后端开发面试必会：数据库基础知识及常见面试问题

淡淡的烟草味﹌ 2022-11-12 04:27 184阅读 0赞

## 1、如何设计一个数据库？ ##

分为 8 个模块：

1、存储管理，管理存储的数据。
    
    2、缓存机制，一次加载多个，增加下次查找的效率。
    
    3、sql解析，解析输入的sql语句。
    
    4、日志管理，记录数据库的操作。
    
    5、权限划分，设定不同用户的不同权限。
    
    6、容灾机制，出问题后恢复数据的能力。
    
    7、索引管理，优化数据查询效率。
    
    8、锁管理，使数据库支持并发操作。

注意：索引、索 是面试的重点。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQxNDk0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 2、索引有哪些数据结构？各有哪些优缺点？ ##

首先，索引是排好序的数据结构。

1、二叉搜索树，不适合处理递增的链式数据，深度过大。
    
    2、红黑树（平衡后的二叉搜索树，不平衡时自动旋转保存平衡，减少索引次数），不适合存储大量数据，树深度巨大。
    
    3、hash，key-value对应，查询速度快；
    但无法进行范围查找，无法用来避免数据的排序操作，无法避免表扫描，运到同key的多value时不一定速度快。
    
    4、B树，一种多叉平衡搜索树，扩展了每层节点的分叉数目，存更多的data，非叶子节点也存data（但此存储方式存储索引数量远少于B+）。
    叶子间无双向指针，范围查找效率低。
    
    5、B+树（多叉平衡搜索树），
    （1）非叶子节点不存data，只存索引，可以放更多索引；
    （2）叶子节点包含所有索引字段；
    （3）叶子节点用双向指针连接，提高区间的访问性能。

为帮助理解，附上B树、B+树的示例图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQxNDk0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQxNDk0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 3、聚集索引与非聚集索引的区别 ##

聚集索引（密集索引）：索引和数据放在一起，比如InnoDB格式的表，底层包含. frm（存表的形式）和. idb（存索引和数据）两个文件。相对于MyISAM少加载一次数据文件，速度更快。

非聚集索引（稀疏索引）：索引和数据分开放，比如MyISAM格式的表，底层包含. frm、. MYI（索引）、. MYD（数据）三个文件。

## 4、MyISAM 和 InnoDB 的应用场景 ##

MyISAM适合场景：频繁执行全表count语句；对数据进行增删改的频率不高，查询十分频繁；没有事务。

InnoDB适合场景：数据增删改查都相当频繁；可靠性要求比较高，要求支持事物。

## 5、InnoDB为什么做项目时一定要建主键？为什么推荐使用整型自增主键？ ##

1、InnoDB一定建主键，没有主键时，mysql会自动查找无重复的列作为主键，效率低下。
    且不便后期维护查找。
    
    2、uuid字符串主键不推荐（比较大小时效率低，占用空间大），自增支持范围查找（B+树的叶子节点间的双向指针）。
    同时自增可以减少树的分裂平衡操作的概率。

## 6、什么是联合索引？不按联合索引查找会怎么样？ ##

联合索引，mysql以索引顺序设置优先级，优先按前一个索引进行排序，查询时也要按照原本顺序才能进行查找。从底层原理看就是，B+树叶子节点的排序是按照原本索引顺序依次排序连接，即最左前缀匹配原则（比如name、age、position，优先以name进行排序），不按原本索引顺序进行查找会直接走全表扫描。

联合索引示例图如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQxNDk0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 7、索引是否建立地越多越好？ ##

数据量小的表不需要额外索引，更多索引意味着更多的索引开销。数据变更需要维护索引，索引多意味着维护成本高。

## 8、锁是如何划分的？解释一下？ ##

1、按锁的粒度划分，可分为表级锁、行级锁、页级锁。
    MyISAM仅支持表级锁，InnoDB支持表级锁、行级锁。
    
    2、按锁的级别划分，可分为共享锁、排它锁。
    共享锁执行中允许其他共享锁执行，其余情况的两锁都冲突，必须等待前面锁解开才能开始执行。
    
    3、按加锁方式划分，可分为自动锁、显式锁。
    自动锁就是sql语句运行时自动加上的锁，显式锁是执行锁语句的锁。
    
    4、按操作划分，可分为DML锁、DDL锁。
    DML锁是执行增删改查时加上的锁，DDL锁是更改表结构加上的锁。
    
    5、按使用方式划分，可分为乐观锁、悲观锁。
    乐观锁全程不主动加锁只记录操作，悲观锁是全程加上排它锁。

## 9、数据库事务的特性 ##

1、原子性（指commit时提交所有操作，rollback时取消所有操作）；
    
    2、一致性（指不管如何并发操作，最后结果应该一致）；
    
    3、隔离性（指各并发操作应该不相互干扰）；
    
    4、持久性（指一个操作一旦commit，结果改变就是持久的）。

## 10、数据库的四个事务发生原因及如何解决？ ##

隔离级别：READ-UNCOMMITED（未提交读） < READ-COMMITED（已提交读） < REPEATABLE-READ（可重复读） < SERIALIZABLE（串行化）

1、更新丢失：
    多个操作并发执行，某并发操作rollback，导致当前操作丢失信息。
    mysql所有事务隔离级别在数据库层面上均可避免。
    
    2、脏读：
    当前操作读取到了其他并发操作的未commit的执行过程，导致当前操作结果不可信。
    READ-COMMITTED事务隔离级别以上可避免。
    
    3、不可重复读：
    因不可重读读取当前操作的数据改变，导致其他并发操作引发的结果未及时更新。
    REPEATABLE-READ事务隔离级别以上可避免。
    
    4、幻读：
    与不可重复读类似，侧重于数据增加或删除。
    SERIALIZABLE事务隔离级别可避免。

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## 11、什么是当前读、快照读？ ##

1、当前读：读取当前数据的最新状态，同时在该语句执行完成前，加上排他锁（容易触发幻读）。
    语句包括update、delete、insert。
    
    2、快照读：读取当前数据的状态（不一定是最新的），不加锁。
    语句包括select。

一般实现InnoDB的非阻塞，来提高数据库的并发性。（即实现操作的快照读）

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