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原标题:ACID及四种隔离级别的解释

浏览次数:60 时间:2019-07-16

Mysql的概述

Mysql的安装和初次使用

  B-Tree就是我们常说的B树,一定不要读成B减树,否则就很丢人了。B树这种数据结构常常用于实现数据库索引,因为它的查找效率比较高。

以下内容出自《高性能MySQL》第三版,了解事务的ACID及四种隔离级有助于我们更好的理解事务运作。

Mysql的基本概念

  1. Mysql的英文单词是: database,简称 DB.
  2. 什么是数据库? 用于存储和管理数据的仓库
  3. 数据库的特点:
    • 持久化存储数据.其实数据库就是一个文件系统
    • 方便存储和管理数据.
    • 使用统一的方式操作数据库.
  4. 常见的数据库软件
    • Mysql
    • Oracle
    • SQL Server
    • DB2

磁盘IO与预读

磁盘读取依靠的是机械运动,分为寻道时间、旋转延迟、传输时间三个部分,这三个部分耗时相加就是一次磁盘IO的时间,大概9ms左右。这个成本是访问内存的十万倍左右;正是由于磁盘IO是非常昂贵的操作,所以计算机操作系统对此做了优化:预读;每一次IO时,不仅仅把当前磁盘地址的数据加载到内存,同时也把相邻数据也加载到内存缓冲区中。因为局部预读原理说明:当访问一个地址数据的时候,与其相邻的数据很快也会被访问到。每次磁盘IO读取的数据我们称之为一页(page)。一页的大小与操作系统有关,一般为4k或者8k。这也就意味着读取一页内数据的时候,实际上发生了一次磁盘IO。

下面举一个银行应用是解释事务必要性的一个经典例子。假如一个银行的数据库有两张表:支票表(checking)和储蓄表(savings)。现在要从用户Jane的支票账户转移200美元到她的储蓄账户,那么至少需要三个步骤:

Mysql数据库软件

  1. 安装
    • 可以自行百度,安装5.7之后会非常简单,5.5之前比较麻烦
  2. 卸载
    • 去mysql的安装目录找到my.ini文件
      • 复制 datadir="C:/ProgramData/MySQL/MySQL Server 5.5/Data/"
    • 卸载MySQL(使用工具或者使用电脑的卸载或更改程序进行删除)
    • 删除C:/ProgramData目录下的MySQL文件夹。
  3. 配置

    • Mysql的服务(service),命令行输入services.msc就可以进入windows服务的管理
    • 启动和关闭服务
      • 可以在windows服务管理中手动关闭和开启
      • 使用命令输入net start mysql可以打开Mysql服务. 使用net Stop Mysql可以关闭Mysql服务.(如果出现拒绝访问,是权限不够导致,使用管理员权限打开命令行就可以了)
    • Mysql的登录

      • mysql -uroot -ppassword来登录数据库,root是用户名,password指的是密码
      • mysql -h127.0.0.1 -uroot -ppassword,127.0.0.1指的是ip地址,后面的与第一种方式相同,这个可以用来连接他人的Mysql服务.
      • mysql --host=ip --user=root --password=password这种方式也可以连接服务

        注意端口号如何指定,使用-P3306可以指定端口号,大

    • Mysql的退出

      • 使用exit(Ctrl C)进行退出
      • 使用quit进行退出
    • Mysql的目录结构(默认安装的目录)
      • Mysql的安装目录(C:Program FilesMySQLMySQL Server 5.7)
      • Mysql的数据目录(C:ProgramDataMySQLMySQL Server 5.7Data)
        1. 数据库:文件夹
        2. 表:文件
        3. 数据:数据

B-Tree与二叉查找树的对比

  我们知道二叉查找树查询的时间复杂度是O(logN),查找速度最快和比较次数最少,既然性能已经如此优秀,但为什么实现索引是使用B-Tree而不是二叉查找树,关键因素是磁盘IO的次数。

数据库索引是存储在磁盘上,当表中的数据量比较大时,索引的大小也跟着增长,达到几个G甚至更多。当我们利用索引进行查询的时候,不可能把索引全部加载到内存中,只能逐一加载每个磁盘页,这里的磁盘页就对应索引树的节点。

1、检查支票账户的余额高于或者等于200美元。

SQL

  1. 什么是SQL? Structured Query Language:结构化查询语言。其实就是定义了操作所有关系型数据库的规则。每一种数据库操作的方式存在不一样的地方,称为“方言”。
  2. SQL通用语法
    1. SQL 语句可以单行或多行书写,以分号结尾。
    2. 可使用空格和缩进来增强语句的可读性。
    3. MySQL 数据库的 SQL 语句不区分大小写,关键字建议使用大写。
    4. 3 种注释
      • 单行注释: -- 注释内容 或 # 注释内容(mysql 特有) ,注意空格
      • 多行注释: /* 注释 */
  3. SQL分类

    1. DDL(Data Definition Language)数据定义语言,
      用来定义数据库对象:数据库,表,列等。关键字:create, drop,alter 等
    2. DML(Data Manipulation Language)数据操作语言,
      用来对数据库中表的数据进行增删改。关键字:insert, delete, update 等
    3. DQL(Data Query Language)数据查询语言,
      用来查询数据库中表的记录(数据)。关键字:select, where 等
    4. DCL(Data Control Language)数据控制语言(了解),
      用来定义数据库的访问权限和安全级别,及创建用户。关键字:GRANT, REVOKE 等

    图片 1

一、 二叉树

我们先来看二叉树查找时磁盘IO的次:定义一个树高为4的二叉树,查找值为10:

                                                            图片 2

 

第一次磁盘IO:

                         图片 3

 

 

 第二次磁盘IO

                           图片 4

 

第三次磁盘IO:

                             图片 5

 

第四次磁盘IO:

                                   图片 6

从二叉树的查找过程了来看,树的高度和磁盘IO的次数都是4,所以最坏的情况下磁盘IO的次数由树的高度来决定。

从前面分析情况来看,减少磁盘IO的次数就必须要压缩树的高度,让瘦高的树尽量变成矮胖的树,所以B-Tree就在这样伟大的时代背景下诞生了。

2、从支票账户余额中减去200美元。

DDL : 操作数据库、表

  1. 操作数据库 : CRUD
    • C(Create) : 创建
      • 创建指定的数据库 : create database db_name;
      • 创建数据库判断 : create database if not exists db_name;
      • 指定字符集 : create database db_name character set 字符编码;
    • R(Retrieve) : 查询
      • 查询所有数据库名称 : show databases;
      • 查看某个数据库的字符集(查询创建语句) : show create database db_name;
    • U(Update) : 修改
      • 修改字符编码 : alter database db_name character set 字符编码;
    • D(delete) : 删除
      • 删除某个数据库 : drop database db_name;
      • 删除前判断 : drop database if exists db_name;
    • 使用数据库
      • 使用某个数据库 : use db_name;
      • 查询当前正在使用的数据库名称 : select database();
  2. 操作表

    • C(Create) : 创建

      • 语法

          create  table table_name(
              col1 数据类型1,
              col2 数据类型2,
              ........
          );
        
      • 数据类型

          1. int:整数类型
              * age int,
          2. double:小数类型
              * score double(5,2)
          3. date:日期,只包含年月日,yyyy-MM-dd
          4. datetime:日期,包含年月日时分秒  yyyy-MM-dd HH:mm:ss
          5. timestamp:时间错类型  包含年月日时分秒     yyyy-MM-dd HH:mm:ss    
              * 如果将来不给这个字段赋值,或赋值为null,则默认使用当前的系统时间,来自动赋值
        
          6. varchar:字符串
              * name varchar(20):姓名最大20个字符
              * zhangsan 8个字符  张三 2个字符 
        
      • 创建表

          create table student(
              id int comment "注释",
              name varchar(32) comment "注释",
              age int comment "注释",
              score double(4,1) comment "注释",
              birthday date comment "注释",
              insert_time timestamp comment "注释"
          )comment="表注释";
        
      • 复制表:

          * create table 表名 like 被复制的表名;
        
    • R(Retrieve) : 查询

        * 查询某个数据库所有的表 : show tables;
        * 查询表结构 : desc table_name;
        * 查询创建表的语句 : show create table table_name;
      
    • U(Update) : 修改

        * 修改表名 : alter table old_table_name rename to new_table_name;
        * 修改表的字符集 : alter table table_name character set 字符集;
        * 添加一列 : alter table table_name add column_name 数据类型;
        * 修改列的名称 : alter table table_name change old_column_name new_column_name 新的列名;    
        * 修改列的类型 : alter table table_name modify column_name 新的数据类型;
        * 删除列 : alter table table_name drop column_name;
      
    • D(delete) : 删除

        * 删除表 : drop table table_name;
        * 删除前判断 : drop if exists table_name;
      

二、B-Tree

m阶B-Tree满足以下条件:

1、每个节点最多拥有m个子树

2、根节点至少有2个子树

3、分支节点至少拥有m/2颗子树(除根节点和叶子节点外都是分支节点)

4、所有叶子节点都在同一层、每个节点最多可以有m-1个key,并且以升序排列

 如下有一个3阶的B树,观察查找元素21的过程:

                                                                              图片 7

第一次磁盘IO:     

                                                           图片 8

第二次磁盘IO:

                                                  图片 9

这里有一次内存比对:分别跟3与12比对

第三次磁盘IO:

                                                     图片 10

这里有一次内存比对,分别跟14与21比对

从查找过程中发现,B树的比对次数和磁盘IO的次数与二叉树相差不了多少,所以这样看来并没有什么优势。

但是仔细一看会发现,比对是在内存中完成中,不涉及到磁盘IO,耗时可以忽略不计。另外B树种一个节点中可以存放很多的key(个数由树阶决定)。

相同数量的key在B树中生成的节点要远远少于二叉树中的节点,相差的节点数量就等同于磁盘IO的次数。这样到达一定数量后,性能的差异就显现出来了。

3、在储蓄帐户余额中增加200美元。

DML : 增删改表中数据

1. 添加数据:
    * 语法:
        * insert into table_name(列名1,列名2,...列名n) values(值1,值2,...值n);
    * 注意:
        1. 列名和值要一一对应。
        2. 如果表名后,不定义列名,则默认给所有列添加值
            insert into 表名 values(值1,值2,...值n);
        3. 除了数字类型,其他类型需要使用引号(单双都可以)引起来
2. 删除数据:
    * 语法:
        * delete from 表名 [where 条件]
    * 注意:
        1. 如果不加条件,则删除表中所有记录。
        2. 如果要删除所有记录
            1. delete from 表名; -- 不推荐使用。有多少条记录就会执行多少次删除操作
            2. TRUNCATE TABLE 表名; -- 推荐使用,效率更高 先删除表,然后再创建一张一样的表。
3. 修改数据:
    * 语法:
        * update 表名 set 列名1 = 值1, 列名2 = 值2,... [where 条件];

    * 注意:
        1. 如果不加任何条件,则会将表中所有记录全部修改。

 三、B树的新增

在刚才的基础上新增元素4,它应该在3与9之间:

                                 图片 11

                                     图片 12

                                     图片 13

 

上述三个步骤的操作必须打包在一个事务中,任何一个步骤失败,则必须回滚所有的步骤。

DQL : 查询表中的记录

* select * from 表名;

1. 语法:
    select
        字段列表
    from
        表名列表
    where
        条件列表
    group by
        分组字段
    having
        分组之后的条件
    order by
        排序
    limit
        分页限定




2. 基础查询
    1. 多个字段的查询
        select 字段名1,字段名2... from 表名;
        * 注意:
            * 如果查询所有字段,则可以使用*来替代字段列表。
    2. 去除重复:
        * distinct
    3. 计算列
        * 一般可以使用四则运算计算一些列的值。(一般只会进行数值型的计算)
        * ifnull(表达式1,表达式2):null参与的运算,计算结果都为null
            * 表达式1:哪个字段需要判断是否为null
            * 如果该字段为null后的替换值。
    4. 起别名:
        * as:as也可以省略


3. 条件查询
    1. where子句后跟条件
    2. 运算符
        * > 、< 、<= 、>= 、= 、<>
        * BETWEEN...AND  
        * IN( 集合) 
        * LIKE:模糊查询
            * 占位符:
                * _:单个任意字符
                * %:多个任意字符
        * IS NULL  
        * and  或 &&
        * or  或 || 
        * not  或 !

            -- 查询年龄大于20岁

            SELECT * FROM student WHERE age > 20;

            SELECT * FROM student WHERE age >= 20;

            -- 查询年龄等于20岁
            SELECT * FROM student WHERE age = 20;

            -- 查询年龄不等于20岁
            SELECT * FROM student WHERE age != 20;
            SELECT * FROM student WHERE age <> 20;

            -- 查询年龄大于等于20 小于等于30

            SELECT * FROM student WHERE age >= 20 &&  age <=30;
            SELECT * FROM student WHERE age >= 20 AND  age <=30;
            SELECT * FROM student WHERE age BETWEEN 20 AND 30;

            -- 查询年龄22岁,18岁,25岁的信息
            SELECT * FROM student WHERE age = 22 OR age = 18 OR age = 25
            SELECT * FROM student WHERE age IN (22,18,25);

            -- 查询英语成绩为null
            SELECT * FROM student WHERE english = NULL; -- 不对的。null值不能使用 = (!=) 判断

            SELECT * FROM student WHERE english IS NULL;

            -- 查询英语成绩不为null
            SELECT * FROM student WHERE english  IS NOT NULL;


            -- 查询姓马的有哪些? like
            SELECT * FROM student WHERE NAME LIKE '马%';
            -- 查询姓名第二个字是化的人

            SELECT * FROM student WHERE NAME LIKE "_化%";

            -- 查询姓名是3个字的人
            SELECT * FROM student WHERE NAME LIKE '___';

            -- 查询姓名中包含德的人
            SELECT * FROM student WHERE NAME LIKE '%德%';

四、B树的删除

 删除元素9:

                                  图片 14

 

                                    图片 15

 

五、总结

  插入或者删除元素都会导致节点发生裂变反应,有时候会非常麻烦,但正因为如此才让B树能够始终保持多路平衡,这也是B树自身的一个优势:自平衡;B树主要应用于文件系统以及部分数据库索引,如MongoDB,大部分关系型数据库索引则是使用B 树实现。

 

 

可以用START TRANSACTION语句开始一个事务,然后要么使用COMMIT提交将修改的数据持久保存,要么使用ROLLBACK撤销所有的修改。事务SQL的样本如下:

  1. start transaction;

  2. select balance from checking where customer_id = 10233276;

  3. update checking set balance = balance - 200.00 where customer_id = 10233276;

  4. update savings set balance = balance 200.00 where customer_id = 10233276;

  5. commit;

 

ACID表示原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔离性(isolation)和持久性(durability)。一个很好的事务处理系统,必须具备这些标准特性:

 

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