数据库面试常见知识点

数据库

嵌套查询怎么实现
嵌套查询的意思是，一个查询语句(select-from-where)查询语句块可以嵌套在另外一个查询块的where子句中，称为嵌套查询。其中外层查询也称为父查询，主查询。内层查询也称子查询，从查询。

事务的基本要素（ACID）四大特性
　　1、原子性（Atomicity）：事务开始后所有操作，要么全部做完，要么全部不做，不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错，会回滚到事务开始前的状态，所有的操作就像没有发生一样。也就是说事务是一个不可分割的整体，就像化学中学过的原子，是物质构成的基本单位。
　　 2、一致性（Consistency）：事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏 。比如A向B转账，不可能A扣了钱，B却没收到。
　　 3、隔离性（Isolation）：同一时间，只允许一个事务请求同一数据，不同的事务之间彼此没有任何干扰。比如A正在从一张银行卡中取钱，在A取钱的过程结束前，B不能向这张卡转账。
　　 4、持久性（Durability）：事务完成后，事务对数据库的所有更新将被保存到数据库，不能回滚。
　　
事务的并发问题
　　1、脏读：事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据
　　2、不可重复读：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果 不一致。
3、幻读：系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级，但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录，当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。

幻读
事务在插入已经检查过不存在的记录时，惊奇的发现这些数据已经存在了，之前的检测获取到的数据如同鬼影一般。
例子：
在事务1中，查询User表id为1的是用户否存在，如果不存在则插入一条id为1的数据。
在事务1查询结束后，事务2往User表中插入了一条id为1的数据。
此时，由于事务1查询到id为1的用户不存在，因此插入1条id为1的数据。
但是由于事务2已经插入了1条id为1的数据，因此此时会报主键冲突，对于事务1 的业务来说是执行失败的，这里事务1 就是发生了幻读，因为事务1读取的数据状态并不能支持他的下一步的业务，见鬼了一样。这里要灵活的理解读取的意思，第一次select是读取，第二次的insert其实也属于隐式的读取，只不过是在mysql的机制中读取的，插入数据也是要先读取一下有没有主键冲突才能决定是否执行插入。

小结：不可重复读的和幻读很容易混淆，不可重复读侧重于修改，幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行，解决幻读需要锁表

mysql默认的事务隔离级别是什么？如何理解可重复读？
mysql默认的事务隔离级别为repeatable-read（可重复读）

1、事务隔离级别为读提交时，写数据只会锁住相应的行
2、事务隔离级别为可重复读时，如果检索条件有索引（包括主键索引）的时候，默认加锁方式是next-key 锁；如果检索条件没有索引，更新数据时会锁住整张表。一个间隙被事务加了锁，其他事务是不能在这个间隙插入记录的，这样可以防止幻读。可以避免脏度，不可重复度，不可避免幻读
3、事务隔离级别为串行化时，读写数据都会锁住整张表
4、隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。

子查询：
子查询就是指的在一个完整的查询语句之中，嵌套若干个不同功能的小查询，从而一起完成复杂查询的一种编写形式，为了让读者更加清楚子查询的概念。
子查询返回结果
子查询可以返回的数据类型一共分为四种：
–查询公司之中工资最低的雇员的完整信息
SELECT *
FROM emp e
WHERE e.sal=(
SELECT MIN(sal)
FROM emp);

数据库三大范式：
第一范式：第一范式（1NF）要求数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值。
若某一列有多个值，可以将该列单独拆分成一个实体，新实体和原实体间是一对多的关系。
在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库

第二范式：满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。
第二范式要求实体中每一行的所有非主属性都必须完全依赖于主键；即：非主属性必须完全依赖于主键。
完全依赖：主键可能由多个属性构成，完全依赖要求不允许存在非主属性依赖于主键中的某一部分属性。
若存在哪个非主属性依赖于主键中的一部分属性，那么要将发生部分依赖的这一组属性单独新建一个实体，并且在旧实体中用外键与新实体关联，并且新实体与旧实体间是一对多的关系。
第二范式在第一范式的基础之上更进一层。第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。也就是说在一个数据库表中，一个表中只能保存一种数据，不可以把多种数据保存在同一张数据库表中。

第三范式：
满足第三范式必须先满足第二范式。
第三范式要求：实体中的属性不能是其他实体中的非主属性。因为这样会出现冗余。即：属性不依赖于其他非主属性。
如果一个实体中出现其他实体的非主属性，可以将这两个实体用外键关联，而不是将另一张表的非主属性直接写在当前表中。
第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。
比如在设计一个订单数据表的时候，可以将客户编号作为一个外键和订单表建立相应的关系。而不可以在订单表中添加关于客户其它信息（比如姓名、所属公司等）的字段。

Mysql的存储引擎有几种，默认是什么
InnoDB存储引擎（默认）
MyISAM存储引擎
MEMORY存储引擎
ARCHIVE存储引擎
CSV存储引擎

Mysql的索引有哪几种
普通索引：仅加速查询
唯一索引：加速查询 + 列值唯一（可以有null）
主键索引：加速查询 + 列值唯一（不可以有null）+ 表中只有一个
组合索引：多列值组成一个索引，专门用于组合搜索，其效率大于索引合并
全文索引：对文本的内容进行分词，进行搜索
索引的最左原则（左前缀原则）
如（c1,c2,c3,c4…cN）的联合索引，where 条件按照索引建立的字段顺序来使用（不代表and条件必须按照顺序来写），如果中间某列没有条件，或使用like会导致后面的列不能使用索引。
命名规则：表名_字段名
1、需要加索引的字段，要在where条件中
2、数据量少的字段不需要加索引
3、如果where条件中是OR关系，加索引不起作用
4、符合最左原则
https://segmentfault.com/q/1010000003984016/a-1020000003984281
联合索引又叫复合索引。对于复合索引:Mysql从左到右的使用索引中的字段，一个查询可以只使用索引中的一部份，但只能是最左侧部分。例如索引是key index (a,b,c). 可以支持a | a,b| a,b,c 3种组合进行查找，但不支持 b,c进行查找 .当最左侧字段是常量引用时，索引就十分有效。

两个或更多个列上的索引被称作复合索引。
利用索引中的附加列，您可以缩小搜索的范围，但使用一个具有两列的索引 不同于使用两个单独的索引。
复合索引的结构与电话簿类似，人名由姓和名构成，电话簿首先按姓氏对进行排序，然后按名字对有相同姓氏的人进行排序。
如果您知 道姓，电话簿将非常有用；
如果您知道姓和名，电话簿则更为有用，
但如果您只知道名不姓，电话簿将没有用处。

Having的作用，一般和什么一起配合使用
sql中的having语句是在使用group by的时候使用的。
通常where语句是在group by之前做数据筛选的，而having语句是对group by之后的结果进行筛选的。

脏读和幻读
1、脏读：脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。
例如：
张三的工资为5000,事务A中把他的工资改为8000,但事务A尚未提交。
与此同时，
事务B正在读取张三的工资，读取到张三的工资为8000。
随后，
事务A发生异常，而回滚了事务。张三的工资又回滚为5000。
最后，
事务B读取到的张三工资为8000的数据即为脏数据，事务B做了一次脏读。
2、不可重复读：是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第二个事务的修改，那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，因此称为是不可重复读。
例如：
在事务A中，读取到张三的工资为5000，操作没有完成，事务还没提交。
与此同时，
事务B把张三的工资改为8000，并提交了事务。
随后
在事务A中，再次读取张三的工资，此时工资变为8000。在一个事务中前后两次读取的结果并不致，导致了不可重复读。
3、幻读：是指当事务不是独立执行时发生的一种现象，例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。
例如：
目前工资为5000的员工有10人，事务A读取所有工资为5000的人数为10人。
此时，
事务B插入一条工资也为5000的记录。
这是，事务A再次读取工资为5000的员工，记录为11人。此时产生了幻读。
4、提醒
不可重复读的重点是修改：
同样的条件，你读取过的数据，再次读取出来发现值不一样了
幻读的重点在于新增或者删除：
同样的条件，第 1 次和第 2 次读出来的记录数不一样

Redis 为什么那么“快”
纯内存KV操作
内部是单线程实现的（不需要创建/销毁线程，避免上下文切换，无并发资源竞争的问题）
异步非阻塞的I/O（多路复用）

Redis使用单线程，相比于多线程快在哪里？
Redis的瓶颈不在线程，不在获取CPU的资源，所以如果使用多线程就会带来多余的资源占用。比如上下文切换、资源竞争、锁的操作。

上下文的切换
上下文其实不难理解，它就是CPU寄存器和程序计数器。主要的作用就是存放没有被分配到资源的线程，多线程操作的时候，不是每一个线程都能够直接获取到CPU资源的，我们之所以能够看到我们电脑上能够运行很多的程序，是应为多线程的执行和CPU不断对多线程的切换。但是总有线程获取到资源，也总有线程需要等待获取资源，这个时候，等待获取资源的线程就需要被挂起，也就是我们的寄存。这个时候我们的上下文就产生了，当我们的上下文再次被唤起，得到资源的时候，就是我们上下文的切换。

竞争资源
竞争资源相对来说比较好理解，CPU对上下文的切换其实就是一种资源分批，但是在切换之前，到底切换到哪一个上下文，就是资源竞争的开始。在我redis中由于是单线程的，所以所有的操作都不会涉及到资源的竞争。

锁的消耗
对于多线程的情况来讲，不能回避的就是锁的问题。如果说多线程操作出现并发，有可能导致数据不一致，或者操作达不到预期的效果。这个时候我们就需要锁来解决这些问题。当我们的线程很多的时候，就需要不断的加锁，释放锁，该操作就会消耗掉我们很多的时间

I/O复用，非阻塞模型
对于I/O阻塞可能有很多人不知道，I/O操作的阻塞到底是怎么引起的，Redis又是怎么解决的呢？

I/O操作的阻塞：当用户线程发出IO请求之后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会等待数据就绪，而用户线程就会处于阻塞状态，用户线程交出CPU。当数据就绪之后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回结果给用户线程，用户线程才解除block状态。

Redis采用多路复用：I/O 多路复用其实是在单个线程中通过记录跟踪每一个sock（I/O流） 的状态来管理多个I/O流。select, poll, epoll 都是I/O多路复用的具体的实现。epoll性能比其他几者要好。redis中的I/O多路复用的所有功能通过包装常见的select、epoll、evport和kqueue这些I/O多路复用函数库来实现的。

select(),poll()缺点：
涉及到用户态跟内核态的切换，耗性能，需要上下文切换，消耗资源大；
返回值是 int，只能知道就绪的socket个数，需要重新轮询找出是具体哪个socket就绪。
select()跟poll()主要区别：传参不一样——select()：bitmap；poll()：数组
解决了bitmap长度 1024 难以修改的问题
epoll()：

说说数据库性能优化有哪些方法？
答：使用explain进行优化，查看sql是否充分使用索引。避免使用in,用exist替代，字段值尽可能使用更小的值，任何对列的操作都将导致表扫描，它包括数据库函数、计算表达式等等，查询时要尽可能将操作移至等号右边。使用连接查询(join)代替子查询。
在表的多列字段上建立一个索引，但只有在查询这些字段的第一个字段时，索引才会被使用。

数据库中主库和从库的关系
主从数据库的建立一般基于以下三个方面考虑：
1、容灾：备库在异地，主库不存在了，备库可以立即接管，无须恢复时间
2、负载均衡：主库做增删改，备库做查询，这样很多查询业务不占用主库资源
3、数据集中和分发：此种模式主要用于数据从分公司集中到总公司，或从总公司分发到分公司，前提是公司需要同步的数据很少，另外各公司间业务系统不是同一家公司开发的
同步功能主要通过数据库同步软件实现的，象ORACLE的DATAGUARD、QUEST的SHAREPLEX、沃信科技的PAC、ORACLE的GOLDEN GATE、迪思杰的REALSYNC
但是建议可以用沃信科技的产品，因为只有他们一家产品是安装到主备之外的第三台机器上的，不站用主库资源，其他产品必须安装到主库机器上，大家试用起来很不方便

需要注意的是：修改主库中的表，从库中的表也会跟着修改，而修改从库时，主库不会跟着修改