Linux13(数据库)

1.数据库分类

分为关系型数据库和非关系型数据库等(这里只介绍关系型了) ，关系数据库中的数据项被组织为一系列具有行和列的表。关系型和非关系型数据库最本质的区别 就是关系型 以数据和数据之间存在的关系 维护数据，而非关系型 存储数据的时候，数据和数据之间没什么特定的关系 ；这里使用Linux安装的MySQL关系型数据库了，还是**8.0+**以上的版本。

2.SQL

SQL(结构化查询语言<-Structured Query Language)，用于数据库存储数据以及查询、更新、管理关系数据库，每个关系型数据库都支持SQL语言/SQL标准。

3.常见数据库

MySQL,Oracle,SQLServer,IBM Db2,MariaDB,PostgreSQL,MongoDB,Redis等。

4.MySQL内部数据组织方式是按库、表、数据三级结构组织的

5. 数据库的基本操作

5.1 查看数据库

show databases; # 查看数据库

show databases like '%记忆中模糊的数据库名%'; # 查看和期望命名匹配的数据库，这里的%是通配符

show create database 数据库名; # 查看数据库的创建信息

默认安装MySQL自带的数据库有 information_schema，这个是存储系统中一些数据库对象信息 ，如列信息、权限信息等；还有 mysql，这是核心数据库，用来存放存储用户、用户访问权限 等管理信息，比如user表中的root用户的密码修改；performance_schema 这是用来收集数据库服务器性能参数； sys 数据库是用来提供一些视图，让开发者和使用者更方便查看性能问题。

5.2 创建数据库

create database 数据库名; # 创建数据库，失败了就换个名字创建(如果有提示数据库已存在)

create database 数据库名 character set utf8mb4 collate utf8_bin; #MySQL 8.0默认就是utf8mb4的字符集编码

后面的一些关键字都用大写了，可以提高可读性，SQL语法对大小写不敏感

5.3 删除数据库

DROP DATABASES 数据库名; #删除数据库

5.4 修改数据库

ALTER DATABASE 数据库名 CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin; #把数据库编码改成utf8

5.5 使用数据库

USE 数据库名; #一个数据库系统MySQL管理多个数据库，所以要先使用才能操作数据库中的表和数据。

6. 数据库中表的操作

创建表

SHOW TABLES;

SHOW TABLES LIKE '%模糊查找的表名%';

CREATE TABLE 表名(列1 类型1, 列2 类型2);  #创建表，先是列在是类型

DROP TABLE 表名;

SHOW CREATE TABLE 表名; # 查看表的创建过程

ALTER TABLE 表名 CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin; # 改表的编码过程

DESC 表名; # 看看表的结构

# 可以跟创建库来对应着来记忆

对表的数据的操作

# 添加表的数据
INSERT INTO 表名 (列名) VALUES (值) ;

INSERT INTO 表名 SET 列名 = 值; # 添加数据

#查询表数据
SELECT * from 表名;

#修改表数据
UPDATE 表名 SET 列 = 值;

#删除表的数据
DELETE FROM 表名;

#这里 UPDATE 和 DELETE 要配合WHERE使用，防止对整个表进行操作

7. 常见的数据类型

整数：INT、BIGINT、TINYINT 分别是占用4字节，8字节，1字节

浮点数：FLOAT、DOUBLE 分别占用4字节和8字节

日期：YEAR、TIME、DATE、DATETIME、TIMESTAMP；DATETIME的格式包括年月日 时分秒。

字符串：CHAR、**VARCHAR、**TEXT、LOGTEXT、BLOB

8. 特殊关键字

有where、distinct、limit、as、order by、group by 、还有聚合函数，这些后面都会使用。

9. SQL的执行顺序

先是(1) FROM xx (2) WHERE 对原始数据过滤 (3) GROUP BY 分组 (4) HAVING (5)SELECT xx

(6) ORDER BY (7) LIMIT

10. 数据完整性

数据完整性就是要保证降低用户在实际使用中出错的可能性，提高数据库的使用效率；分为实体完整性、域完整性、参照完整性 ；实体完整性就是保证表中的每一行数据都是表中唯一的实体(一个表中每一条数据都应该是唯一的，完全可以由主键实现)。域完整性就是保证数据的字段的取值在一个合理范围。参照完整性就是确保相关联的表间的数据应该保持一致，参照完整性是通过外键和主键来维护，外键是维护参照完整性的一种强有力的维护手段，但参照完整性 不等于 外键。

11. 多表问题

数据库设计范式，有第一范式：原子性；第二范式：确保表中的每列都和主键相关(就是所有非主键字段完全依赖主键，不能产生部分依赖 )，第三范式：建立在第二范式之上，要确保所有非主键字段直接依赖主键，不能产生传递依赖。

多表查询，又有交叉连接、内连接、左外右外连接、自连接、子查询、联合查询等。

交叉连接：对两个表数据进行合并，合并的方式就是对两个表的所有数据做笛卡尔积 ，如果想过滤不想看的数据可以用 WHERE关键字，交叉连接使用的关键字是 CROSS JOIN。

内连接：内连接也是做笛卡尔积，但建议在过滤的时候使用 ON 关键字，内连接的关键字是 INNER JOIN。

外连接：分为左外连接和右外连接，关键字分别是 LEFT OUTER JOIN (LEFT JOIN)或 RIGHT OUTER JOIN (RIGHT JOIN) 简写，对左连接而言 LEFT 左边是称为主表 ，而LEFT 右边的表称为副表，右连接同理。对于左连接或右连接，主表中的数据一定会出现在最终的结果中。

自连接：就是自己表和自己表连接。

子查询：可以使用IN 或 EXISTS 关键字。

联合查询：使用 UNION 关键字，但相同结果会去重。

12. C的AIP使用

后续代码中在说，现在先提一个在SQL的API编程中，对于字符串要使用单引号。

13. 事务

事务是组成逻辑的一组SQL操作，这些操作要么都成功执行，要么都不成功执行。构成事务的三个操作：开启事务、回滚、提交。分别是begin/start transaction, rollback, commmit。

四大基本特征ACID ：(1)原子性 atomicity (2)一致性 consistency (3)隔离性 isolation(4)持久性 durability

原子性：全做或者不做，事务的所有操作要么全部执行成功，要么全部失败。

一致性：数据始终有效，数据库从一种正确的状态到另一种正确状态。

隔离性：事务互不干扰。

持久性：一旦提交，永久保存，也就是事务一旦提交成功，随后断电啥的，数据也不会丢失。

14.隔离级别

并发产生的四个问题：脏写(Dirty Write)、脏读(Dirty Read)、不可重复读(Nonrepeatable Read)、幻读(Phantom Read)

脏写：对数据进行了覆盖，导致结果不对。也就是多个事务并发一起写数据的时候，先执行的事务所写的数据被后面的数据覆盖了，导致数据的最终结果可能不对，就好像先提交的事务没执行一样。

脏读：读到了一个还没有提交的数据。

不可重复读：在同一个事务内，针对同一个数据，前后读取的数据不一样，即不可重复读。

幻读：在同一个事务，任何一条数据的内容前后读取一致，但前后数据的条数不一定一致。

隔离级别有四种：读未提交(READ UNCOMMITTED)、读已提交(READ COMMITTED)、可重复读(REPEATABLE READ)、可串行化/序列化(SERIALIZABLE)。

事务隔离级别对比如下图

脏写都能隔离，也就是都不存在这种情况了。

15. MySQL数据库的内部结构

如下图MySQL数据库系统的内部构成。

数据库有很多种引擎，主要了解MyISAM和InnoDB

MyISAM(MySQL5.5版本之前的默认存储引擎)，而InnoDB(5.5以及之后默认的存储引擎)。MySQL数据库服务器，是由数据管理系统和数据两部分构成，而这个管理系统的设计是一种单进程多线程架构。

MyISAM存储引擎的特点：不支持事务、不支持行索引、支持表索引、不支持外键，所以从单线程角度，MyISAM效率比InnoDB高点(因为单线程直接抢表，可以访问整表的数据)，但并发没有InnoDB程度高，底层有三个文件，数据和索引分开存放。

InnoDB的特点：支持事务、支持行锁、支持表锁、支持外键，并发程度比MyISAM高，底层只有一个文件(.idb结尾的)，数据和索引存储在一块。

16.索引

索引是数据结构，能提高查询效率。(MySQL底层使用的是B+树)

16.1 MyISAM存储引擎

MyISAM的主键索引，通过主键索引 访问叶子节点上存储结果，不是一条条数据，而是数据的物理地址。而非主键索引，和主键索引访问的也是物理地址。

16.2 InnoDB存储引擎

InnoDB在主键索引上访问到的是数据本身，这也验证了前面的InnoDB是数据和索引存一块，而MyISAM是数据和索引分开存放。而非主键索引，通过非主键索引访问叶子上存储的结果是主键索引的值 ，那么无法获取完整数据，需要回到主键索引上拿到数据(这里称为回表)；如果用非主键索引要查找的字段正好在索引上，那么可以直接找到，不用回表，这样称为索引覆盖。

17.聚集索引和非聚集索引

聚集索引也称聚簇索引，是索引和数据存放在一起的；非聚集索引也称非聚簇索引，是索引和数据分开放的。

18.慢日志查询

就是提供了一种记录运行慢的SQL语句的一种日志文件。

19.执行计划

只需要在待查询的SQL语句前加上 EXPLAIN关键字就可以了。

(1) id

id相同，执行顺序由上至下；id不同，id越大，越先执行。

(2) select_type

这个字段表示select的查询类型，例如普通、联合、子查询等。

(3) table

这个字段表示表的名字，显示的是别名。

(4) partitions

设置分区的时候才有意义。

(5) type

表示用哪种方式来查询表，查询效率如下(左边最快) **system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL；**system表示系统表，往往不用磁盘I/O；const 常量连接，基本上是主键命中时的查询速度；ef_ref 多表查询时，主键索引或唯一索引作为关联条件进行的查找；ref 非主键或非唯一索引的等值扫描；range 范围扫描； index 全索引扫描；ALL全表扫描，速度最慢。

(6) possible_keys

查询中可能用到的索引

(7) key

SQL执行中实际用到的索引

(8) key_len

这里涉及计算，例如varchar(20)，在utr8mb4编码下的大小就是83 = 20 * 4 + 1 + 2，这里的1是允许为NULL的情况，VARCHAR占2的额外开销。

(9) ref

表示将哪个字段和key列所用的字段进行比较

(10) rows

大概估算查找所需记录的行数

(11) filtered

预估有多少行会通过查询条件的过滤。

(12) Extra

如果出现了 Using filesort 就是对数据使用了外部的索引排序，也称文件排序，不是按表内索引进行顺序读取，效率低。