[别被脱库系列]1 数据库的初恋

数据库无处不在，此篇为数据库开篇，通过图文并茂的方式总结了数据基础知识。

适合人群： 计算机初学者或者正在准备面试小伙伴！

此数据库系列，是学习工作中的总结，具体章节系列如下图所示。如果您需要扫盲数据库，突击数据库的面试，那就盘他，盘他！所谓初恋，初次见面，下凡数据库基础。请多多关照！

1 了解 sql----长生不老，异常稳定

查看近几年的 TIOBE 发现了，一直在前十,可见是个老且管用的东西。

了解几个术语：

• DDL(Data Definition Language)，定义数据库对象。

• DML:(DATA Manipulation Language)，用来操作和数据库相关记录。

• DCL:(Data Cnotrol Language)定义访问权限和安全级别。

• DQL(Data Query Language)。查询记录。

sql 大小写规范

• 表名、表别名、字段名、字段别名等可以小写

• SQL 保留字，函数名，绑定变量大写

SELECT name,age FROM student WHERE id="1";

2 为啥要存储数据

我们大部分的系统都会考虑到数据的存储，那么如何更有效地保存好数据，做好数据备份。当我们拥有了数据，可以进行数据挖掘，大数据分析，舆情预测，自然语言处理等等一系列的操作，可见存储数据是多么的重要。这一篇文章对数据库基础知识的扫盲，下一节将是数据存储，数据备份等。另外我需要知道硬盘的处理速度比 cpu,内存，网卡都会慢。

3 DBMS 是什么

• DB、DBS 和 DBMS 区别

全称功能DBMSDataBase Management System可对多个数据库进行管理DBDataBase存储树的集合，理解为多个数据表DBSDataBase system老大哥。包含了数据库管理系统和数据库管理人员 DBA 4 当前主流的 DBMS 有哪些 5 sql 与 Nosql

Nosql 的 timestamp：

1970：Nosql=we have no sql

1980：Nosql=know sql

2000:Nosql=No SQL

2005:Nosql=not only sql

2013:Nosql=No,SQL

键值数据库

通过 key-value 方式存储，key 为唯一表示，优点，查询快，缺点是无法像关系型数据库一样使用条件过滤，这样可能导致遍历所有的键，消耗大量的计算。所以经常用来作为缓存，比如 redis。

文档数据库

管理文档，一个文档相当于一条记录，MongoDB。

搜索引擎

虽然关系型数据库常常通过索引的方式提高检索效率(不一定)，但是对于全文检索却比较低。搜索引擎的优势比如 Elasticsearch、Splunk 和 Solr 采用全文搜索，核心原理为倒排索引

列式数据库

相对于行式数据库，将数据按照列存储，这样可以大量降低系统的 IO(因为相邻的数据类型一样，方便压缩，自然就会降低 IO)，适合分布式文件系统，比如

图数据库

典型的就是网络中的人与人的关系，节点和边关系。

6 Oracle 中的 sql 如何执行的

• 语法检查：检查 SQL 拼写是否正确。
• 语义检查：检查 SQL 访问对象是否存在。
• 权限检查：检查用户是否有访问权限。
• 共享池检查：包含了库缓存、数据字典缓冲区等。主要用来缓冲执行计划或者表、视图等对象。
• 优化器：进行硬解析，决定创建解析树和生成执行计划应该怎么做
• 执行器：有了优化器，那么在执行器思考如何被执行

7 mysql 中 sql 如何执行的

• 查询缓存

首先注意，mysql8.0 之后已经放弃了这个功能(因为如果数据更新，缓存会情况，如果为动态数据经常更新，这样反而增加 SQL 查询时间)。缓存通常的理解是一个中间层，如果在中间层存在查询语句就直接返回，如果没有则给解析器处理。

• 解析层

主要进行语法分析和语义分析。

• 优化器

确定 SQL 语句的执行路径。是根据全表检索还是根据索引。

• 执行器

进行权限检查。

那么 mysql 和 oracle 两者执行情况有啥不一样呢

MySql 具有多种存储引擎且可以自定义存储引擎，那么有哪些存储引擎，优点缺点是啥？

描述InnoDBMysql5.5 以后默认存储引擎，支持事务，行级锁，外键约束MyISAMMysql5.5 以前为默认存储引擎，不支持事务和外键，最大特点速度快，占资源少Memory 存储引擎使用系统内存为存储介质，更快的响应速度。NDB 存储引擎用于 Mysql Cluster 分布式集群环境Archive 存储引擎压缩机制的特点便于文件的归档，常用来做仓库 8 如何查看一条 sql 的资源使用情况

• prifiling 是否开启

mysql> select @@profiling;如果为 0 代表关闭，设置为 1 表示打开。

• 执行 sql 查询语句

mysql> select *from student;

• 查看当前所有 profiles

show profiles;查看当前会话的 profiles

• 查看执行时间 show profile

9 DDL

• 创建数据库

创建公众号原创作者数据库

CREATE DATABASE WeChatOfficialAccount_Author;

• 创建表结构(注意语句最后；结束，最后一个字段定义结束没有逗号)

创建表 作者名(authorid,authorname 且 id 为递增)

CREATE TABLE authorsname(authorid int(15) NOT NULL AUTO_INCREMENT)，

author_name varchar(255) NOT NULL);

• 添加字段

ALTER TABLE authors_name ADD(age int(12));

• 修改字段名

ALTER TABLE authorsname RENAMECOLUME age to author_age;

• 删除字段

ALTER TABLE authornames DROP COLUME authorage;

10 数据库的常见约束

不成规矩，不成方圆

• 主键约束

唯一标识一条记录，不重复且不能为空(UNIQUE+NOT NULL)。主键可以使是一个字段或者多个字段的组合，一个数据表主键只能有一个

• 外键约束

外键确保表与表之间引用的完整性。外键可以重复也可以为空。

• 唯一性约束

字段在表中可以使唯一的。

• NOT NULL 约束

表明字段不应为空，必须有取值。

• CHECK 约束

检查特定字段取值范围的有效性

11 常见查询语句

• 查询姓名列

查询单列

SELECT authorname FROM authorsname;

查询所有列

SELECT * FROM authors_name;

• 去除重复行

SELECT DISTICT age FROM authors_name;

• 查询排序

ASC 递增排序，DESC 递减排序

SELECT authorname FROM authorsnames ORDER BY age DESC;

• 约束返回结果的个数

返回 5 条数据 LIMIT 需要放在最后

SELECT authorname FROM authorsnames ORDER BY age DESC LIMIT 5;

• SELECT 语句中关键字顺序

关键字的顺序：SELECT…..FROM…WHERE…GROUP BY

• SELECT 语句的执行顺序

FROM>WHERE>GROUP BY HAVING>SELECT

• 那么一句 sql 的执行原理是什么？请看下图。

12 sql 运算符

• 比较运算符(不同的 DBMS 支持的运算符可能不同)

• 逻辑运算符

当 WHERE 字句中同时出现 OR 和 AND 的时候，AND 执行优先级会更高。一般来说()优先级最高，其次是 AND,然后是 OR。

• 通配符过滤

通配符是对文本类型进行模糊哈讯，但是通常是全表扫描，所以效率很低。只有当 LIKE 后面没有通配符，并对字段进行索引的时候不会进行全表扫描。匹配一部分特殊字符。"LIKE"操作符。

• 通配符匹配之任意字符串出现的任意次数(%)

• 通配符匹配之耽搁字符(_)

13 常见 sql 函数

提供函数，类似接口，更方便快速的得出想要的结果。

描述例子ABS()取绝对值SELECT ABS(-5)---5MOD()取余SELECT MOD(101,3)---2ROUND()四舍五入为指定的小数位数，如果两个参数，分别为字段名称和小数位数SELECT ROUND(38.29,1)--38.3LENGTH()计算字段长度。一个汉字三个字符。SELECT LENGTH('小蓝')--6UPPER()字符转大写SELECT LOWER('qwe')--QWELOWER()字符转小写SELECT LOWER('QWE')--qweREPLACE()替换函数SELECT REPLACE('QWE123D','QWE',789)--789123DSUBSTRING()截取字符串SELECT SUBSTRING('QWE123',1,3)--CHAR_LENGTH()计算机字段的长度，汉字，数字都算一个字符SELECT CHAR_LENGTH('小蓝')--2CONCAT()连接字符串SELECT CONCAT('XIAOLAN',789)---XIAOLAN789DATA()返回时间的日期SELECT DATA('2020-03-13 11:30:20')--2020-03-13YEAR()/MONTH()/DAY()返回时间的年份/月份/天数SELECT YEAR(NOW())--2020HOUR()返回时间的小时SELECT hour('12:13:14')--12MINUTE()返回时间的分钟SELECT MINUTE('12:13:14')--13SECOND()返回时间的秒部SELECT SECOND('12:13:14')--14CURRENT_DATE()系统当前日期SELECT CURRENT_DATE('2020-03-13 11:30:20')--2020-03-13CURRENT_TIME()系统当前时间，没有具体日期SELECT CURRENT_TIME('2020-03-13 11:30:20')--11:30:20CURRENT_TIMESTAMP()日期+时间SELECT CURRENT_TIMESTAMP--2020-03-13 11:30:20 14 聚集函数 描述例子COUNT()总行数,不管某个字段是否为 NULLSELECT COUNT(*) FROM authors_name WHERE age>25MAX()最大值SELECT MAX(Age) FROM authors_nameMIN()最小值SELECT MIN(Age) FROM authors_nameSUM()求和SELECT SUM(Age) FROM authors_nameAVG()平均值SELECT AVG(Age) FROM authors_name

• 数据分组

使用 GROUP BY 字句进行数据分组。

• HAVING 过滤分组和 WHERE 的区别

WHERE 是用于数据行，而 HAVING 则作用于分组。如果分组完以后需要排序，就在其后增加 ORDER BY 完成

17 视图

• 什么是视图

视图可以理解为一个中间表(结果集)，咋们叫虚拟表，它主要把我们经常查询的结果存放于中，从而提升使用的效率。本身不具有数据。如下图所示。

• 为什么使用视图

:baby_bottle:重用 SQL 语句

:baby_bottle:使用表的一部分而不是整个表

:baby_bottle:更改数据格式和表示。

:baby_bottle:通过授予表的特定访问权限来保护数据，。。

• 如何使用视图

:v:

• 使用视图过滤不想想要的数据
• 更新视图

18 事务处理

要么完全执行，要么不执行。

• A(Atomicity)原子性。不可分割，进行数据处理的基本单位。
• C(Consistency)。在进行事务操作以后，会从一致的状态变为另一种一致的状态。即使事务回滚也不能被破坏。
• I(Isolation)隔离性。事务的独立性。一个事务在提交之前，对其他的事务不可见。
• D(Durability)。通过事务日志保证。即使系统崩溃，通过数据库日志的更新让系统恢复到最后一次成功的更新状态。

19 事务隔离

我们知道当在高并发的情况下，这个时候需要较高的吞吐量，那么采取方式之一就是将原来的串行操作变化为并行。这个时候可以通过降低数据库的隔离标准，来换取事务的并发能力。

讲述相关内容之前，我们先定义一个表如下。

IDAgeName118小蓝219小林320小旋

• 脏读

小蓝今天想去看看数据库内容，并想把朋友小地增加到数据库中，于是操作如下：

SQL> BEGINT:SQL> INSERT INTO authors value(4,20，"小地");

此时小蓝还没有提交这个事务，小林去访问了这个表(小林去年买了个表，哈哈哈嗝)，于是

SQL>SELECT * FROM authors;

然后得到这个结果:

IDAgeName118小蓝219小林322小旋420小地

结论：小蓝还没有提交事务，小林访问却看到了增加的小地，这就是脏读。

• 不可重复读

小蓝听说小地也在表里，然后想看看是为何人如此牛掰，几岁了？

SQL> SELECT Age FROM authors where Name="小地"

结果如下：

Age20

我的天，这么年轻？小蓝试图用个事务去修改其年龄

SQL>BEGIN;SQL>UPDATE authors SET Age = 25 where Name='小地'

此时小蓝去查询下修改是否成功

SQL>SELECT Age FROM authors where Name='小地'

结果如下：

Age25

牛掰，修改成功？那么问题来了，小蓝虽然修改了，但是并没有提交呀，这就是不可重复读，两次查询出现了不同的结果。

• 幻读

今天小旋过来想看看，表里都有哪些小伙伴。

SQL> SELECT *FROM authors;

结果如下：

IDAgeName118小蓝219小林322小旋420小地

这个时候小林遇到个小妹妹，发现其文采还不错，开启个事务将其放入表中。

SQL> BEGIN;SQL> INSERT INTO authors values(5,'21','小魏')

小林记性太好了，于是还想看看到底有哪些人，

SQL> SELECT * FROM authors;

结果如下

IDAgeName118小蓝219小林322小旋420小地521小魏

啊！小林惊呆了，怎么多了个妹妹！！！这就是幻读！

• 隔离级别

脏读不可重复读幻读读未提交允许允许允许读已提交禁止允许允许可重复读禁止禁止允许可串行化禁止禁止禁止

总结下：

读未提交:

允许脏读，也就是可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据

读已提交

只能读取到已经提交的数据。Oracle 等多数数据库默认都是该级别 (不重复读)

可重复读

可重复读。在同一个事务内的查询都是事务开始时刻一致的，InnoDB 默认级别。在 SQL 标准中，该隔离级别消除了不可重复读，但是还存在幻读

串行读：

全串行化的读，每次读都需要获得表级共享锁，读写相互都会阻塞.

20 python 如何操作 oracle

• 插入数据

• 查询数据

21 初探调优

为什么调优，无非就是希望响应更快，吞吐量更大，用户体验更好。

那么怎么获得反馈

• 用户

他们是直接体验者，来的直接。

• 日志汇聚分析,服务器监控，数据库内部监控

通过性能工具进行查看，想起一张图送给大家。

这里是性能指标图

一般从哪几个方面着手数据库调优，总之没有最好，只有更合适。

• 前期 DBMS 的调研，选择合适业务的 DBMS

比如需要有事务处理能力，可以选择 mysql 的 InnoDB。如果采用如果考虑大幅度的降低系统 IO，那么可以考虑 Nosql 中的列式数据库，之前说过列式存储方便使用压缩，但是不适合频繁的增删改。

• 选择合适的缓存比如 redis

将经常使用的数据放入缓存中(内存),提升查询效率。

• 库级别的优化

主从架构优化读写策略，具体方法请关注系列篇第二节。

好了，上面的基础部分学习应该差不多了，那么数据库相关的优化，主从架构，读写分离，数据库的分片等都是怎么样的呢？尽请期待后续学习分享，一起成长！

阅读全文: http://gitbook.cn/gitchat/activity/5e6fa3fe29036d28e8ef7707

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