mysql 进阶 - 键,存储过程,事务 (Innodb)

1. 键

1.1 主键

主键（PRIMARY KEY）的完整称呼是主键约束。MySql 主键约束是一个列或者列的组合，其值能唯一地标识表中的每一行。这样的一列或多列称为表的主键，通过它可以强制表的实体完整性。

PRIMARY KEY 约束唯一标识数据库表中的每条记录。
主键列不能包含 NULL 值。
主键必须包含唯一的值。
每个表都应该有一个主键，并且每个表只能有一个主键。

使用范例

ALTER TABLE table_name ADD PRIMARY KEY (Id); -- 添加主键
ALTER TABLE table_name DROP PRIMARY KEY; -- 删除主键
CREATE TABLE table_name (
Id int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
...,
PRIMARY KEY (Id) -- 创建表时设置主键
)

主键冲突

在数据插入的时候，假设主键对应的值已经存在，那么插入就会造成失败。当主键存在冲突的时候(Duplicate key)，可以选择性的进行处理，更新和替换。

insert into 表名[字段列表:包含主键] value(值列表) on duplicate key update 字段=新值

insert into table_name values(...) on duplicate key update;
replace into table_name values(...);

1.2 外键

外键约束（FOREIGN KEY）用来在两个表的数据之间建立链接，它可以是一列或者多列。一个表可以有一个或多个外键。

外键对应的是参照完整性，一个表的外键可以为空值，若不为空值，则每一个外键的值必须等于另一个表中主键的某个值。外键是表的一个字段，不是本表的主键，但对应另一个表的主键。定义外键后，不允许删除另一个表中具有关联关系的行。外键的主要作用是保持数据的一致性、完整性。

使用范例

ALTER TABLE curr_table_name ADD CONSTRAINT fk_name FOREIGN KEY column_name REFERENCES fk_table_name (column_name); -- 添加外键
ALTER TABLE curr_table_name DROP FOREIGN KEY fk_name; -- 删除外键
CREATE TABLE curr_table_name (
curr_Id int NOT NULL,
...,
fk_Id int,
PRIMARY KEY (curr_Id),
FOREIGN KEY (fk_Id) REFERENCES fk_table_name(fk_col) -- 创建表的时候添加外键
)

1.3 索引

在 MySQL 中，索引（index）也叫做键（key），它是存储引擎用于快速找到记录的一种数据结构。系统根据某种算法，将索引数据单独建立一个文件，文件能够实现快速匹配数据，并且能够快速的找到对应表中的记录。

1.3.1 索引的特点

1. 提高查询效率，同时也会降低更新表的速度，如 insert/update/delete时，不仅要保存数据，还要保存一下索引文件。
2. 约束数据的有效性（如唯一性等）。
3. 索引本身会产生索引文件，会占用磁盘空间。

1.3.2 索引的分类

1. 主键索引: Primary Key
2. 外键索引: Foreign Key
2. 唯一索引: Unique Key|Index
3. 全文索引: fulltext
4. 普通索引: index

1.3.3 索引的类型：BTREE 和 HASH

BTREE 索引，对索引列是顺序存储的，并且每一个叶子页到根的距离相同。很适合查找范围数据。
HASH 索引，基于哈希表实现的，只有精确匹配索引所有列的查询才有效。

HASH 索引有一些重要的特征需要在使用的时候特别注意

1. 只用于使用 = 或 <=> (NULL 安全的等于)操作符的等式比较。
2. 优化器不能使用 HASH 索引来加速 ORDER BY 操作。
3. 只能使用整个关键字来搜索一行。
而对于 BTREE 索引，当使用范围查询如>、<、>=、<=、BETWEEN、!=或者<>，或者 LIKE 'pattern'（其中'pattern'不以通配符开始）操作符时，都可以使用相关列上的索引。

1.3.4 索引的设计原则

1. 不是越多越好
2. 常更新的表越少越好
3. 数据量小的表最好不要建立索引
4. 不同的值比较多的列才需要建立索引
5. 某种数据本身具备唯一性的时候，建立唯一性索引，可以保证定义的列的数据完整性，以提高查询熟度
6. 频繁进行排序或分组的列(group by或者是order by)可以建立索引，提高搜索速度
7. 经常用于查询条件的字段应该建立索引

创建索引

索引在创建表的时候可以同时创建，也可以随时增加新的索引。创建新索引的语法为：

CREATE [UNIQUE|FULLTEXT|SPATIAL] INDEX index_name
ON table_name (column_name, ...)
column_name: column_name [(length)] [ASC | DESC]
-- length 表示字节长度

使用如下

CREATE UNIQUE INDEX index_name ON table_name column_name(length); -- 创建唯一索引
CREATE INDEX index_name ON table_name column_name(length);
ALTER table table_name ADD INDEX index_name(column_name); -- 添加索引（修改表的结构）
ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE index_name(column_name);
ALTER TABLE table_name ADD PRIMARY KEY column_name(length);
ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name(column1, column2, column3);
ALTER TABLE table_name ADD FULLTEXT column_name(length);
DROP INDEX [index_name] ON table_name; -- 删除索引

2. 存储过程

2.1 函数

将一段代码封装到一个结构中，在需要执行的时候调用结构执行即可。

2.1.1 变量

系统变量：系统自定义的变量，如 autocommit 等。但是一般情况下不会使用系统变量。

show variables; -- 查看所有系统变量
set @@autocommit = 0; -- 修改系统变量，禁止自动提交，修改之后客户端需重启才能生效
set global autocommit=0; -- 全局修改，对所有的客户端都生效

自定义变量：用户自己定义变量

-- 通过 DECLARE 可以定义一个局部变量
DECLARE varname varchar(32) default ''; 
-- 定义变量并赋值，注意这里使用一个 @ 符号，而不是两个；如果不用 @ 则是局部变量
set @varname = "trent";  
select @varname := varname, varname from table_name; -- 在select中 := 表示赋值，而=表示比较。

2.1.2 循环语句

while expr do
statement...
-- iterate -- iterate 相当于 continue
-- leave -- leave 相当于 break
end while;
-- 类似的循环还有 loop，用法类似

2.1.3 使用函数

系统自定义的函数可以直接拿来使用。

create function func_name() return int  -- 定义函数
return 100; -- 当函数自由一条语句的时候，可以不使用 begin/end语句
select func_name();  -- 调用函数
select function status\G  -- 查看所有函数
show create function func_name;  -- 查看函数的创建语句
drop function func_name;  -- 删除函数

使用参数

定义时的参数叫形参，调用时的参数叫实参。形参必须指定数据类型。

delimiter $$
create function func_name(var1 int) return int 
begin
    set @varname = 1;
    set @i = 0;
    while @i < var1 do
        if mod(@i, 2) = 2 then
            set @varname = @varname + @i
        else iterate
        end if
        set @i = @i + 1
    return @varname
end $$
delimiter ;

2.2 存储过程

存储过程（Stored Procedure）是一种在数据库中存储复杂程序，以便外部程序调用的一种数据库对象。

存储过程是为了完成特定功能的 SQL 语句集，经编译创建并保存在数据库中，用户可通过指定存储过程的名字并给定参数(需要时)来调用执行。 为了代码封装与重用。

2.2.1 优点

存储过程可封装，并隐藏复杂的商业逻辑。
存储过程可以回传值，并可以接受参数。
存储过程无法使用 SELECT 指令来运行，因为它是子程序，与查看表，数据表或用户定义函数不同。
存储过程可以用在数据检验，强制实行商业逻辑等。

2.2.2 缺点

存储过程，往往定制化于特定的数据库上，因为支持的编程语言不同。当切换到其他厂商的数据库系统时，需要重写原有的存储过程。
存储过程的性能调校与撰写，受限于各种数据库系统。

没有参数的存储过程

delimiter $$
create procedure proc_name()
begin
select * from table_name;
-- ... do somethings
end $$
delimiter ;

CALL proc_name (); -- 调用存储过程
DROP PROCEDURE [IF EXISTS] proc_name; -- 删除存储过程
-- 修改存储过程，需要先删除后修改

2.2.3 参数

函数的参数需要数据类型指定，过程比函数更严格，过程还有自己的类型限定：

IN: IN 类型参数一般只用于传入，在调用存储过程中一般不作修改和返回。
OUT: OUT 是传出参数，不能用于传入参数值，在调用存储过程中，可以改变其值，并可返回。
INOUT: INOUT 参数集合了 IN 和 OUT 类型的参数功能，可传入值，也可修改其值，同时也可返回值。

使用如下

-- IN 参数， OUT 参数
delimiter $$
create procedure test(IN id varchar(32),OUT name varchar(32))
begin
  select users.name into name from users where users.id = id;
  select name;
end $$
dilimiter ;
-- INOUT 参数
delimiter $$
create procedure teste(INOUT id varchar(32), INOUT name varchar(32))
begin
  set id= '666';
  set name = 'trent';
  select users.id,users.name into id, name from users where users.id = id;
end $$
delimiter ;

3. 事务

MySQL 事务主要用于处理操作量大，复杂度高的数据。比如说，在人员管理系统中，你删除一个人员，你即需要删除人员的基本资料，也要删除和该人员相关的信息，如信箱，文章等等，这样，这些数据库操作语句就构成一个事务！

在 MySQL 中只有使用了 Innodb 数据库引擎的数据库或表才支持事务。
事务用来管理 insert, update, delete 语句

3.1 语法

MySQL 通过 SET AUTOCOMMIT、START TRANSACTION、COMMIT 和 ROLLBACK 等语句支持本地事务，具体语法如下。

START TRANSACTION | BEGIN [WORK]
COMMIT [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE] | ROLLBACK [WORK] [AND [NO] CHAIN] [[NO] RELEASE] 
SET AUTOCOMMIT = {0 | 1}

默认情况下，MySQL 是自动提交（Autocommit）的，如果需要通过明确的 Commit 和 Rollback 来提交和回滚事务，那么需要通过明确的事务控制命令来开始事务，这是和 Oracle 的事务管理明显不同的地方。

START TRANSACTION 或 BEGIN 语句可以开始一项新的事务。
COMMIT 用来提交事务。
ROLLBACK 用来回滚事务。
CHAIN 子句用来定义在事务提交之后的操作， CHAIN 会立即启动一个新事物，并且和刚才的事务具有相同的隔离级别。
RELEASE 子句用来定义在事务回滚之后的操作， RELEASE 会断开和客户端的连接。
SET AUTOCOMMIT 可以修改当前连接的提交方式，如果设置了 SET AUTOCOMMIT=0， 则设置之后的所有事务都需要通过明确的命令进行提交或者回滚，即禁止自动提交。

3.2 保留点 SAVEPOINT

在事务中可以通过定义 SAVEPOINT，指定回滚事务的一个部分，但是不能指定提交事务的一个部分。
需要注意的是，如果定义了相同名字的 SAVEPOINT，则后面定义的 SAVEPOINT 会覆盖之前的定义。
对于不再需要使用的 SAVEPOINT， 可以通过 RELEASE SAVEPOINT 命令删除 SAVEPOINT，删除后的 SAVEPOINT，不能再执行 ROLLBACK TO SAVEPOINT 命令。

3.3 事务是必须满足的4个条件 (ACID)：

A：Atomic，原子性，一个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。
C：Consistent，一致性，事务完成后，所有数据的状态都是一致的，即 A 账户只要减去了 100，B 账户则必定加上了100；
I：Isolation，隔离性，如果有多个事务并发执行，每个事务作出的修改必须与其他事务隔离；事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。
D：Duration，持久性，即事务完成后，对数据库数据的修改被持久化存储。

3.4 隔离级别

1. Read Uncommitted 读未提交：在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。
2. Read Committed 读已提交：这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是MySQL默认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读（Nonrepeatable Read），因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit，所以同一select可能返回不同结果。
3. Repeatable Read 可重读：这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读 （Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题。
4. Serializable 可串行化：这是最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。
如果没有指定隔离级别，数据库就会使用默认的隔离级别。在 MySQL 中，如果使用 InnoDB，默认的隔离级别是 Repeatable Read。

这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现，若读取的是同一个数据的话，就容易发生问题。例如：

1. 脏读(Drity Read)：某个事务已更新一份数据，另一个事务在此时读取了同一份数据，由于某些原因，前一个 RollBack 了操作，则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。
2. 不可重复读(Non-repeatable read)：在一个事务的两次查询之中数据不一致，这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。
3. 幻读(Phantom Read)：在一个事务的两次查询中数据笔数不一致，例如有一个事务查询了几列(Row)数据，而另一个事务却在此时插入了新的几列数据，先前的事务在接下来的查询中，就会发现有几列数据是它先前所没有的。

在MySQL中，实现了这四种隔离级别，分别有可能产生问题如下所示：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
Read Uncommitted 读未提交	✔	✔	✔
Read Committed 读已提交	✘	✔	✔
Repeatable Read 可重读	✘	✘	✔
Serializable 可串行化	✘	✘	✘

使用如下

begin; -- 开始事务
set autocommit = 0; -- 禁止自动提交
insert into tablename values(10, "trent1"); -- 预操作数据
savepoint savepointname;  -- 定义一个标记/保留点，如果回滚就先回滚到这
insert into tablename values(11, "trent2");  -- 预操作数据 insert/update/delete
rollback to savepoint savepointname;  -- 回滚到定义 savepointname 处
release savepoint savepointname;  -- 删除标记
rollback;  -- 回滚数据，即取消
rollback and release;  -- 回滚数据，并断开连接
commit; -- 提交事务
commit and chain; -- 提交后又自动开始一个新的事务，之前操作的数据依然无效，等待 commit. 一般少使用