数据库基础知识

1. 为什么要使用数据库？

   • 数据保存在内存
     • 优点：存取速度快
     • 缺点：数据不能永久保存
   • 数据保存在文件
     • 优点：数据永久保存
     • 缺点：
       1. 速度比内存操作慢，频繁的IO操作。
       2. 查询数据不方便
   • 数据保存在数据库
     1. 数据永久保存
     2. 使用SQL语句，查询方便效率高。
     3. 管理数据方便

2. 什么是SQL?

   • 结构化查询语言(Structured Query Language)简称SQL，是一种数据库查询语言。
   • 作用：用于存取数据、查询、更新和管理关系数据库系统。

3. 什么是MySQL?

   • MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB 公司开发，属于 Oracle 旗下产品。MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统之一，在 WEB 应用方面，MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一。在Java企业级开发中非常常用，因为 MySQL 是开源免费的，并且方便扩展。

4. 数据库三大范式是什么？

   • 第一范式：每个列都不可以再拆分。
   • 第二范式：在第一范式的基础上，非主键列完全依赖于主键，而不能是依赖于主键的一部分。
   • 第三范式：在第二范式的基础上，非主键列只依赖于主键，不依赖于其他非主键。
   • 在设计数据库结构的时候，要尽量遵守三范式，如果不遵守，必须有足够的理由。比如性能。事实上我们经常会为了性能而妥协数据库的设计。

5. MySQL有关权限的表都有哪几个？

   • MySQL服务器通过权限表来控制用户对数据库的访问，权限表存放在mysql数据库里，由mysql_install_db脚本初始化。这些权限表分别user，db，table_priv，columns_priv和host。
     • 下面分别介绍一下这些表的结构和内容：
       • user权限表：记录允许连接到服务器的用户帐号信息，里面的权限是全局级的。
       • db权限表：记录各个帐号在各个数据库上的操作权限。
       • table_priv权限表：记录数据表级的操作权限。
       • columns_priv权限表：记录数据列级的操作权限。
       • host权限表：配合db权限表对给定主机上数据库级操作权限作更细致的控制。这个权限表不受GRANT和REVOKE语句的影响。

6. 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，每一条会修改数据的sql都会记录在binlog中。不需要记录每一行的变化，减少了binlog日志量，节约了IO，提高性能。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，不记录sql语句上下文相关信息，仅保存哪条记录被修改。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，一种折中的方案，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级别也做了一些优化，当表结构发生变化的时候，会记录语句而不是逐行记录。

引擎

7. MySQL存储引擎？

   • 常用的存储引擎有以下：
     • Innodb引擎：Innodb引擎提供了对数据库ACID事务的支持。并且还提供了行级锁和外键的约束。它的设计的目标就是处理大数据容量的数据库系统。
     • MyIASM引擎(原本Mysql的默认引擎)：不提供事务的支持，也不支持行级锁和外键。
     • MEMORY引擎：所有的数据都在内存中，数据的处理速度快，但是安全性不高。

8. MyISAM与InnoDB区别

   • 

9. InnoDB引擎的4大特性

   • 插入缓冲（insert buffer)
   • 二次写(double write)
   • 自适应哈希索引(ahi)
   • 预读(read ahead)

10. 存储引擎选择

    • 如果没有特别的需求，使用默认的Innodb即可。
    • MyISAM：以读写插入为主的应用程序，比如博客系统、新闻门户网站。
    • Innodb：更新（删除）操作频率也高，或者要保证数据的完整性；并发量高，支持事务和外键。比如OA自动化办公系统。

索引

11. 什么是索引？

    • 索引是一种特殊的文件(InnoDB数据表上的索引是表空间的一个组成部分)，它们包含着对数据表里所有记录的引用指针。
    • 索引是一种数据结构。数据库索引，是数据库管理系统中一个排序的数据结构，以协助快速查询、更新数据库表中数据。索引的实现通常使用B树及其变种B+树。
    • 更通俗的说，索引就相当于目录。为了方便查找书中的内容，通过对内容建立索引形成目录。索引是一个文件，它是要占据物理空间的。

12. 索引有哪些优缺点？

    • 索引的优点
      • 可以大大加快数据的检索速度，这也是创建索引的最主要的原因。
      • 通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能。
    • 索引的缺点
      • 时间方面：创建索引和维护索引要耗费时间，具体地，当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，会降低增/改/删的执行效率；
      • 空间方面：索引需要占物理空间。

13. 索引有哪几种类型？

    • 主键索引：数据列不允许重复，不允许为NULL，一个表只能有一个主键。
    • 唯一索引：数据列不允许重复，允许为NULL值，一个表允许多个列创建唯一索引。
      • 可以通过 ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE (column); 创建唯一索引
      • 可以通过 ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE (column1,column2); 创建唯一组合索
    • 普通索引：基本的索引类型，没有唯一性的限制，允许为NULL值。
      • 可以通过 ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (column); 创建普通索引
      • 可以通过 ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name(column1, column2, column3); 创建组合索引
    • 全文索引： 是目前搜索引擎使用的一种关键技术。
      • 可以通过 ALTER TABLE table_name ADD FULLTEXT (column); 创建全文索引

14. 索引的数据结构（B树，hash）

    • 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。对于哈希索引来说，底层的数据结构就是哈希表，因此在绝大多数需求为单条记录查询的时候，可以选择哈希索引，查询性能最快；其余大部分场景，建议选择BTree索引。

15. 索引算法有哪些？

    • 索引算法有BTree算法和Hash算法
      • BTree算法：BTree是最常用的mysql数据库索引算法，也是mysql默认的算法。它不仅可以用于=，>，>=，<，<=和between这些比较操作符上，而且还可以用于like操作符，只要它的查询条件是一个不以通配符开头的常量。
      • Hash算法：Hash索引只能用于对等比较，例如=，<=>（相当于=）操作符。由于是一次定位数据，不像BTree索引需要从根节点到枝节点，最后才能访问到页节点这样多次IO访问，所以检索效率远高于BTree索引。

16. 索引设计的原则？

    • 适合索引的列是出现在where子句中的列，或者连接子句中指定的列。
    • 基数较小的列，索引效果较差，没有必要在此列建立索引。
    • 使用短索引，如果对长字符串列进行索引，应该指定一个前缀长度，这样能够节省大量索引空间。
    • 不要过度索引。索引需要额外的磁盘空间，并降低写操作的性能。在修改表内容的时候，索引会进行更新甚至重构，索引列越多，这个时间就会越长。所以只保持需要的索引有利于查询即可。

17. 创建索引的原则

    • 索引虽好，但也不是无限制的使用，最好符合以下几个原则：
      1. 最左前缀匹配原则，组合索引非常重要的原则，mysql会一直向右匹配直到遇到范围查询(>、<、between、like)就停止匹配，比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)顺序的索引，d是用不到索引的，如果建立(a,b,d,c)的索引则都可以用到，a,b,d的顺序可以任意调整。
      2. 较频繁作为查询条件的字段才去创建索引。
      3. 更新频繁字段不适合创建索引。
      4. 若是不能有效区分数据的列不适合做索引列(如性别，男女未知，最多也就三种，区分度实在太低)。
      5. 尽量的扩展索引，不要新建索引。比如表中已经有a的索引，现在要加(a,b)的索引，那么只需要修改原来的索引即可。
      6. 定义有外键的数据列一定要建立索引。
      7. 对于那些查询中很少涉及的列，重复值比较多的列不要建立索引。
      8. 对于定义为text、image和bit的数据类型的列不要建立索引。

18. 创建索引的三种方式，删除索引

    • 

19. 创建索引时需要注意什么？

    • 非空字段：应该指定列为NOT NULL，除非你想存储NULL。在MySQL中，含有空值的列很难进行查询优化，因为它们使得索引、索引的统计信息以及比较运算更加复杂。你应该用0、一个特殊的值或者一个空串代替空值；
    • 取值离散大的字段：（变量各个取值之间的差异程度）的列放到联合索引的前面，可以通过count()函数查看字段的差异值，返回值越大说明字段的唯一值越多字段的离散程度高；
    • 索引字段越小越好：数据库的数据存储以页为单位一页存储的数据越多一次IO操作获取的数据越大效率越高。

20. 使用索引查询一定能提高查询的性能吗？为什么？

    • 通常，通过索引查询数据比全表扫描要快。但是我们也必须注意到它的代价。
    • 索引需要空间来存储，也需要定期维护，每当有记录在表中增减或索引列被修改时，索引本身也会被修改。这意味着每条记录的INSERT，DELETE，UPDATE将为此多付出4，5 次的磁盘I/O。
    • 因为索引需要额外的存储空间和处理，那些不必要的索引反而会使查询反应时间变慢。使用索引查询不一定能提高查询性能，索引范围查询(INDEX RANGE SCAN)适用于两种情况:
      • 基于一个范围的检索，一般查询返回结果集小于表中记录数的30%
      • 基于非唯一性索引的检索

好了，今天先分享20题，之后的部分会在后面几期分享出来，大家在面试之前可以多看看这部分的内容，万一面试官考到，你答对了，你就比别人更有优势，一起加油吧！！！