控制的資料庫，則檢查到有違反序列操作的事務時，需回滾該事務。

總結：四個級別逐漸增強，每個級別解決問題，事務級別越高，效能越差。

隔離級別            髒讀  不可重複讀  幻讀
未提交讀（read uncommitted） 可能  可能     可能
已提交讀（read committed） 不可能  可能     可能
可重複讀（repeatable read） 不可能  不可能     可能
可序列化（serializable）   不可能  不可能    不可能

總結：未提交讀會造成髒讀—>已提交讀解決髒讀，但會造成不可重複讀—>可重複讀解決讀取結果前後不一致的情況，但是造成幻讀（以前沒有，現在有）—>可序列化解決了幻讀，但是增加很多範圍鎖，可能會造成鎖超時；

1.1.2 髒讀、不可重複讀和幻讀

• 髒讀（針對回滾的操作）：事務T1更新了一行記錄的內容，但是並沒有提交所做的修改，事務T2讀取更新後的行，然後T1執行了回滾操作，取消了剛才所做的修改。現在T2讀取的行數就無效了（一個事務讀取了另一個事務）;
• 不可重複讀（針對修改的操作）：事務T1讀取了一行記錄，緊接著T2修改了T1剛才讀取的那一行記錄，然後T1又再次讀取這行記錄，發現與剛才讀取的結果不同。
• 幻讀（針對更新的操作）：事務T1讀取一條指定的where子句所返回的結果集，然後T2事務新插入一行記錄，這行記錄恰好可以滿足T1所使用的查詢條件。然後T1再次對錶進行檢索，但又看到了T2插入的資料。（第一次沒看到，第二次看到了）

二、索引

2.1 索引特點

1. 可以加快資料庫檢索速度；
2. 只能建立在表上，不能建立到檢視上；
3. 既可以直接建立又可以間接建立；
4. 可以在優化隱藏中使用索引；
5. 使用查詢處理器執行sql語句，在一個表上，一次只能使用一個索引。

2.1.1 索引優點

1. 建立唯一性索引，保證資料庫表中每一行資料的唯一性；
2. 大大加快資料檢索速度，這是建立索引的最主要原因；
3. 加速資料庫表之間的連結，特別是在實現資料庫參考完整性方面特別有意義；
4. 在使用分組和排序子句進行檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間；
5. 通過使用索引，可以在查詢中使用優化隱藏器，提高系統效能；

2.1.2 索引缺點

1. 建立和維護索引耗費時間，這種時間隨著數量的增加而增加；
2. 索引需要佔用物理空間，除了資料表佔用資料空間之外，每一個索引還要佔用一定的物理空間，如果建立聚集索引，那麼需要的空間就會更大；
3. 當對錶中的資料進行增加、刪除和修改的時候，索引也需要維護，降低資料維護速度；

2.2 索引分類

（1）普通索引(它沒有任何限制。)
（2）唯一性索引(索引列的值必須唯一，但允許有空值。)
（3）主鍵索引(一種特殊的唯一索引，不允許有空值。一般是在建表的時候同時建立主鍵索引。)
（4）組合索引
（5）聚集索引 按照每張表的主鍵構造一顆B+樹，並且葉節點中存放著整張表的行記錄資料，因此也讓聚集索引的葉節點成為資料頁。
（6）非聚集索引(輔助索引)(頁節點不存放一整行記錄)。

2.3 索引失效

（1）如果條件中有or，即使其中有條件帶索引，也不會使用（儘量少用or）;
（2）Like查詢是以%開頭，例如SELECT * FROM mytable WHEREt Name like’%admin’;
（3）如果列型別是字串，那一定要在條件中使用引號引起來，否則不會使用索引;

2.4 各引擎支援索引

MyISAM，InnoDB,Memonry三個常用MySQL引擎型別比較:
索引   MyISAM索引   InnoDB索引   Memonry索引
B-tree索引  支援      支援      支援
Hash索引   不支援     不支援     支援
R-Tree索引  支援     不支援     不支援
Full-text索引 不支援    暫不支援     不支援

2.5 資料庫中的索引結構

因為在使用二元樹的時候，由於二元樹的深度過大而造成I/O讀寫過於頻繁，進而導致查詢效率低下。因此採用多路樹結構，B樹的各種操作能使B樹保持較低的高度。

B樹又叫平衡多路查詢樹，一棵m階的B樹特性如下：

• 1.樹中每個結點最多含有m個孩子（m>=2）;
• 2.除根結點和葉子結點外，其他每個結點至少有（ceil（m/2））個孩子（其中ceil（x）是一個取上限的函數）；
• 3.根結點至少有2個孩子（除非B樹只包含一個結點：根結點）;
• 4.所有葉子結點都出現在同一層，葉子結點不包含任何關鍵字資訊（可以看做是外部結點或查詢失敗的結點，指向這些結點的指標都為null）;（注：葉子結點只是沒有孩子和指向孩子的指標，這些結點也存在，也有元素，類似紅黑樹中，每一個null指標即當做葉子結點，只是沒畫出來而已）
  
  B+樹
  
  在什麼情況下適合建立索引?
  （1）為經常出現在關鍵字order by, group by, distinct後面的欄位，建立索引;
  （2）在union等集合操作的結果集欄位上建立索引，其建立索引的目的同上;
  （3）為經常用作查詢選擇的欄位，建立索引;
  （4）在經常用做表連結的屬性上，建立索引;
  （5）考慮使用索引覆蓋，對資料很少被更新的表，如果使用者經常只查詢其中的幾個欄位，可以考慮在這幾個欄位上建立索引，從而將表的掃描改變為索引的掃描。

三、Mysql語法順序

即當sql中存在下面的關鍵字時，它們要保持這樣的順序：

select[distinct]、from、join（如left join）、on、where、group
by、having、union、order by、limit;

四、Mysql執行順序

即在執行時sql按照下面的順序進行執行：

from、on、join、where、group by、having、select、distinct、union、order by
 group by要和聚合函數一起使用，

例如:

select a.Customer,sum(a.OrderPrice) from orders a where a.Customer=’Bush’ or a.Customer = ‘Adams’ group by a.Customer;

實現多表查詢(內連線)

select u.uname,a.addr from lm_user u inner join lm_addr a on u.uid = a.uid;

使用select from where同樣可以實現

select u.uname,a.addr from lm_user u, lm_addr a where u.uid = a.uid;

五、儲存過程

delimiter $$
create procedure procedure_bill()
comment '查詢所有銷售情況'
begin
select billid, tx_time, amt from lm_bill;
end $$
delimiter ;

呼叫儲存過程

call procedure_bill();

檢視儲存過程

show procedure status like 'procedure_bill';

六、建立多對多資料表關係

在資料庫中，如果兩個表的之間的關係為多對多的關係，如：「學生表和課程表」，一個學生可以選多門課，一門課也可以被多個學生選;根據資料庫的設計原則，應當形成第三張關聯表。
步驟1:建立三張資料表Student ,Course,Stu_Cour

/**學生表*/
CREATE TABLE Student (
stu_id INT AUTO_INCREMENT,
NAME VARCHAR(30),
age INT ,
class VARCHAR(50),
address VARCHAR(100),
PRIMARY KEY(stu_id)
)
/*學生課程表*/
CREATE TABLE Course(
cour_id INT AUTO_INCREMENT,
NAME VARCHAR(50),
CODE VARCHAR(30),
PRIMARY KEY(cour_id)
)
/**學生課程關聯表*/
CREATE TABLE Stu_Cour(
sc_id INT AUTO_INCREMENT,
stu_id INT ,
cour_id INT,
PRIMARY KEY(sc_id)
)

第二步:為Stu_Cour關聯表新增外來鍵

/*新增外來鍵約束*/
ALTER TABLE Stu_Cour ADD CONSTRAINT stu_FK1 FOREIGN KEY(stu_id) REFERENCES Student(stu_id);
ALTER TABLE Stu_Cour ADD CONSTRAINT cour_FK2 FOREIGN KEY(cour_id) REFERENCES Course(cour_id);

完成建立！

• 注:為已經新增好的資料表新增外來鍵:
  -語法:alter table 表名 add constraint FK_ID foreign key(你的外來鍵欄位名) REFERENCES 外表表名(對應的表的主鍵欄位名);

例: alter table tb_active add constraint FK_ID foreign key(user_id) REFERENCES tb_user(id);

七、資料庫引擎（儲存引擎）

當你存取資料庫時，不管是手工存取，還是程式存取，都不是直接讀寫資料庫檔案，而是通過資料庫引擎去存取資料庫檔案。

以關係型資料庫為例，發SQL語句給資料庫引擎，資料庫引擎解釋SQL語句，提取出你需要的資料返回給你。因此，對存取者來說，資料庫引擎就是SQL語句的直譯器。

7.1 MYISAM和InnoDB引擎的區別

主要區別：

• MYISAM 是非事務安全型的，而InnoDB是事務安全型；
• NYISAM鎖的粒度是表級鎖，而InnoDB支援行級鎖；
• MYISAM支援全文字索引，而InnoDB不支援全文索引
• MYISAM相對簡單，所以在效率上要優於InnoDB,小型應用可以考慮使用MYISAM;
• MYISAM表是儲存成檔案的形式，在跨平臺的資料轉移中使用MYISAM儲存會省去不少的麻煩;
• （6）InnoDB表比MYISAM表更安全，可以在保證資料不丟失的情況下，切換非事務表到事務表；

應用場景：

• MYISAM管理非事務表，它提供高速儲存和檢索，以及全文搜尋能力，如果應用中需要執行大量的select查詢，那麼MYISAM是更好的選擇。
• InnoDB用於事務處理應用程式，具有眾多特性，包括ACID事務支援。如果應用中需要執行大量的insert或update操作，則應該使用innodb，這樣可以提高多使用者並行操作的效能。

八、資料庫正規化

目前關聯式資料庫有6種正規化：第一規格化{1NF}，第二正規化{2NF}，第三正規化{3NF}，巴斯—科德正規化{BCNF}，第四規格化{4NF}，第五正規化{5NF，又稱完美正規化}。滿足最低要求的正規化是第一規格化。在第一規格化的基礎上進一步滿足更多規範要求的稱為第二正規化{2NF},其餘正規化依次類推，一般來說，資料庫只需滿足第三正規化（3NF）就OK了。
正規化：

• 1NF:確保每列保持原子性；
• 2NF:確保表中的每列都和主鍵相關(聯合主鍵)；
• 3NF:確保表中的每列都和主鍵直接相關(外來鍵)；
• BCNF:在1NF基礎上，任何非主屬性不能對主鍵子集依賴（在3NF基礎上消除對主碼子集的依賴）；
• 4NF:要求把同一表內的多對多關係刪除；
• 5NF:從最終結構重新建立原始結構；

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