计算机基础

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MySQL 基础 ​

什么是关系型数据库？ ​

关系型数据库（RDB，Relational Database）就是一种建立在关系模型的基础上的数据库。关系模型表明了数据库中所存储的数据之间的联系（一对一、一对多、多对多）。

关系型数据库中，我们的数据都被存放在了各种表中（比如用户表），表中的每一行就存放着一条数据（比如一个用户的信息）。

大部分关系型数据库都使用 SQL 来操作数据库中的数据。并且，大部分关系型数据库都支持事务的四大特性(ACID)。

有哪些常见的关系型数据库呢？

MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server、SQLite（微信本地的聊天记录的存储就是用的 SQLite） ……。

什么是 SQL？ ​

SQL 是一种结构化查询语言(Structured Query Language)，专门用来与数据库打交道，目的是提供一种从数据库中读写数据的简单有效的方法。

几乎所有的主流关系数据库都支持 SQL ，适用性非常强。并且，一些非关系型数据库也兼容 SQL 或者使用的是类似于 SQL 的查询语言。

SQL 可以帮助我们：

  • 新建数据库、数据表、字段；
  • 在数据库中增加，删除，修改，查询数据；
  • 对数据库中的数据进行简单的数据分析；
  • ……

什么是 MySQL？ ​

MySQL 是一种关系型数据库，主要用于持久化存储我们的系统中的一些数据比如用户信息。

由于 MySQL 是开源免费并且比较成熟的数据库，因此，MySQL 被大量使用在各种系统中。任何人都可以在 GPL(General Public License) 的许可下下载并根据个性化的需要对其进行修改。MySQL 的默认端口号是3306。

MySQL 有什么优点？ ​

这个问题本质上是在问 MySQL 如此流行的原因。

MySQL 主要具有下面这些优点：

  1. 成熟稳定，功能完善。
  2. 开源免费。
  3. 文档丰富，既有详细的官方文档，又有非常多优质文章可供参考学习。
  4. 开箱即用，操作简单，维护成本低。
  5. 兼容性好，支持常见的操作系统，支持多种开发语言。
  6. 社区活跃，生态完善。
  7. 事务支持优秀， InnoDB 存储引擎默认使用 REPEATABLE-READ 并不会有任何性能损失，并且，InnoDB 实现的 REPEATABLE-READ 隔离级别其实是可以解决幻读问题发生的。
  8. 支持分库分表、读写分离、高可用。

MySQL 字段类型 ​

MySQL 字段类型可以简单分为三大类：

  • 数值类型：整型（TINYINT、SMALLINT、MEDIUMINT、INT 和 BIGINT）、浮点型（FLOAT 和 DOUBLE）、定点型（DECIMAL）
  • 字符串类型：CHAR、VARCHAR、TINYTEXT、TEXT、MEDIUMTEXT、LONGTEXT、TINYBLOB、BLOB、MEDIUMBLOB 和 LONGBLOB 等，最常用的是 CHAR 和 VARCHAR。
  • 日期时间类型：YEAR、TIME、DATE、DATETIME 和 TIMESTAMP 等。

下面这张图不是我画的，忘记是从哪里保存下来的了，总结的还蛮不错的。

MySQL 常见字段类型总结

MySQL 字段类型比较多，我这里会挑选一些日常开发使用很频繁且面试常问的字段类型，以面试问题的形式来详细介绍。如无特殊说明，针对的都是 InnoDB 存储引擎。

另外，推荐阅读一下《高性能 MySQL(第三版)》的第四章，有详细介绍 MySQL 字段类型优化。

整数类型的 UNSIGNED 属性有什么用？ ​

MySQL 中的整数类型可以使用可选的 UNSIGNED 属性来表示不允许负值的无符号整数。使用 UNSIGNED 属性可以将正整数的上限提高一倍，因为它不需要存储负数值。

例如， TINYINT UNSIGNED 类型的取值范围是 0 ~ 255，而普通的 TINYINT 类型的值范围是 -128 ~ 127。INT UNSIGNED 类型的取值范围是 0 ~ 4,294,967,295，而普通的 INT 类型的值范围是 -2,147,483,648 ~ 2,147,483,647。

对于从 0 开始递增的 ID 列，使用 UNSIGNED 属性可以非常适合，因为不允许负值并且可以拥有更大的上限范围，提供了更多的 ID 值可用。

CHAR 和 VARCHAR 的区别是什么？ ​

CHAR 和 VARCHAR 是最常用到的字符串类型，两者的主要区别在于：CHAR 是定长字符串，VARCHAR 是变长字符串。

CHAR 在存储时会在右边填充空格以达到指定的长度，检索时会去掉空格；VARCHAR 在存储时需要使用 1 或 2 个额外字节记录字符串的长度，检索时不需要处理。

CHAR 更适合存储长度较短或者长度都差不多的字符串，例如 Bcrypt 算法、MD5 算法加密后的密码、身份证号码。VARCHAR 类型适合存储长度不确定或者差异较大的字符串，例如用户昵称、文章标题等。

CHAR(M) 和 VARCHAR(M) 的 M 都代表能够保存的字符数的最大值，无论是字母、数字还是中文，每个都只占用一个字符。

VARCHAR(100)和 VARCHAR(10)的区别是什么？ ​

VARCHAR(100)和 VARCHAR(10)都是变长类型，表示能存储最多 100 个字符和 10 个字符。因此，VARCHAR (100) 可以满足更大范围的字符存储需求，有更好的业务拓展性。而 VARCHAR(10)存储超过 10 个字符时，就需要修改表结构才可以。

虽说 VARCHAR(100)和 VARCHAR(10)能存储的字符范围不同，但二者存储相同的字符串，所占用磁盘的存储空间其实是一样的，这也是很多人容易误解的一点。

不过，VARCHAR(100) 会消耗更多的内存。这是因为 VARCHAR 类型在内存中操作时，通常会分配固定大小的内存块来保存值，即使用字符类型中定义的长度。例如在进行排序的时候，VARCHAR(100)是按照 100 这个长度来进行的，也就会消耗更多内存。

DECIMAL 和 FLOAT/DOUBLE 的区别是什么？ ​

DECIMAL 和 FLOAT 的区别是：DECIMAL 是定点数，FLOAT/DOUBLE 是浮点数。DECIMAL 可以存储精确的小数值，FLOAT/DOUBLE 只能存储近似的小数值。

DECIMAL 用于存储具有精度要求的小数，例如与货币相关的数据，可以避免浮点数带来的精度损失。

在 Java 中，MySQL 的 DECIMAL 类型对应的是 Java 类 java.math.BigDecimal。

数据存储形式是将每9位十进制数存储为4个字节，从而保证了高精度的要求。

为什么不推荐使用 TEXT 和 BLOB？ ​

TEXT 类型类似于 CHAR（0-255 字节）和 VARCHAR（0-65,535 字节），但可以存储更长的字符串，即长文本数据，例如博客内容。

类型可存储大小用途
TINYTEXT0-255 字节一般文本字符串
TEXT0-65,535 字节长文本字符串
MEDIUMTEXT0-16,772,150 字节较大文本数据
LONGTEXT0-4,294,967,295 字节极大文本数据

BLOB 类型主要用于存储二进制大对象，例如图片、音视频等文件。

类型可存储大小用途
TINYBLOB0-255 字节短文本二进制字符串
BLOB0-65KB二进制字符串
MEDIUMBLOB0-16MB二进制形式的长文本数据
LONGBLOB0-4GB二进制形式的极大文本数据

在日常开发中，很少使用 TEXT 类型，但偶尔会用到，而 BLOB 类型则基本不常用。如果预期长度范围可以通过 VARCHAR 来满足，建议避免使用 TEXT。

数据库规范通常不推荐使用 BLOB 和 TEXT 类型，这两种类型具有一些缺点和限制，例如：

  • 不能有默认值。
  • 在使用临时表时无法使用内存临时表，只能在磁盘上创建临时表（《高性能 MySQL》书中有提到）。
  • 检索效率较低。
  • 不能直接创建索引，需要指定前缀长度。
  • 可能会消耗大量的网络和 IO 带宽。
  • 可能导致表上的 DML 操作变慢。
  • ……

DATETIME 和 TIMESTAMP 的区别是什么？ ​

DATETIME 类型没有时区信息，TIMESTAMP 和时区有关。

TIMESTAMP 只需要使用 4 个字节的存储空间，但是 DATETIME 需要耗费 8 个字节的存储空间。但是，这样同样造成了一个问题，Timestamp 表示的时间范围更小。

  • DATETIME：1000-01-01 00:00:00 ~ 9999-12-31 23:59:59
  • Timestamp：1970-01-01 00:00:01 ~ 2037-12-31 23:59:59

关于两者的详细对比，请参考我写的MySQL 时间类型数据存储建议。

NULL 和 '' 的区别是什么？ ​

NULL 跟 ''(空字符串)是两个完全不一样的值，区别如下：

  • NULL 代表一个不确定的值,就算是两个 NULL,它俩也不一定相等。例如，SELECT NULL=NULL的结果为 false，但是在我们使用DISTINCT,GROUP BY,ORDER BY时,NULL又被认为是相等的。
  • ''的长度是 0，是不占用空间的，而NULL 是需要占用空间的。
  • NULL 会影响聚合函数的结果。例如，SUM、AVG、MIN、MAX 等聚合函数会忽略 NULL 值。 COUNT 的处理方式取决于参数的类型。如果参数是 *(COUNT(*))，则会统计所有的记录数，包括 NULL 值；如果参数是某个字段名(COUNT(列名))，则会忽略 NULL 值，只统计非空值的个数。
  • 查询 NULL 值时，必须使用 IS NULL 或 IS NOT NULLl 来判断，而不能使用 =、!=、 <、> 之类的比较运算符。而''是可以使用这些比较运算符的。
    • 使用运算符和NULL比较的结果都是NULL，不为True，而mysql过滤的方式是只有true才会作为结果集，所以运算符比较之后所有的返回结果都是NULL

看了上面的介绍之后，相信你对另外一个高频面试题：“为什么 MySQL 不建议使用 NULL 作为列默认值？”也有了答案。

  • 通常字符串使用'' ，数字使用0作为默认值

  • 主要使用NULL作为默认值在服务器查询数据中很可能出现空指针异常，带来不必要的处理

  • 而且Mysql索引不会存储NULL值，导致索引效率降低

Boolean 类型如何表示？ ​

MySQL 中没有专门的布尔类型，而是用 TINYINT(1) 类型来表示布尔值。TINYINT(1) 类型可以存储 0 或 1，分别对应 false 或 true。

MySQL 存储引擎 ​

MySQL 核心在于存储引擎，想要深入学习 MySQL，必定要深入研究 MySQL 存储引擎。

MySQL 支持哪些存储引擎？默认使用哪个？ ​

MySQL 支持多种存储引擎，你可以通过 SHOW ENGINES 命令来查看 MySQL 支持的所有存储引擎。

从上图我们可以查看出， MySQL 当前默认的存储引擎是 InnoDB。并且，所有的存储引擎中只有 InnoDB 支持事务。

MySQL 5.5.5 之前，MyISAM 是 MySQL 的默认存储引擎。5.5.5 版本之后，InnoDB 是 MySQL 的默认存储引擎。

MySQL 存储引擎架构了解吗？ ​

MySQL 存储引擎采用的是 插件式架构 ，支持多种存储引擎，我们甚至可以为不同的数据库表设置不同的存储引擎以适应不同场景的需要。存储引擎是基于表的，而不是数据库。

并且，你还可以根据 MySQL 定义的存储引擎实现标准接口来编写一个属于自己的存储引擎。这些非官方提供的存储引擎可以称为第三方存储引擎，区别于官方存储引擎。像目前最常用的 InnoDB 其实刚开始就是一个第三方存储引擎，后面由于过于优秀，其被 Oracle 直接收购了。

MySQL 官方文档也有介绍到如何编写一个自定义存储引擎，地址：https://dev.mysql.com/doc/internals/en/custom-engine.html 。

MyISAM 和 InnoDB 有什么区别？ ​

1、是否支持行级锁

MyISAM 只有表级锁(table-level locking)，而 InnoDB 支持行级锁(row-level locking)和表级锁,默认为行级锁。

2、是否支持事务

MyISAM 不提供事务支持。

InnoDB 提供事务支持。

3、是否支持外键

MyISAM 不支持，而 InnoDB 支持。

外键对于维护数据一致性非常有帮助，但是对性能有一定的损耗。因此，通常情况下，我们是不建议在实际生产项目中使用外键的，在业务代码中进行约束即可！

4、是否支持数据库异常崩溃后的安全恢复

MyISAM 不支持，而 InnoDB 支持。

使用 InnoDB 的数据库在异常崩溃后，数据库重新启动的时候会保证数据库恢复到崩溃前的状态。这个恢复的过程依赖于 redo log 。

5、是否支持 MVCC

MyISAM 不支持，而 InnoDB 支持。

讲真，这个对比有点废话，毕竟 MyISAM 连行级锁都不支持。MVCC 可以看作是行级锁的一个升级，可以有效减少加锁操作，提高性能。

6、索引实现不一样。

虽然 MyISAM 引擎和 InnoDB 引擎都是使用 B+Tree 作为索引结构，但是两者的实现方式不太一样。

InnoDB 引擎中，其数据文件本身就是索引文件。相比 MyISAM，索引文件和数据文件是分离的，其表数据文件本身就是按 B+Tree 组织的一个索引结构，树的叶节点 data 域保存了完整的数据记录。

7、性能有差别。

InnoDB 的性能比 MyISAM 更强大，不管是在读写混合模式下还是只读模式下，随着 CPU 核数的增加，InnoDB 的读写能力呈线性增长。MyISAM 因为读写不能并发，它的处理能力跟核数没关系。

主要是InnoDB支持行级锁，可以并发处理数据

InnoDB 和 MyISAM 性能对比

8、数据缓存策略和机制实现不同。

InnoDB 使用缓冲池（Buffer Pool）缓存数据页和索引页，MyISAM 使用键缓存（Key Cache）仅缓存索引页而不缓存数据页。

总结：

  • InnoDB 支持行级别的锁粒度，MyISAM 不支持，只支持表级别的锁粒度。
  • MyISAM 不提供事务支持。InnoDB 提供事务支持，实现了 SQL 标准定义了四个隔离级别。
  • MyISAM 不支持外键，而 InnoDB 支持。
  • MyISAM 不支持 MVCC，而 InnoDB 支持。
  • 虽然 MyISAM 引擎和 InnoDB 引擎都是使用 B+Tree 作为索引结构，但是两者的实现方式不太一样。
  • MyISAM 不支持数据库异常崩溃后的安全恢复，而 InnoDB 支持。
  • InnoDB 的性能比 MyISAM 更强大。

MyISAM 和 InnoDB 如何选择？ ​

日常开发的业务系统来说，几乎找不到什么理由再使用 MyISAM 作为自己的 MySQL 数据库的存储引擎。

能用 MySQL 直接存储文件（比如图片）吗？ ​

可以是可以，直接存储文件对应的二进制数据即可。不过，还是建议不要在数据库中存储文件，会严重影响数据库性能，消耗过多存储空间。

可以选择使用云服务厂商提供的开箱即用的文件存储服务，成熟稳定，价格也比较低。

也可以选择自建文件存储服务，实现起来也不难，基于 FastDFS、MinIO（推荐） 等开源项目就可以实现分布式文件服务。

数据库只存储文件地址信息，文件由文件存储服务负责存储。

相关阅读：Spring Boot 整合 MinIO 实现分布式文件服务 。

MySQL 如何存储 IP 地址？ ​

可以将 IP 地址转换成整形数据存储，性能更好，占用空间也更小。

MySQL 提供了两个方法来处理 ip 地址

  • INET_ATON()：把 ip 转为无符号整型 (4-8 位)
  • INET_NTOA() :把整型的 ip 转为地址

插入数据前，先用 INET_ATON() 把 ip 地址转为整型，显示数据时，使用 INET_NTOA() 把整型的 ip 地址转为地址显示即可。

读写分离和分库分表了解吗？ ​

读写分离和分库分表相关的问题比较多，于是，我单独写了一篇文章来介绍：读写分离和分库分表详解。

深度分页如何优化？ ​

深度分页介绍及优化建议

数据冷热分离如何做？ ​

数据冷热分离详解

常见的数据库优化方法有哪些？ ​

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