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1.索引

1.1概念

索引是一种特殊的文件，包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引，并指定索引的类型，各类索引有各自的数据结果实现。（这里只用通俗的语言和图片进行介绍）

1.2作用

• 数据库中的表、数据、索引之间的关系，类似于书架上的图书、书籍内容和书籍目录的关系。

• 索引所引起的作用类似书架目录，可用于快速定位、检索数据。

• 索引对于提高数据库的性能有很大的帮助。

1.3使用场景

要考虑数据库表的某列或某几列创建索引，需要考虑以下几点：

• 数据量较大，且经常对这些列进行条件查询。

• 该数据库表的插入操作，以及对这些列的修改频率比较低。

• 索引会占用额外的磁盘空间。

满足以上条件时，考虑对表中的这些字段创建索引，以及提高效率。

反之，如果非条件查询列，或经常做插入、修改操作，或者磁盘空间不足时，不考虑创建索引。

1.4使用

创建主键约束（primary key)、唯一约束（unique)、外键约束（foreign key)时，会自动创建对应列的索引。

• 查看索引

show index from table_name;

【案例】

查看学生表已有的索引

• 创建索引

对于一些非主键、非唯一约束、外键的字段，可以创建普通索引

create index 索引名 on 表名(字段名);

【案例】

创建班级表中，name字段的索引

• 删除索引

drop index 索引名 on 表名；

【案例】

删除班级表中name字段的索引

【注意】我们目前使用on的情况，只用jion ... on, drop index ... on，create index ... on

1.5案例

准备测试表：

创建、展示、删除索引：

1.6索引背后的数据结构（常见面试题）

索引时通过B+树的数据结构来实现数据的查找的。

1.6.1 B树（B-树）

我们先了解B-树，也叫做B树。

【注意】“-"读作杠，不是减。

【解析】

1. B树是一个度为N的树

2. 在关键值key左边的节点都比key小，在关键字key右边的节点都比key大。

3. 树的高度越高，进行查询比较的时候，访问磁盘的次数越多，速度越慢。

4. 无法进行模糊匹配和范围查询（很复杂，需要来回找）

B+树就是在此基础上，进行改进的！

1.6.2 B+树

B+树也叫N叉搜索树。

【解析】

1. 每个节点的最右边即为这颗子树的最大值；

2. 每个节点中，最大值都会重复出现；

3. 叶子节点会首尾相连；

【优势】

1. 能进行范围查询和模糊匹配（每个key都会在叶子节点出现，不用来回查找）；

2. 占用内存小：只有叶子节点才会储存完整的信息，非叶子节点只会存储key值，我们可以将索引直接放到内存中也不会占用很大的空间。这样做大大减少了访问硬盘的次数，提高了查找的效率。

所占内存大小估计：假设每个key值占4个字节，总共有10亿条数据，所占内存3.73G，是非常小的。

3.查找次数稳定：每个数据的完整信息都是在叶子节点，查找的次数都是相同的。不会出现个别数据查找的特别慢。

2.事务（常见面试题）

2.1为什么使用事务

-- 使用事物的原因
update account set money = money - 2000 
where name = '顾客';
update account set money = money + 2000
where name = '商家';

比如上述是一个转账过程。在执行完第一条命令的时候，如果服务器突然宕机，就会出现钱扣了，但是商家没有收到钱的情况。

【解决方案】使用事物来控制，保证两条语句是完全执行的，要么完全失败。

2.2事务的概念

事务指逻辑上的一组操作，组成这组操作的各个单元，要么成功，要么失败。

在不同的环境中，都可以有事务。对应在数据库中，就是数据库事务。

2.3使用

-- 使用事务
start transaction;
update account set money = money - 2000 
where name = '顾客';
update account set money = money + 2000
where name = '商家';
commit;

1. 开始事务：start transaction;

2. 执行多条SQL语句；

3. 回滚或者提交：rollback/commit

2.4事务的四大特性（重点）

1. 原子性[核心的特征]

事务具有原子性，即不可分割性。要么完全执行，要么不执行，不会出现只执行一般宕机的情况。如果服务器在执行事务过程中突然停电，那么在来电的时候，会进行回滚，恢复到原来的数据状态。

2. 一致性

执行事务前后数据是可靠的。例如上述转账的事务，如果事务成功，商家会收到钱，顾客会减少余额。不会出现其他的情况。如果事务失败，顾客的钱不会减少，商家的钱不会增多。同样不会出现其他情况。

3. 持久性

事务修改的内容是写到了硬盘上的，持久存在的。宕机、重启、断电等都不会影响到数据的安全。

4. 隔离性（重点）

隔离性是为了解决“并发”执行事务，而引起的问题。

2.4.1隔离性

并发：多个事务同时读取了一个数据。

【形象的例子】

一个饭馆在同一时间同时进来多个顾客，我们应当先服务谁？

1. 脏读问题

【形象的例子】比如老师正在写笔记（网上），同学可能会看老师的笔记，看来一会就离开了。然后老师继续写笔记，并修改了它。最后上课的时候发现，老师的笔记和昨天看到的不一样了。这就产生了脏读问题。

【对应的实例】我们在某个游戏中充钱，当我们执行完充钱操作（业务没有结束），用户进行查看，发现钱已经有了，但是后来业务回滚，导致钱又消失了。这会让用户产生疑惑。

【解决方法】为了解决脏读问题，mySQL引入了“写操作加锁”的机制。只有数据被写完，并解锁后，才能被其他事务使用。这个写操作加锁，可以降低并发程度，提高了隔离性。但是加锁，开锁需要时间，减低了效率。

【实质】在写的时候读，导致用到了无效的数据。

2. 不可重复读

【形象的例子】当老师写完笔记后（记作版本1），同学也在阅读笔记。此时老师认为有些地方写的不好，需要修改，当老师再次提交到网上的时候，同学发现读着读着，笔记变了。就会造成不可重复度的问题。

【对应的实例】我们给游戏中2023.03.03 12:00:00中此时用户点卷达到1000的用户送10点卷，达到2000点卷的用户送20点卷。有个玩家在此时点卷数是1000，我们送给他10点卷（送10点卷的语句结束，送20点卷语句没执行，且处于同一业务）。此时此玩家充值了1000点卷，达到2000点卷，导致又送了20点卷给他。前后送了30点卷。我们应当以同一时刻下的点卷数为准，不应让数量得到修改。

【解决方法】对读加锁，在一个数据被读的时候，不能被写操作。这也会降低效率的，但是降低了并发程度。

【实质】在读的时候写，导致两次读的结果不一样。

3. 幻读

当前已经约定对读加锁、对写加锁，解决了不可重复度和脏读问题。

【形象的例子】在事务A中我们在首先读取表A的所有数据时，得到了全部的数据。并删除了所有的数据。但是另一个事务突然向表中插入数据。然后事务A有读取整张表的数据，本应为空的表，有了数据，最后的到了不可预期的结果。

【本质】在操作一张表时，数据又进行了增删，导致数据量改变。