Python-100-Days/Day36-40/39.数据库相关知识.md

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数据库相关知识

范式理论

范式理论是设计关系型数据库中二维表的指导思想。

  1. 第一范式:数据表的每个列的值域都是由原子值组成的,不能够再分割。
  2. 第二范式:数据表里的所有数据都要和该数据表的键(主键与候选键)有完全依赖关系。
  3. 第三范式:所有非键属性都只和候选键有相关性,也就是说非键属性之间应该是独立无关的。

说明:实际工作中,出于效率的考虑,我们在设计表时很有可能做出反范式设计,即故意降低方式级别,增加冗余数据来获得更好的操作性能。

数据完整性

  1. 实体完整性 - 每个实体都是独一无二的

    • 主键(primary key / 唯一约束(unique
  2. 引用完整性(参照完整性)- 关系中不允许引用不存在的实体

    • 外键(foreign key
  3. domain完整性 - 数据是有效的

    • 数据类型及长度

    • 非空约束(not null

    • 默认值约束(default

    • 检查约束(check

      说明:在 MySQL 8.x 以前,检查约束并不起作用。

数据一致性

  1. 事务:一系列对数据库进行读/写的操作,这些操作要么全都成功,要么全都失败。

  2. 事务的 ACID 特性

    • 原子性:事务作为一个整体被执行,包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行,要么都不执行
    • 一致性:事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态
    • 隔离性:多个事务并发执行时,一个事务的执行不应影响其他事务的执行
    • 持久性:已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中
  3. MySQL 中的事务操作

    • 开启事务环境

      start transaction
      
    • 提交事务

      commit
      
    • 回滚事务

      rollback
      
  4. 查看事务隔离级别

    show variables like 'transaction_isolation';
    
    +-----------------------+-----------------+
    | Variable_name         | Value           |
    +-----------------------+-----------------+
    | transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
    +-----------------------+-----------------+
    

    可以看出MySQL 默认的事务隔离级别是REPEATABLE-READ

  5. 修改(当前会话)事务隔离级别

    set session transaction isolation level read committed;
    

    重新查看事务隔离级别,结果如下所示。

    +-----------------------+----------------+
    | Variable_name         | Value          |
    +-----------------------+----------------+
    | transaction_isolation | READ-COMMITTED |
    +-----------------------+----------------+
    

关系型数据库的事务是一个很大的话题,因为当存在多个并发事务访问数据时,就有可能出现三类读数据的问题(脏读、不可重复读、幻读)和两类更新数据的问题(第一类丢失更新、第二类丢失更新)。想了解这五类问题的,可以阅读我发布在 CSDN 网站上的《Java面试题全集一文的第80题。为了避免这些问题关系型数据库底层是有对应的锁机制的按锁定对象不同可以分为表级锁和行级锁按并发事务锁定关系可以分为共享锁和独占锁。然而直接使用锁是非常麻烦的为此数据库为用户提供了自动锁机制只要用户指定适当的事务隔离级别数据库就会通过分析 SQL 语句,然后为事务访问的资源加上合适的锁。此外,数据库还会维护这些锁通过各种手段提高系统的性能,这些对用户来说都是透明的。想了解 MySQL 事务和锁的细节知识,推荐大家阅读进阶读物《高性能MySQL》,这也是数据库方面的经典书籍。

ANSI/ISO SQL 92标准定义了4个等级的事务隔离级别如下表所示。需要说明的是事务隔离级别和数据访问的并发性是对立的事务隔离级别越高并发性就越差。所以要根据具体的应用来确定到底使用哪种事务隔离级别这个地方没有万能的原则。

总结

关于 SQL 和 MySQL 的知识肯定远远不止上面列出的这些,比如 SQL 本身的优化、MySQL 性能调优、MySQL 运维相关工具、MySQL 数据的备份和恢复、监控 MySQL 服务、部署高可用架构等,这一系列的问题在这里都没有办法逐一展开来讨论,那就留到有需要的时候再进行讲解吧,各位读者也可以自行探索。