資料庫(MySQL) 入門實踐
1 資料庫
存放資料的倉庫。例如你的賬號資訊，訂單記錄等。
2 SQL
Structured Query Language，用於訪問和處理關係資料庫的標準的計算機語言。
按照功能又可分為四大類；
-
DQL
查詢語言，基本語句 SELECT；
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DML
操縱語言，主要有三種形式，INSERT、UPDATE 和 DELETE；
-
DDL
定義語言，建立表、檢視、索引等，CREATE TABLE；
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DCL
控制語言，用來授權或回收某種特權，基本形式有 GRANT、 COMMIT 和 ROLLBACK；
3 NoSQL
Not Only SQL，泛指非關係型的資料庫，通常以鍵值對或者文件形式儲存。例如 Redis、MongoDB。
關係型資料庫（MySQL）能通過外來鍵建立表之間的聯絡，且相比 NoSQL 而言，還具備 ACID 特性。
但 NoSQL 操作無須 SQL 解析，讀寫效能較高，相比關係型資料庫來說，不用預設儲存結構，且天然支援分散式儲存。
4 正規化
資料庫滿足一定要求的條件稱為資料庫正規化。又能根據程度的不同，簡稱為第 N 正規化。
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第一正規化 1NF
所有屬性不可再分，例如屬性 product 就不能分為 title 和 price，可以單獨設定兩個屬性 productTitle、productPrice；
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第二正規化 2NF
每張表都有一個屬性作為唯一標識，其他屬性完全依賴該標識，例如自增主鍵ID；
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第三正規化 3NF
所有的非主屬性不依賴於其他的非主屬性。例如訂單表中可以關聯商品ID，但不應該關聯商品非主屬性 title 和 price 等；
為了提高查詢效率，通常會新增冗餘欄位，這也就違背了 3NF，也稱之為反三正規化。
5 MySQL
MySQL 是一個 Oracle 旗下的關係型資料庫，使用 SQL 語言進行增刪改查操作。
開源免費，效能也比較好，和 PHP、Java 等 Web 開發語言完美配合，在中小型企業應用非常廣泛。
後續內容都是基於 MySQL 資料庫的前提下。
6 儲存引擎
常見的有 MyISAM 和 InnoDB 引擎；
| 引擎 | 預設版本 | 外來鍵 | 鎖粒度 | count(*) | 事務 |
|---|---|---|---|---|---|
| MyISAM | < 5.5 | 不支援 | 表鎖 | 變數儲存 | 不支援 |
| InnoDB | >= 5.5 | 支援 | 行鎖 | 全表掃描 | 支援 |
7 事務
一條或多條 SQL 組成一個事務（transaction），具備 ACID 四個特性；
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Atomicity 原子性
一個事務內的所有操作，要麼全部完成，要麼全部失敗；
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Consistency 一致性
事務開始前後結束後不會破壞資料庫的完整性，也就是說寫入或修改的結構需要符合預設的規則；
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Isolation 隔離性
防止事務交叉執行時導致資料的不一致。根據隔離程度分為 read uncommitted、read committed、repeatable read 和 serializable；
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Durability 永續性
事務結束後，對資料的修改是永久的；
事務交叉執行可能會造成“髒讀”、“幻讀” 和 “不可重複讀”；
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髒讀
一個事務讀取到另外一個事務還未提交的資料；
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不可重複讀
一個事務內，多次讀取同一資料返回結果不同；由於在此期間在資料被其他事務修改並已提交；
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幻讀
一個事務內，多次讀取，返回不存在的記錄；由於在此期間有其他事務寫入資料；
| read uncommitted | read committed | repeatable read | serializable | |
|---|---|---|---|---|
| 髒讀 | √ | × | × | × |
| 不可重複讀 | √ | √ | × | × |
| 幻讀 | √ | √ | √ | × |
8 索引
資料庫的“目錄”，在資料量較大的情況下，可以極大地提高查詢效率。
常見的索引資料結構有 B+ 樹、Hash。以最常用的 B+ 樹為例；
按照 B+ 樹儲存方式可以把索引分為兩大類；
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聚簇索引；
葉子節點存放了一整行的資訊；
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非聚簇索引；
葉子節點存放的是對應那行資料的主鍵，和該索引的值；
為什麼是 B+ 樹？
- 磁碟代價低；
- 查詢更加穩定；
- 便於遍歷；
- 支援範圍查詢；
一張結構為 id，groupId，name 的 t_user 表，id 為主鍵（聚簇索引），groupId 為普通索引（非聚簇索引）。
select name from t_user where groupId = 123;
先在葉子節點上得到對應的主鍵 id，然後再根據主鍵 id 得到 name 的值，這種行為稱之為回表。
select groupId from t_user where groupId = 123;
直接在葉子節點上就能得到 groupId 的值，不用回表操作，這種索引也被稱為覆蓋索引。
按照功能型別又可以把索引分為三大類；
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普通索引；
最基本的索引型別，沒有限制條件；
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唯一索引；
保證索引欄位的值唯一，允許有 NULL；主鍵是一種特殊的唯一索引，不允許有 NULL；
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聯合索引；
多個欄位組成一個索引，具有“最左字首”的原則；
什麼是最左字首？
a、b、c 三個欄位組成聯合索引，那麼生效的列為 a、ab、abc、ac。（等值判斷時順序可交換，範圍查詢時會停止匹配）
9 鎖
巨集觀來看，鎖分為兩種；行鎖可歸納為兩類；
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共享鎖（S）
share，又稱為讀鎖，已有 S 鎖，可以加其他 S 鎖，但不能加 X 鎖；
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排他鎖（X）
exclusive，又稱為寫鎖，X 與其他任何鎖互斥；
InnoDB 是通過給索引項加鎖實現的行鎖，可分為三種類型；
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record lock
行級鎖，鎖定對應索引項；
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gap lock
間隙鎖，鎖定索引項之間的間隙，左開右閉；
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next-key lock
前兩種的結合；
如果不通過索引項檢索資料，會鎖住整個表。
InnoDB 加鎖方法：
- 對於 UPDATE、DELETE、INSERT 自動加 X 鎖；
- 對於普通 SELECT 不會加任何鎖；
- SELECT … LOCK IN SHARE MODE 顯示加 S 鎖；
- SELECT … FOR UPDATE 顯示加 X 鎖；
查詢當前資料庫鎖狀態；
select * from information_schema.innodb_locks;
對於不同型別的索引，加鎖的方式也不一樣；
-
普通索引
加 next-key lock；
-
唯一索引
加 record lock；
由於普通索引葉子節點儲存了主鍵，所以加鎖的欄位是：普通索引 + 主鍵索引；
假設有如下資料表 t_ lock，其中 id 為主鍵，xid 為 普通索引；
+-----+----+
| xid | id |
+-----+----+
| 1 | 10 |
| 3 | 20 |
| 5 | 30 |
| 8 | 40 |
| 11 | 50 |
+-----+----+
給 (8, 40) 這條記錄加 X 鎖；
select * from t_lock where xid = 8 for update;
那麼根據 next-key lock 的定義，鎖住區間為 (5, 30) 到 (8, 40)，(8, 40) 到 (11, 50) 這兩個區間；
便於理解我會合併為一個區間 (5, 30) 到 (11, 50)。
按照所以排序規則，假設另插入 (xid, id) 記錄，那麼總是滿足以下條件；
- xid < 5；id 無限制；（正常）
- xid = 5；id < 30；（正常）
- xid = 5；id > 30；（阻塞）
- xid > 5 && xid < 11；id 無限制；（阻塞）
- xid = 11；id < 50；（阻塞）
- xid = 11；id > 50；（正常）
- xid > 11；id 無限制；（正常）
簡單圖示，當插入的資料落在這個區間則會阻塞，反之亦然；
10 RR 幻讀
上面事務章節描述 RR 會導致幻讀，MySQL 在 RR 下通過如下兩點規避掉了；
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MVCC
Multi-Version Concurrency Control，多版本併發控制。在普通 SELECT （快照度）時引入版本，同一個事務中只能讀取不大於當前版本的資料快照；
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next-key lock
需要加 X 鎖的操作（當前讀），加 next-key lock 可以有效避免產生幻讀；
11 SQL 執行順序
根據建立時間升序，查詢支付成功超過 3 單的使用者，需要去重；
select distinct t1.nickname
from t1 inner join t2
on t1.uid = t2.uid
where t2.pay_time > 0
group by t1.uid, t1.nickname
having count(*) > 3
order by t2.create_time
limit 10
- from
- on
- join
- where
- group
- having
- order
- select
- distinct
- limit
12 binlog
binlog 是 MySQL 最重要的日誌，記錄了所有的 DDL 和 DML 語句，主要目的是；
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主從複製；
在 Master 開啟 binlog，並傳遞到 Slave 節點來達到 Master-Slave 資料一致性；
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資料恢復；
通過 mysqlbinlog 恢復資料；
檢查 binlog 是否開啟；
show variables like 'log_bin';
編輯 mysql 配置檔案/etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf，開啟 binlog 功能；
[mysqld]
server-id=1
log-bin=/var/lib/mysql/mysql-bin
常用幾個命令；
- show master status;
- show binary logs;
- mysqlbinlog -v --start-position 2755 --stop-position 3076 mysql-bin.000003；
例如誤刪除了某條記錄；
- 通過 mysqlbinlog 定位到誤操作的 position；
- 通過 mysqlbinlog 定位到誤刪之前最早入庫的 position；
- 擷取中間 binlog 日誌， echo > db.sql 輸出到可執行 SQL 檔案中；
- 執行恢復資料即可；
可直接流式執行：mysqlbinlog -v --start-position 2432 --stop-position 2533 mysql-bin.000003 | mysql -uroot -p
mysqldump 是用來備份資料庫的，例如備份 db_test 資料庫；
mysqldump -h127.0.0.1 -uroot -p123456 db_test > db.sql
13 效能優化
-
索引；
給經常用作查詢條件，且區分度較高的欄位建立索引；
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分頁查詢；
where id > ${lastId} order by id limit ${size}，提高大表分頁效率；
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批量操作；
批量插入用 insert into xxx values (xxx…), (xxx…)，批量更新用 case when id；
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not null；
null 會額外佔用空間，且 count(xxx) 不會參與統計，若是索引列 is not null 也會失效；