【面试】数据库进阶篇（二）

0、问题纲要

3、存储引擎

1、（MySQL）存储引擎（*3）及区别（*2）；InnoDB和MyISAM的区别（*2）；

2、MongDB存储引擎。

4、并发

1、锁作用；

2、悲观锁和乐观锁（*2）区别、实现和应用场景；
 - 追问1：CAS是什么，导致的问题和解决方案？ 【补充】
 - 追问2：版本号如何实现？ 【补充】

3、数据库死锁（*2），如何防止？

4、数据库如何给一个范围加锁，有几种方法去解决幻读？MySQL 间隙锁（*2），实现方式

5、锁实现？

6、手里同时有两个任务，如何处理？

三、存储引擎

1、（MySQL）存储引擎（3）及区别（2）；InnoDB和MyISAM的区别（*2）

特点	MyISAM	InnoDB	MEMORY
事务安全 & 外键	N	Y	N
锁机制	表锁	行锁	表锁
-	-	-	-
优势	访问速度快，适合以SELECT、INSERT为主应用	支持外键、事务完整性、并发一致性等	内存存放，默认hash索引，可快速定位记录
缺点	事务完整性、并发性不适合		一旦服务关闭，表中数据丢掉。安全性低
场景	Web、数据仓库	计费、财务系统	更新不频繁的小表（要确保数据库异常可以恢复）

2、MongDB存储引擎。

特点	WiredTiger	inMemory
持久化	存到Disk Files中	存到Cache中
并发	大多数读写操作使用乐观并发控制	文件级别并发控制，多个写操作同一个文档必须以序列化方式执行
异常/崩溃	通过日志文件可还原到Checkpoint操作之后发生的数据更新	数据会丢失

四、并发

1、锁作用？

答：数据库锁是为了正确地并发访问多用户共享资源，合理设置访问资源的规则。

2、悲观锁和乐观锁（*2）区别和应用场景；

类型	乐观锁	悲观锁
概念	先用，实际更新时再判断数据是否更新过，没有表示成功，否则回滚重试。	先获取锁，再进行业务操作。
实现	版本号、CAS	Java-synchronized（1.6后有偏向锁+轻量级锁优化）； MySQL-读锁、写锁、行锁
场景	读多写少	读少写多

追问1：CAS是什么，导致的问题和解决方案？【补充】

1.1）CAS是什么？

答：CAS 操作中包含三个操作数: 
  - 需要读写的内存位置V 
  - 进行比较的预期原值A 
  - 拟写入的新值B

  if isMatched(V, A)  then A=B 
  else then A不变

1.2）CAS会导致什么问题？
答：ABA 问题、循环时间长开销大、只能保证一个共享变量的原子操作

1.3）如何解决？
答：

问题	方案
ABA	引入版本号
开销大	退出机制：设置重试次数/阈值
单共享变量	把多个共享变量合并成一个，可以把多个变量放到一个对象[AtomicReference]

追问2：版本号如何实现？【补充】

答：

获取当前version
if version = oldVersion, then set version = newVersion;
else update failed
核心SQL

update table set name = 'Aron', version = version + 1
where id = #{
    
    id} and version = #{
    
    version};

3、数据库死锁，如何防止？

答：

发生死锁情形
1）一个线程两次加锁；
2）两个线程互相申请对方的锁，但都不释放。
死锁产生必要条件及预防
1）互斥：一次只有一个进程可使用一个资源，其他进程不能访问已分配给其他进程的资源。
–>设备固有属性决定，不能改变。
2）占用且等待：当一个进程在等待分配得到其他资源时，其继续占有已分配得到的资源。
–>可以要求进程一次性请求所有需要的资源，比较低效。
3）非抢占：不能强行抢占进程中已占有的资源。
–> 如果占有某些资源的一个进程进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放最初占有资源。
–>如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源。
4）循环等待：存在一个封闭进程链，使得每个资源至少占有此链中下一个进程所需要的一个资源。
–>如果一个进程已经分配了R类资源，那么接下来请求资源只能是排在R类型之后的资源类型，比较低效。
处理死锁4种办法：死锁预防、检测、避免、解除。

办法	内容
预防	破坏1个必要条件
检测	检查结构，及时清除
避免	进程启动拒绝、不允许分配【银行家算法】
解除	资源剥夺法、撤销进程法

4、数据库如何给一个范围加锁，有几种方法去解决幻读，MySQL 间隙锁（*2），实现方式。

4.1、幻读是什么？

答：幻读指一个事务两次查询同一个范围时，后一次看到了前一次没看到的行。
注意：
1）可重复读隔离级别下，普通查询是快照读，不会看到别的事务插入的数据。而幻读在“当前读”（能看到最新提交记录）下出现。
2）update的结果不能称为幻读，仅专指“新插入的行”。

4.2、幻读有什么问题？

1）语义一致性被破坏。行锁应该不准别的事务对锁住行进行读写操作，但新更新或插入到那行无法预防。
2）数据和日志在逻辑上的不一致性。

4.3、给所有的记录都加上锁，都阻止不了新插入的记录。那如何解决幻读呢？

答：幻读产生原因是，行锁只能锁住行，但新插入记录这个动作更新的是记录之间的“间隙”。为了解决幻读问题，InnoDB引入了间隙锁（Gap Lock）
间隙锁，锁的是两个值之间的空隙。比如，插入6个记录，就产生7个间隙。

间隙锁与读写锁不太一样，跟间隙锁存在冲突关系的，是“往这个间隙中插入一个记录”这个操作，间隙锁之间不存在冲突关系。
间隙锁和行锁合称为next-key lock，每个next-key lock是前开后闭区间。如果把select * from t for update把整个表所有记录锁起来，就形成了7个next-key lock，分别是(-∞,0]、(0,5]、(5,10]、(10,15]、(15,20]、(20, 25]、(25, +supremum]。

注：这里把间隙锁记为开区间，把 next-key lock 记为前开后闭区间。

4.4、间隙锁会遇到死锁吗？缺点是什么？

答：会，下面例子会死锁。

缺点：间隙锁引入，可能导致同样语句锁住更大范围，影响并发度。

4.5、间隙锁的缺点有什么办法避免吗？

答：间隙锁是在可重复读隔离级别下才会生效的。所以，如果把隔离级别设置为读提交，就没有间隙锁了。但同时，你要解决可能出现的数据和日志不一致问题，需要把 binlog 格式设置为 row。

4.6、这又会带来什么问题？

答：根据具体业务需求进行分析，有待进一步理解与深入。……

五、参考

1、MongoDB 存储引擎：WiredTiger和In-Memory
2、《深入浅出MySQL》–第7章表类型（存储引擎）的选择
3、乐观锁、悲观锁，这一篇就够了！
4、面试必备之乐观锁与悲观锁
5、【BAT面试题系列】面试官：你了解乐观锁和悲观锁吗？
6、死锁四个必要条件及死锁的预防、检测、避免、解除
7、死锁的产生、防止、避免、检测和解除
8、20 | 幻读是什么，幻读有什么问题？