## 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. 域（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

     ```SQL
     start transaction
     ```

   - 提交事务

     ```SQL
     commit
     ```

   - 回滚事务

     ```SQL
     rollback
     ```

4. 查看事务隔离级别

    ```SQL
    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

    ```SQL
    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（上）》](https://blog.csdn.net/jackfrued/article/details/44921941)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》](https://item.jd.com/11220393.html)，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。

<img src="https://gitee.com/jackfrued/mypic/raw/master/20211121225327.png" style="zoom:50%;">

### 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。