MySQL 数据库核心知识点详解
一、数据库基础知识
1. 数据库的三大范式
- 第一范式（1NF）：属性不可再分，确保每列都是原子的。
- 第二范式（2NF）：在1NF基础上，消除非主属性对码的部分函数依赖。
- 第三范式（3NF）：在2NF基础上，消除非主属性对码的传递函数依赖。
2. 主键与外键的区别
- 主键：唯一标识一条记录，不可重复、不可为空，一个表只能有一个主键。
- 外键：用于建立表间关联，引用另一表的主键，可重复、可为空，一个表可有多个外键。
3. 外键与级联的争议
- 不推荐使用原因 ：
- 增加复杂性，影响更新和删除操作。
- 维护成本高，不利于分库分表。
- 优点：保证数据一致性和完整性，简化业务逻辑。
4. 存储过程
- 预编译的SQL语句集合，包含业务逻辑。
- 优点：执行效率高，复用性强。
- 缺点：难以调试、移植性差，阿里规范禁止使用。
5. DROP、DELETE、TRUNCATE的区别
| 操作 | 类型 | 功能 | 速度 |
|---|---|---|---|
| DROP | DDL | 删除表结构和数据 | 最快 |
| TRUNCATE | DDL | 删除数据，保留结构 | 中等 |
| DELETE | DML | 删除指定行，可回滚 | 最慢 |
二、MySQL基础
1. 关系型数据库
- 基于关系模型，支持一对一、一对多、多对多关系。
- 提供完整性约束（如主键、外键、唯一性等）。
2. SQL与NoSQL对比
| 特性 | SQL（关系型） | NoSQL（非关系型） |
|---|---|---|
| 数据结构 | 表结构，严格约束 | 灵活（文档、键值、图等） |
| 事务支持 | 强一致性（ACID） | 最终一致性或弱一致性 |
| 查询语言 | 标准SQL | 无统一语言 |
| 存储方式 | 磁盘 | 内存或磁盘 |
3. 视图
- 虚拟表，基于一个或多个实际表生成。
- 支持CRUD操作，不影响底层表结构。
4. 连接类型
- 内连接：只返回匹配的记录。
- 左外连接：返回左表全部记录，右表不匹配为NULL。
- 右外连接：返回右表全部记录，左表不匹配为NULL。
三、MySQL字段类型
1. 常用类型
- 数值型：INT、BIGINT、FLOAT、DOUBLE、DECIMAL
- 字符串型：CHAR、VARCHAR
- 日期时间型：DATE、DATETIME
2. CHAR vs VARCHAR
- CHAR：定长，适合长度固定的字段（如身份证、订单号）。
- VARCHAR：变长，适合长度不定的字段（如用户名、标题）。
3. DECIMAL vs FLOAT/DOUBLE
- DECIMAL：精确小数，适合金额等精度要求高的场景。
- FLOAT/DOUBLE：近似值，计算快但存在精度损失。
4. NULL vs 空字符串
- NULL：表示未知值，不占存储空间（但指针占空间），聚合函数忽略。
- 空字符串：长度为0的字符串，占存储空间。
四、MySQL存储引擎
1. 常见引擎对比
| 引擎 | 事务支持 | 外键支持 | 锁机制 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| InnoDB | 支持 | 支持 | 行级锁 | 高并发、事务操作 |
| MyISAM | 不支持 | 不支持 | 表级锁 | 读多写少 |
2. InnoDB与MyISAM的COUNT(*)差异
- MyISAM：内置计数器，直接返回结果。
- InnoDB：实时统计，需全表扫描。
五、MySQL索引
1. 索引概述
- 索引是排好序的数据结构，用于加速查询。
- MySQL默认使用B+树作为索引结构。
2. 索引类型
- 主键索引：唯一、非空。
- 唯一索引：唯一、可空。
- 普通索引：无限制。
- 全文索引：用于文本检索。
3. 索引优缺点
- 优点：加快查询速度，保证唯一性。
- 缺点：占用空间，降低写操作性能。
4. 索引失效场景
- 使用
LIKE '%xx'模糊查询。 - 对索引列使用函数或表达式。
- OR条件中非索引列参与。
- 违反最左前缀原则。
5. 最左前缀原则
- 联合索引必须从最左列开始匹配，否则索引失效。
六、MySQL日志
1. 常见日志类型
- Undo Log：用于事务回滚和MVCC。
- Redo Log：保证事务持久性，宕机后恢复数据。
- Bin Log：用于数据备份和主从同步。
- 慢查询日志：记录执行时间超阈值的SQL。
2. Redo Log与持久性
- 事务提交时，Redo Log按策略刷盘，确保数据不丢失。
3. Undo Log与原子性
- 记录事务修改前的状态，用于回滚操作。
七、MySQL事务
1. 事务特性（ACID）
- 原子性：全部成功或全部失败。
- 一致性：事务前后数据状态合法。
- 隔离性：并发事务互不干扰。
- 持久性：事务提交后数据永久保存。
2. 并发问题
- 脏读、不可重复读、幻读、丢失修改。
3. 隔离级别
| 级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|
| 读未提交 | ✅ | ✅ | ✅ |
| 读已提交 | ❌ | ✅ | ✅ |
| 可重复读 | ❌ | ❌ | ✅ |
| 串行化 | ❌ | ❌ | ❌ |
MySQL默认隔离级别：可重复读
4. MVCC（多版本并发控制）
- 通过Undo Log链和ReadView实现非锁定读。
- 解决脏读、不可重复读，减少幻读。
八、MySQL锁
1. 锁分类
- 按粒度 ：
- 表级锁：锁定整表，并发低。
- 行级锁：锁定单行，并发高。
- 按行为 ：
- 共享锁（读锁）：允许多个读，禁止写。
- 排他锁（写锁）：禁止其他任何操作。
2. 意向锁
- 用于快速判断表是否被锁定，避免逐行检查。
3. 悲观锁 vs 乐观锁
| 类型 | 加锁时机 | 实现方式 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 悲观锁 | 访问前加锁 | 阻塞等待 | 高并发竞争 |
| 乐观锁 | 更新时检查 | 版本号或CAS | 低并发竞争 |
4. 避免死锁
- 设置锁超时时间。
- 按固定顺序访问资源。
- 避免长事务。
九、MySQL性能优化
1. SQL优化手段
- 索引优化：合理添加索引，避免频繁更新字段加索引。
- 避免全表扫描：避免对索引列使用函数、NOT IN等。
- 查询优化 ：
- 使用
SELECT 字段代替SELECT * - 使用JOIN代替子查询
- 使用EXISTS代替IN
- 使用
- 分库分表：数据量大时水平或垂直拆分。
- 批量操作：减少单条SQL执行次数。
2. EXPLAIN命令
- 分析SQL执行计划，判断是否走索引、是否存在全表扫描等。
3. 慢查询排查步骤
- 使用EXPLAIN分析执行计划。
- 检查是否使用索引。
- 优化查询语句，避免复杂子查询。
- 考虑分页、缓存等手段。
十、数据库缓存
1. 缓存的作用
- 将频繁访问的数据存入内存，减少磁盘I/O，提升查询速度。
2. MySQL缓存机制
- 查询缓存（Query Cache） ：
- 缓存SELECT语句及其结果集。
- 表更新后缓存失效。
- MySQL 8.0已移除。
- InnoDB缓冲池（Buffer Pool） ：
- 缓存数据页和索引页。
- 通过LRU算法管理内存。
3. 应用层缓存
- Redis/Memcached ：
- 作为外部缓存，存储热点数据。
- 减轻数据库压力，提升并发能力。
4. 缓存更新策略
- Cache-Aside：先查缓存，未命中则查数据库并写入缓存。
- Write-Through：同时更新缓存和数据库。
- Write-Behind：先更新缓存，异步更新数据库。
5. 缓存穿透、击穿、雪崩
- 穿透 ：查询不存在的数据，绕过缓存。
- 解决方案：布隆过滤器、空值缓存。
- 击穿 ：热点数据过期瞬间大量请求直达数据库。
- 解决方案：互斥锁、永不过期策略。
- 雪崩 ：大量缓存同时失效，请求压垮数据库。
- 解决方案：设置随机过期时间、集群部署。
总结
MySQL作为最常用的关系型数据库之一，其核心知识点包括数据建模、索引优化、事务处理、锁机制、日志系统与性能调优等。合理使用缓存机制（如缓冲池、外部缓存）能显著提升系统性能。在实际开发中，应结合业务场景选择合适的存储引擎、索引策略和缓存方案，以达到高性能、高可用的目标。
本文基于MySQL 5.7/8.0 版本整理，部分特性可能随版本更新而变化。