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2020别再说你了解数据库了,你搞清楚这些问题了吗?

时间:2022-10-10 18:09:58 | 浏览:390

程序员中一直有一个段子广为流传:大不了我们“删库跑路”由此可见作为一个程序员,不了解数据库怎么能行,那么数据库到底是个啥呢,作为一个Java工程师,平时和数据库打交道着实不少,所谓的CRUD其实就是对数据库进行增删改查的操作。根据百度百科的

程序员中一直有一个段子广为流传:大不了我们“删库跑路”

由此可见作为一个程序员,不了解数据库怎么能行,那么数据库到底是个啥呢,作为一个Java工程师,平时和数据库打交道着实不少,所谓的CRUD其实就是对数据库进行增删改查的操作。

根据百度百科的介绍,数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、有共享的、统一管理的数据集合。

数据库是以一定方式储存在一起、能与多个用户共享、具有尽可能小的冗余度、与应用程序彼此独立的数据集合,可视为电子化的文件柜——存储电子文件的处所,用户可以对文件中的数据进行新增、查询、更新、删除等操作。

是不是没听懂,好吧,简单来说,像MySQL这样的数据库,就是用于存储结构化数据的,比如一个学生的信息数据,一个商品的数据,或者是一个学生购买商品的消费数据。

联想到平时我们经常使用的Excel,其实和数据库挺像的,数据库其实就是一个表格,里面有很多的数据类型,比如字符串,比如数字,再比如长文本等等。

而这类数据库也叫关系型数据库,典型代表就是MySQL。

除了关系型数据库之外,近些年来还有很多nosql(not only sql)数据库在兴起,比如MongoDB,以及图数据库、列式数据库等等,这些数据库对于新手程序员来说用的并不多,所以本文我们只讨论关于关系型数据库的内容。

关系型数据库是我们程序员平时用的最多,也最简单易上手的数据库类型,所以,学习数据库一般也从MySQL这类关系型数据库入手,一来它简单好学,二来它是免费的。

学习数据库,先从SQL入手

说到MySQL,就不得不谈谈SQL了,sql,按照百科的说法是这样的

对于不同的数据库,sql的写法可能有一些差异,但是大致都是相同的,就拿MySQL来说,平时我们用到最多的就是select、update、delete和insert了,这类操作统称为数据操纵语言DML(Data Manipulation Language),用户通过它可以实现对数据库的基本操作。

当然还有操作数据库和表的一些ddl,数据库模式定义语言DDL(Data Definition Language),是用于描述数据库中要存储的现实世界实体的语言。 简单来说,ddl其实就是用来执行建表,删表,更改表结构等操作的

以前我的sql写的并不多,毕竟简单的增删改查并不需要多复杂的sql技巧,最多就是做一下表连接。

再到后来,我开始做一些项目,接触了ORM的一些框架,比如hibernate和mybatis,这些框架甚至可以让你完全不写sql,只要调用一些增删改查的API即可,这让我很长一段时间都忽略了SQL的重要性。

其实学习sql最复杂的地方并不是一些高级用法,而是在于实际场景中的应用和优化。两条sql,可能因为简单的差异就会有很大的性能差距,差异点可能是,比如有没有走到索引,是否是全表扫描,又或者走到了哪个索引,而这样的性能分析只有在实际的场景里才有意义。

当然了,对于新手来说,学习sql的语法是放在第一位的,然后才能逐渐过渡到会使用,会优化,会分析。

数据库基本原理

学习数据库,你需要先打好基础,数据库原理是计算机科班的一门必修课,非科班的我选择的是自学,我当时也是拿着那本大学教材《数据库系统概论》来自学的。

教材这种东西,肯定还是偏理论的一点,我们要了解的内容主要包含几个方面

1、数据库模型有哪些:包括层次模型、网状模型和关系模型,我们所用的关系型数据库就是基于关系模型实现的。

2、关系数据库的基础和sql:了解关系数据库的基本概念,了解sql的基本使用方法,至少CRUD和一些常见用法要搞懂

3、数据库的安全性和完整性,这两部分内容其实理论的东西比较枯燥,实际上对应到实际场景中,安全性就是要保护数据的安全,包括权限控制和数据备份,而完整性则是通过一些约定和规范来限制数据库的存储内容,比如我们可以用主键、唯一键、非空等要求来限制字段的取值。

4、关系数据理论 这部分内容很有意思,也比较复杂,讲到了数据库的范式理论,从一范式到四范式,各有各的用法和要求,某互联网公司“第四范式”就是用这个概念来命名的。

5、事务和锁 最后一部分内容,就是数据库的两个重要组成部分,事务和锁,事务可以保证一组数据库操作的ACID特性,非常适用于需要数据一致性的场景,而数据库的锁不但是实现事务的基础,还可以灵活地适用于不同的数据库应用场景,我们还可以通过sql语句来完成加锁和释放,对于并发场景尤其管用。

MySQL的实现原理

学习完了数据库基础之后,接下来就该学习MySQL了,毕竟很多时候我们的数据库应用就是MySQL。

其实MySQL里的很多知识点和我们上面提到的数据库基础大同小异,而回到MySQL的实现层,我们就得来看看MySQL的存储引擎了。

MySQL的存储引擎分为innodb和myisam,相信大家对于这两个引擎区别的面试题看了也不少,比如innodb支持事务,支持行级锁,而myisam不支持。

由于现在innodb基本上是主流,所以我们讨论MySQL的时候基本上就是在讨论innodb。对于MySQL的实现原理,我认为大概有这么一些内容需要我们去学习。

首先,我们了解MySQL里有哪些数据类型,一般的用法如何,然后,尝试用MySQL去跑一些sql语句,建库建表,加索引加主键,总之,这些实践能帮助你更好地学习上述内容。

想要更好地了解MySQL的原理,我们就必须要了解MySQL的整体架构

客户端

也就是我们经常用的可视化工具,比如Navicat for MySQL

服务端

就是我们安装的MySQL程序,其实打开它它就是一个MySQL的服务端进程

sql执行层

sql执行层主要负责解析执行sql,里面包含了很多复杂的组成部分,比如解释器,分析器,优化器等等,执行层会生成一个sql的执行计划,这个计划也经常是我们分析sql性能的一个重要参考内容

存储引擎层

存储引擎层是innodb了,比如数据要如组织和存放,索引要如何建立和管理等等,加锁怎么加,事务如何实现,都是这一层要考虑的内容。

文件系统层

存储引擎的下一层就是文件系统了,数据库的数据如何和文件系统进行交互,就是这一层要做的事情了。

索引

不得不说,索引绝对是数据库中最经常考察,考点也最多的内容了。

比如给你一条sql,那么它能否命中索引,能命中哪些索引,如果想要命中某个索引,你应该如何修改,这种问题面试时是不是经常看到,变来变去这么多题型,其实面试官就是想考察你对于索引的理解。

还有就是,索引的数据结构,一样是非常热门的考点之一,索引其实是基于B+树来实现的,不知道b+树是啥,请回去看数据结构。

简单来说,它是一种多路搜索树,致力于更短的时间来完成数据检索,因为它的高度比二叉树要低,而比起普通的b树,它的非叶节点只起索引作用,而叶子节点是顺序串联的,所以非常适合做搜索树。

如果你理解了这一点,那么面对此类面试题就可以更加从容一些,面试官其实就是想知道你对b+树的了解到了什么样的程度而已。

事务和锁

除了索引之外,数据库中最复杂的内容可能就是事务和锁了。

就拿事务的ACID特性来说,你需要了解每个大写字母背后的实现原理,比如原子性是如何实现的,一致性是如何保证的,背后的原理是什么。

我们平时常用的事务可能就是spring里的事务模板,在事务里执行的同库数据库操作,要么都成功,要么都失败,这就是原子性。

两个事务之间互不影响,这就是隔离性,当然了,这里又涉及到了事务隔离级别。

事务隔离级别包括读未提交,读已提交,可重复读和序列化,每个事务隔离级别都适用于某种数据库读写场景,很多时候,我们都需要搞懂隔离级别背后的原理,才能更好地适用它。

MySQL里默认使用可重复读的隔离级别,这个级别基本上可以保证我们的事务按照预期执行,在MySQL中,这个事务隔离级别甚至可以解决幻读的问题。

在MySQL的事务背后,其实有一个隐藏的boss,那就是数据库的锁,很多事务的隔离级别都是通过锁来实现的,比如可重复读只要加行锁就可以实现了,而幻读则需要加上间隙锁next-key lock来实现。

行级锁和表级锁是MySQL中的两种锁,表级锁顾名思义,会直接锁表,一次只有一个事务能够访问,而行级锁其实锁的也并非是一行,在MySQL中,这个锁加在索引上,而这个索引对应的数据往往不止一行,所以这个行级锁只是理论意义上的"行级锁"

数据库事务的四原则

数据库事务ACID四大原则:

A代表Atomicity,即原子性。

C表示Consistency,即一致性。

I表示Isolation,即隔离性。

D表示Durability,即持久性。

这四个原则了解过数据库的应该都如雷贯耳。可是真正面试的时候被问起来,能一个不落说得上来,并且讲得清楚原委的就不多了。我觉得主要是因为我们的翻译过于文雅,不像英文那么直观,所以很难顾名思义。另一个原因是我们在学习的时候理解不够深入,只知道原因,不知道原因的究竟。所谓知其然,不知其所以然。


最后摆上学习资料

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