数据库系统概念-面试复习
1、事务的四大特性？这四个特性mysql是怎么保证实现的？
答：事务的四大特性即ACID。原子性、一致性、持久性、隔离性。
原子性(atomicity)是指一个事务不可分割，要么全部提交成功，要么全部失败回滚； 一致性(consistency)是指一个事务能保证数据库从一个有效(正确)的状态“转移”到另一个有效(正确)的状态。 隔离性(isolation)指一个事务所做的修改在最终提交以前，对其他事务是不可见的。 持久性(durability)是指事务提交成功，所做的修改就一定会永久保存到数据库中。
- 原子性是通过undo log日志保证的。
- 一致性一般是业务层进行逻辑判断实现的，比如限定余额不能为负。
- 隔离性是通过多版本并发控制机制实现的。
- 持久性是通过redo log日志保证的。
在MySQL中，有三种日志。分别是redo log、binlog和undo log。
redo log 和 binlog
1、存储的内容可以这样理解，binlog记载的是update/delete/insert这样的SQL语句，而redo log记载的是物理修改的内容（xxxx页修改了xxx）。所以在搜索资料的时候也会有这样的说法：binlog 记录的是数据的逻辑变化，redo log 记录的是数据的物理变化
2、功能
redo log的作用是实现持久化。数据库更新写完内存，如果数据库挂了，那我们可以通过redo log来恢复内存还没来得及刷到磁盘的数据，将redo log加载到内存里边，那内存就能恢复到挂掉之前的数据了。
binlog的作用是进行复制和恢复。
主从服务器需要保持数据的一致性，通过binlog来同步数据。
如果整个数据库的数据都被删除了，binlog存储着所有的数据变更情况，那么可以通过binlog来对数据进行恢复。
3、载体
redo log是InnoDB引擎特有的。binlog是MySQL的Server层实现的，所有引擎都可以使用。
4、记录方式
redo log是循环写的，空间固定会用完；binlog是追加写入的，一个文件写满后会切换到下一个文件而不会去覆盖以前的日志。
undo log
undo log主要有两个作用：回滚和多版本并发控制(MVCC)在数据修改的时候，不仅记录了redo log，还记录undo log，如果因为某些原因导致事务失败或回滚了，可以用undo log进行回滚undo log主要存储的也是逻辑日志，比如我们要insert一条数据了，那undo log会记录的一条对应的delete日志。我们要update一条记录时，它会记录一条对应相反的update记录。
回滚的实现就是找到undo log中对应的相反操作语句执行。 而多版本并发控制则是利用undo log做版本的回退（聊MVCCC时再具体讲）
2、事务隔离级别，4个级别分别有什么并发问题？
1⃣️ mysql的数据隔离级别如下：
- 可串行化（serializable）：通常保证可串行化调度。
- 可重复读（repeatable-read）：只允许读取已提交的数据。
- 已提交读（read committed）：只允许读取已提交的数据，但是不要求可重复读。
- 未提交读（read uncommitted）：允许读取未提交的数据，这是SQL允许的最低的一致性级别
2⃣️ 事务的并发问题
- 脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后事务B回滚，那么A读取到的数据就是脏数据
- 不可重复读：事务A多次读取同一个数据，事务B在事务A读取的时候对数据作了更新并提交，事务A多次读取同一个数据的时候，结果不一致。
- 幻读：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读
- 丢失更新：修改的时候允许修改，进而造成数据丢失
小结：不可重复读的和幻读很容易混淆，不可重复读侧重于修改，幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行，解决幻读需要锁表。
3⃣️ MySQL各个隔离级别可能会出现的并发问题：
3、MySQL默认隔离级别？如何保证线程安全？
mysql的默认隔离级别为——可重复读（repeatable read）
主从复制是基于binlog复制的，binlog有三种格式，分别是statement、row、mixed。
但是在5.0这个版本以前，binlog只支持statement这种格式！而这种格式在读已提交（read-committed）这个隔离级别下的主从复制是有bug的，因此MySQL将可重复读（Repeatable - read）作为默认的隔离级别。
bug的原因其实很简单，就是在master上执行的顺序为先删后插！而此时binlog为STATEMENT格式，它记录的顺序为先插后删！从(slave)同步的是binglog，因此从机执行的顺序和主机不一致！就会出现主从不一致！
如何解决？
解决方案有两种！
(1)隔离级别设为可重复读(Repeatable Read),在该隔离级别下引入间隙锁。当Session 1执行delete语句时，会锁住间隙。那么，Session 2执行插入语句就会阻塞住！
(2)将binglog的格式修改为row格式，此时是基于行的复制，自然就不会出现sql执行顺序不一样的问题！奈何这个格式在mysql5.1版本开始才引入。因此由于历史原因，mysql将默认的隔离级别设为可重复读(Repeatable Read)，保证主从复制不出问题！
在实际项目中使用读已提交，而不使用默认的可重复读的原因：
- 在可重复读的隔离级别下，存在间隙锁，导致出现死锁的概率要比读已提交大的多！
- 在可重复读的隔离级别下，条件列未命中索引会缩表，而在读已提交的隔离级别下，只锁行。
- 在读已提交这个隔离级别下，引入了半一致性读的特性增加了update操作的可能。
总结：互联网项目请使用读已提交这个隔离级别！
# 补充内容，使用命令行更改数据库的隔离级别
#查看当前会话的隔离级别
select @@tx_isolation;
#查看当前系统的隔离级别
select @@global.tx_isolation;
#设置当前对话的隔离级别
set session transaction isolation level repeatable read;
#设置系统当前的隔离级别
set global transaction isolation level repeatable read;
如何保证线程安全还未补充
4、存储引擎Innodb和Myisam的区别以及使用场景？
1⃣️ 二者最大的区别就是Innodb支持事务，而Myisam不支持事务。
它们主要区别如下：
1）InnoDB 支持崩溃后安全恢复，MyISAM 不支持崩溃后安全恢复；
2）InnoDB 支持行级锁，MyISAM 不支持行级锁，只支持到表锁；
3）InnoDB 支持外键，MyISAM 不支持外键；
4）MyISAM 性能比 InnoDB 高 —— Myisam是一种非事务性的引擎，使得Myisam引擎的mysql可以提供高速存储和检索，以及全文搜索能力，适合数据仓库等查询频繁的调用；
5）MyISAM 支持 FULLTEXT 类型的全文索引，InnoDB 不支持 FULLTEXT 类型的全文索引，但是 InnoDB 可以使用 sphinx 插件支持全文索引，并且效果更好；
6）InnoDB 主键查询性能高于 MyISAM。
2⃣️ 如何选择
MyISAM适合：
- （1）做很多count 的计算；
- （2）插入不频繁，查询非常频繁，如果执行大量的SELECT，MyISAM是更好的选择；
- （3）没有事务。
InnoDB适合：
- （1）可靠性要求比较高，或者要求事务；
- （2）表更新和查询都相当的频繁，并且表锁定的机会比较大的情况指定数据引擎的创建；
- （3）如果你的数据执行大量的INSERT或UPDATE，出于性能方面的考虑，应该使用InnoDB表；
- （4）DELETE FROM table时，InnoDB不会重新建立表，而是一行一行的 删除；
- （5）LOAD TABLE FROM MASTER操作对InnoDB是不起作用的，解决方法是首先把InnoDB表改成MyISAM表，导入数据后再改成InnoDB表，但是对于使用的额外的InnoDB特性（例如外键）的表不适用。
5、介绍Innodb锁机制，行锁，表锁，意向锁
为什么要加锁：锁机制用于管理对共享资源的并发访问。
6、哈希索引是怎么实现的？
7、数据库索引为什么要使用B+树，相较于B树有什么优点？为什么不能用红黑树？
8、如何避免全表扫描？
1、应尽量避免在where子句中对字段进行null值判断，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。
2、应尽量避免在where子句中使用！=或< >运算符，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。
3、应尽量避免在where子句中使用or来连接条件，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。
4、in 和 not in也要慎用，否则也会导致全表扫描。
5、尽量避免使用模糊查询like，如果因为业务需要一定要使用模糊查询，则至少保证不要使用全模糊查询。
6、尽量避免在where子句中使用参数
7、应尽量避免在where子句中对字段进行表达式操作
8、应尽量避免在where子句中对字段进行函数操作
9、不要在where子句中的“=”的左边使用函数、算术运算或其他表达式运算
10、很多时候使用exists代替in是一个很好的选择
11、任何地方都不要使用select * from t，用具体的字段列表代替*，不要返回用不到的任何字段。
12、尽量避免大事务操作，提高系统并发能力
13、尽量避免向客户端返回大数据量，若数据量过大，应该考虑相应的需求是否合理；
9、MySQL中一条SQL语句的执行过程？
根据要执行的语句的类型的不同，可以简单分为查询语句和更新语句两种情况，这两种语句的执行过程是不同的。
