前言
本文主要受众为开发人员,所以不涉及到MySQL的服务部署等操作,且内容较多，大家准备好耐心和瓜子矿泉水.
前一阵系统的学习了一下MySQL,也有一些实际操作经验,偶然看到-篇和MySQL相关的面试文章发现其中的一些问题自己也回答不好,虽然知识点大部分都知道,但是无法将知识串联起来.
因此决定搞一个MySQL灵魂100问,试着用回答问题的方式，让自己对知识点的理解更加深入一点.
此文不会事无巨细的从select的用法开始讲解mysql,主要针对的是开发人员需要知道的一些MySQL的知识点，主 要包括索引,事务,优化等方面,以在面试中高频的问句形式给出答案.
1.什么是索引?
索引是一种数据结构,可以帮助我们快速的进行数据的查找.
2.索引是个什么样的数据结构呢?
索引的数据结构和具体存储引擎的实现有关,在MySQL中使用较多的索引有Hash索引,B+树索引等,而我们经常使用的InnoDB存储引擎的默认索引实现为:B+树索引.
3. Hash索引和B+树所有有什么区别或者说优劣呢?
首先要知道Hash索引和B+树索引的底层实现原理:
hash索引底层就是hash表,进行查找时,调用一次hash函数就可以获取到相应的键值,之后进行回表查询获得实际数据.B+树底层实现是多路平衡查找树.对于每一次的查询都是 从根节点出发,查找到叶子节点方可以获得所查键值然后根据查询判断是否需要回表查询数据.
那么可以看出他们有以下的不同:
- hash索引进行等值查询更快(-般情况下),但是却无法进行范围查询.
因为在hash索引中经过hash函数建立索引之后,索引的顺序与原顺序无法保持-致,不能支持 范围查询.而B+树的的所有节点皆遵循(左节点小于父节点,右节点大于父节点多叉树也类似,天然支持范围.
●hash索引不支持使用索引进行排序,原理同上.
●hash索引不支持模糊查询以及多列索引的最左前缀匹配.原理也是因为hash函数的不可预测AAAA和AAAB的索引没有相关性.
●hash索 引任何时候都避免不了回表查询数据,而B+树在符合某些条件(聚簇索引,覆盖索引等)的时候可以只通过索引完成查询.
●hash索引虽然在等 值查询上较快,但是不稳定.性能不可预测,当某个键值存在大量重复的时候发生hash碰撞,此时效率可能极差.而B+树的查询效率比较稳定，对于所有的查询都是从根节点到叶子节点,且树的高度较低.
因此,在大多数情况下,直接选择B+树索引可以获得稳定且较好的查询速度.而不需要使用hash索引.
4.上面提到了B+树在满足聚簇索引和覆盖索引的时候不需要回表询数据,什么是聚簇索引?
在B+树的索引中,叶子节点可能存储了当前的key值,也可能存储了当前的key值以及整行的数据,这就是聚簇索引和非聚簇索引.在InnoDB中,只有主键索引是聚簇索引,如果没有主键,则挑选- -个唯一键建立聚簇索引.如果没有唯一键，,则隐式的生成- 一个键来建立聚簇索引.
当查询使用聚簇索引时,在对应的叶子节点,可以获取到整行数据,因此不用再次进行回表查询.
5.非聚簇索引一定会回表询吗?
不一定,这涉及到查询语句所要求的字段是否全部命中了索引,如果全部命中了索引,，那么就不必再进行回表查询.
举个简单的例子,假设我们在员工表的年龄上建立了索引,那么当进行select age from employee where age < 20的查询时,在索引的叶子节点上,已经包含了age信息,不会再次进行回表查询.
6.在建立索引的时候,都有哪些需要考虑的因素呢?
建立索引的时候一般要考虑到字段的使用频率,经常作为条件进行查询的字段比较适合.如果需要建立联合索引的话,还需要考虑联合索引中的顺序.此外也要考虑其他方面,比如防止过多的所有对表造成太大的压力.这些都和实际的表结构以及查询方式有关.
7.联合索引是什么?为什么需要注意联合索引中的顺序?
MySQL可以使用多个字段同时建立一个索引,叫做联合索引.在联合索引中,如果想要 命中索引,需要按照建立索引时的字段顺序挨个使用，否则无法命中索引.
具体原因为: .
MySQL使用索引时需要索引有序,假设现在建立了"name,age,school"的联合索引,那么索引的排序为:先按照name排序,如果 name相同,则按照age排序,如果age的值也相等,则按照school进行排序.
当进行查询时,此时索引仅仅按照name严格有序,因此必须首先使用name字段进行等值查询,之后对于匹配到的列而言,其按照age字段严格有序,此时可以使用age字段用做索引查找.,以此类推因此在建立联合索引的时候应该注意索引列的顺序,一般情况下，将查询需求频繁或者字段选择性高的列放在前面.此外可以根据特例的查询或者表结构进行单独的调整.
8.创建的索引有没有被使用到?或者说怎么才可以知道这条语句运行很慢的原因?
MySQL提供了explain命令来查看语句的执行计划,MySQL在执行某个语句之前,会将该语句过一-遍查询优化器,之后会拿到对语句的分析,也就是执行计划，其中包含了许多信息.
可以通过其中和索引有关的信息来分析是否命中了索引,例如
possilbe_ key,key,key_ len等字段,分别说明了此语句可能会使用的索引,实际使用的索引以及使用的索引长度.
9.那么在哪些情况下会发生针对该列创建了索引但是在查询的时候并没有使用呢?
●使用不等于查询,
●列参与了数学运算或者函数
●在字符 串like时左边是通配符.类似于’%aaa’.
●当mysql分析全表扫描比使用索引快的时候不使用索引.
以上情况,MySQL无法使用索引.
事务相关
1.什么是事务?
理解什么是事务最经典的就是转账的栗子,相信大家也都了解，这里就不再说一边了.
事务是一系列的操作,他们要符合ACID特性.最常见的理解就是:事务中的操作要么全部成功,要么全部失败.但是只是这样还不够的.
2. ACID是什么?可以详细说一下吗?
A=Atomicity
原子性,就是.上面说的,要么全部成功,要么全部失败.不可能只执行一部分操作.
C=Consistency
系统(数据库)总是从一个-致性的状态转移到另一 个一 致性的状态,不会存在中间状态.
I=Isolation
隔离性:通常来说:一个事务在完全提交之前,对其他事务是不可见的.注意前面的通常来说加了红色，意味着有例外情况.
D=Durability
持久性,一-旦事务提交,那么就永远是这样子了,哪怕系统崩溃也不会影响到这个事务的结果.
3.同时有多个事务在进行会怎么样呢?
多事务的并发进行一般会造成以下几个问题:
●脏读: A事务读取到了B事务未提交的内容,而B事务后面进行了回滚.
●不可重复读:当设置A事务只能读取B事务已经提交的部分，会造成在A事务内的两次查询,结果竟然不-样,因为在此期间B事务进行了提交操作.
●幻读: A事务读取了一一个范围的内容,而同时B事务在此期间插入了-条数据造成”幻觉".
4.怎么解决这些问题呢?MySQL的事务隔离级别了解吗?
MySQL的四种隔离级别如下:
●未提交读(READ UNCOMMITTED)
这就是.上面所说的例外情况了,这个隔离级别下，其他事务可以看到本事务没有提交的部分修改因此会造成脏读的问题(读取到了其他事务未提交的部分,而之后该事务进行了回滚).
这个级别的性能没有足够大的优势,但是又有很多的问题,因此很少使用.
●已提交读(READ COMMITTED)
其他事务只能读取到本事务已经提交的部分.这个隔离级别有不可重复读的问题,在同-一个事务内的两次读取,拿到的结果竟然不一样,因为另外- -个事务对数据进行了修改.
●REPEATABLE READ(可重复读)
可重复读隔离级别解决了上面不可重复读的问题(看名字也知道),但是仍然有-个新问题,就是幻读,当你读取id> 10的数据行时,对涉及到的所有行加上了读锁,此时例外一个事务新插入了-条id=11的数据,因为是新插入的,所以不会触发上面的锁的排斥,那么进行本事务进行下一次的查询时会发现有一条id=11的数据,而 上次的查询操作并没有获取到,再进行插入就会有主键冲突的问题.
●SERIALIZABLE(可串行化)
这是最高的隔离级别,可以解决上面提到的所有问题,因为他强制将所以的操作串行执行,这会导致并发性能极速下降,因此也不是很常用.
5. Innodb使用的是种隔离级别呢?
InnoDB默认使用的是可重复读隔离级别.
6.对MySQL的锁了解吗?
当数据库有并发事务的时候，可能会产生数据的不一致,这时候需要一些机制来 保证访问的次序锁机制就是这样的一一个机制.
就像酒店的房间,如果大家随意进出,就会出现多人抢夺同-个房间的情况,而在房间上装上锁,申请到钥匙的人才可以入住并且将房间锁起来,其他人只有等他使用完毕才可以再次使用.
7. MySQL都有哪些锁呢?像上面那样子进行锁定岂不是有点阻碍并发效率了?
从锁的类别上来讲,有共享锁和排他锁.
共享锁:又叫做读锁.当用户要进行数据的读取时，对数据加上共享锁共享锁可以同时加上多个.
排他锁:又叫做写锁.当用户要进行数据的写入时,对数据加上排他锁排他锁只可以加一-个 ,他和其他的排他锁,共享锁都相斥.
用上面的例子来说就是用户的行为有两种,- -种是来看房 ，多个用户-起看房是可以接受的.- -种是 真正的入住一-晚,在这期间,无论是想入住的还是想看房的都不可以.
锁的粒度取决于具体的存储引擎,InnoDB实现了行级锁,页级锁,表级锁.他们的加锁开销从大大小,并发能力也是从大到小.
表结构设计
1.为什么要尽量设定-个主键?
主键是数据库确保数据行在整张表唯- -性的保障,即使业务上本张表没有主键,也建议添加一一个自增长的ID列作为主键.设定了主键之后,在后续的删改查的时候可能更加快速以及确保操作数据范围安全
2.主键使用自增ID还是UUID?
推荐使用自增ID,不要使用UUID.
因为在InnoDB存储引擎中，主键索引是作为聚簇索引存在的,也就是说,主键索引的B+树叶子节点上存储了主键索引以及全部的数据(按照顺序),如果主键索引是自增ID,那么只需要不断向后排列即可,如果是UUID,由于到来的ID与原来的大小不确定,会造成非常多的数据插入,数据移动,然后导致产生很多的内存碎片,进而造成插入性能的下降.总之,在数据量大- -些的情况下,用自增主键性能会好一-些.
图片来源于《高性能MySQL>:其中默认后缀为使用自增ID,_ uuid为使用UUID为主键的测试测试了 插入100w行和300w行的性能
关于主键是聚簇索引,如果没有主键,InnoDB会选择-个唯- -键来作为聚簇索引,如果没有唯- -键, 会生成一个隐式的主键.
If you define a PRIMARY KEY on your table, InnoDB uses it as the clustered index.
If you do not define a PRIMARY KEY for your table, MySQL picks the first UNIQUE index that has only NOT NULLcolumns as the primary key and InnoDB uses it as the clustered index.
3.字段为什么要求定义为not null?
MySQL官网这样介绍
NULL columns require additional space in the rowto record whether their values are NULL. For MyISAM tables,each NULL columntakes one bit extra, rounded up to the nearest byte.
null值会占用更多的字节,且会在程序中造成很多与预期不符的情况.
4.如果要存储用户的密码散列,应该使用什么字段进行存储?
密码散列,盐,用户身份证号等固定长度的字符串应该使用char而不是varchar来存储,这样可以节省空间且提高检索效率.
存储引擎相关
1. MySQL支持哪些存储引擎?
MySQL支持多种存储引擎,比如InnoDB,MyISAM,Memory,Archive等等.在大多数的情况下,直接选择使用InnoDB引擎都是最合适的,InnoDB也是MySQL的默认存储引擎.
- InnoDB和MyISAM有什么区别?
●InnoDB支持事物, 而MyISAM不支持事物
●InnoDB支持行级锁，而MyISAM支持表级锁
●InnoDB支持MVCC, 而MyISAM不支持
●InnoDB支持外键， 而MyISAM不支持
●InnoDB不支持全文索引，而MvISAM支持。
零散问题
1. MySQL中的varchar和char有什么区别.
char是一个定长字段,假如申请了char(10)的空间,那么无论实际存储多少内容.该字段都占用10个字符,而varchar是变长的,也就是说申请的只是最大长度,占用的空间为实际字符长度+1,最后-一个字符存储使用了多长的空间. .
在检索效率上来讲,char > varchar,因此在使用中,如果确定某个字段的值的长度可以使用char,否则应该尽量使用varchar.例如存储用户MD5加密后的密码,则应该使用char.
2. varchar(10)和int(10)代表什么含义?
varchar的10代表了申请的空间长度也是可以存储的数据的最大长度,而int的10只是代表了展示的长度不足10位以0填充.也就是说,int(1)和int(10)所能存储的数字大小以及占用的空间都是相同的,只是在展示时按照长度展示.
3. MySQL的binlog有有几种录入格式?分别有什么区别?有三种格式,statement,row和mixed.
●statement模式下，记录单元为语句.即每- 个sql造成的影响会记录.由于sql的执行是有上下文的,因此在保存的时候需要保存相关的信息,同时还有一-些使用了函数之类的语句无法被记录复制.
●row级别下,记录单元为每一-行的改动,基本是可以全部记下来但是由于很多操作,会导致大量行的改动(比如alter table),因此这种模式的文件保存的信息太多，日志量太大.
●mixed. -种折中的方案,普通操作使用statement记录,当无法使用statement的时候使用row.此外,新版的MySQL中对row级别也做了- -些优化， 当表结构发生变化的时候，会记录语句而不是逐行记录.
-END
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