数据库基础复习（一）

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1、数据库的三范式是什么？

第一范式（1NF）：
强调的是列的原子性，即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项。所有关系型数据库系统都满足第一范式

数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分。例如，姓名字段，其中的姓和名必须作为一个整体，无法区分哪部分是姓，哪部分是名，如果要区分出姓和名，必须设计成两个独立的字段。

第二范式（2NF）：
数据库表中的每个实例或行必须可以被惟一地区分。通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。这个惟一属性列被称为主关键字或主键。

要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性，如果存在，那么这个属性和主关键字的这一部分应该分离出来形成一个新的实体，新实体与原实体之间是一对多的关系。为实现区分通常需要为表加上一个列，以存储各个实例的惟一标识。简而言之，第二范式就是非主属性非部分依赖于主关键字。

第三范式（3NF）：
任何非主属性不依赖于其它非主属性。满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。

第三范式具有如下特征：

1. 每一列只有一个值；

2. 每一行都能区分；

3. 每一个表都不包含其他表已经包含的非主关键字信息。

   例如，帖子表中只能出现发帖人的id，而不能出现发帖人的id，还同时出现发帖人姓名，否则，只要出现同一发帖人id的所有记录，它们中的姓名部分都必须严格保持一致，这就是数据冗余。

2、为什么要用 ORM? 和 JDBC有何不一样?

orm是一种思想，就是把object转变成数据库中的记录，或者把数据库中的记录转变成objecdt，我们可以用jdbc来实现这种思想，其实，如果我们的项目是严格按照oop方式编写的话，我们的jdbc程序不管是有意还是无意，就已经在实现orm的工作了。

现在有许多orm工具，它们底层调用jdbc来实现了orm工作，我们直接使用这些工具，就省去了直接使用jdbc的繁琐细节，提高了开发效率，现在用的较多的orm工具是hibernate。也听说一些其他orm工具，如toplink,ojb等。

3、JDBC访问数据库的基本步骤是什么？

1. 加载驱动
2. 通过DriverManager对象获取连接对象Connection
3. 通过连接对象获取会话
4. 通过会话进行数据的增删改查，封装对象
5. 关闭资源

4、JDBC的DriverManager是用来做什么的？

JDBC的DriverManager是一个工厂类，我们通过它来创建数据库连接。当JDBC的Driver类被加载进来时，它会自己注册到DriverManager类里面。

然后我们会把数据库配置信息传成DriverManager.getConnection()方法，DriverManager会使用注册到它里面的驱动来获取数据库连接，并返回给调用的程序。

5、JDBC的ResultSet是什么？

在查询数据库后会返回一个ResultSet，它就像是查询结果集的一张数据表。

ResultSet对象维护了一个游标，指向当前的数据行。开始的时候这个游标指向的是第一行。如果调用了ResultSet的next()方法游标会下移一行，如果没有更多的数据了，next()方法会返回false。可以在for循环中用它来遍历数据集。

默认的ResultSet是不能更新的，游标也只能往下移。也就是说你只能从第一行到最后一行遍历一遍。不过也可以创建可以回滚或者可更新的ResultSet。

当生成ResultSet的Statement对象要关闭或者重新执行或是获取下一个ResultSet的时候，ResultSet对象也会自动关闭。

可以通过ResultSet的getter方法，传入列名或者从1开始的序号来获取列数据。

6、事务的概念，在JDBC编程中处理事务的步骤。

事务是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，是恢复和并发控制的基本单位。

一个逻辑工作单元必须有四个属性（基本特征），称为原子性、一致性、隔离性和持久性 (ACID) 属性，只有这样才能成为一个事务

事务处理步骤：

1. conn.setAutoComit(false);设置提交方式为手工提交
2. conn.commit()提交事务
3. 出现异常，回滚 conn.rollback();

7、ACID 是什么？

Atomicity（原子性）：一个事务（transaction）中的所有操作，或者全部完成，或者全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被恢复（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。即，事务不可分割、不可约简。

Consistency（一致性）：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等。

Isolation（隔离性）：数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。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）。

Durability（持久性）：事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

8、char 和 varchar 的区别是什么？

char(n) ：固定长度类型，比如订阅 char(10)，当你输入"abc"三个字符的时候，它们占的空间还是 10 个字节，其他 7 个是空字节。

chat 优点：效率高；缺点：占用空间；适用场景：存储密码的 md5 值，固定长度的，使用 char 非常合适。

varchar(n) ：可变长度，存储的值是每个值占用的字节再加上一个用来记录其长度的字节的长度。

所以，从空间上考虑 varcahr 比较合适；从效率上考虑 char 比较合适，二者使用需要权衡。

9、float 和 double 的区别是什么？

float 最多可以存储 8 位的十进制数，并在内存中占 4 字节。

double 最可可以存储 16 位的十进制数，并在内存中占 8 字节。

10、数据连接池的工作机制是什么?

J2EE服务器启动时会建立一定数量的池连接，并一直维持不少于此数目的池连接。客户端程序需要连接时，池驱动程序会返回一个未使用的池连接并将其表记为忙。如果当前没有空闲连接，池驱动程序就新建一定数量的连接，新建连接的数量有配置参数决定。

当使用的池连接调用完成后，池驱动程序将此连接表记为空闲，其他调用就可以使用这个连接。

实现方式，返回的Connection是原始Connection的代理，代理Connection的close方法不是真正关连接，而是把它代理的Connection对象还回到连接池中。

1. 数据库连接是一件费时的操作，连接池可以使多个操作共享一个连接。
2. 数据库连接池的基本思想就是为数据库连接建立一个“缓冲池”。预先在缓冲池中放入一定数量的连接，当需要建立数据库连接时，只需从“缓冲池”中取出一个，使用完毕之后再放回去。我们可以通过设定连接池最大连接数来防止系统无尽的与数据库连接。更为重要的是我们可以通过连接池的管理机制监视数据库的连接的数量、使用情况，为系统开发，测试及性能调整提供依据。
3. 使用连接池是为了提高对数据库连接资源的管理。

11、mysql 的内连接、左连接、右连接有什么区别？

内连接关键字：inner join；左连接：left join；右连接：right join。

内连接是把匹配的关联数据显示出来；左连接是左边的表全部显示出来，右边的表显示出符合条件的数据；右连接正好相反。

12、mysql 索引是怎么实现的？

索引是满足某种特定查找算法的数据结构，而这些数据结构会以某种方式指向数据，从而实现高效查找数据。

具体来说 MySQL 中的索引，不同的数据引擎实现有所不同，但目前主流的数据库引擎的索引都是 B+ 树实现的，B+ 树的搜索效率，可以到达二分法的性能，找到数据区域之后就找到了完整的数据结构了，所有索引的性能也是更好的。

13、怎么验证 mysql 的索引是否满足需求？

使用 explain 查看 SQL 是如何执行查询语句的，从而分析你的索引是否满足需求。

explain 语法：explain select * from table where type=1。

14、数据库的事务隔离？

MySQL 的事务隔离是在 MySQL. ini 配置文件里添加的，在文件的最后添加：transaction-isolation = REPEATABLE-READ

可用的配置值：READ-UNCOMMITTED、READ-COMMITTED、REPEATABLE-READ、SERIALIZABLE。

1. READ-UNCOMMITTED：未提交读，最低隔离级别、事务未提交前，就可被其他事务读取（会出现幻读、脏读、不可重复读）。
2. READ-COMMITTED：提交读，一个事务提交后才能被其他事务读取到（会造成幻读、不可重复读）。
3. REPEATABLE-READ：可重复读，默认级别，保证多次读取同一个数据时，其值都和事务开始时候的内容是一致，禁止读取到别的事务未提交的数据（会造成幻读）。
4. SERIALIZABLE：序列化，代价最高最可靠的隔离级别，该隔离级别能防止脏读、不可重复读、幻读。

脏读 ：表示一个事务能够读取另一个事务中还未提交的数据。有一行数据刚更新，与此同时另一个查询读到了这个刚更新的值。这样就导致了脏读，因为更新的数据还没有进行持久化，更新这行数据的业务可能会进行回滚，这样这个数据就是无效的。

不可重复读 ：是指在一个事务内，多次读同一数据。

幻读 ：指同一个事务内多次查询返回的结果集不一样。比如同一个事务 A 第一次查询时候有 n 条记录，但是第二次同等条件下查询却有 n+1 条记录，这就好像产生了幻觉。发生幻读的原因也是另外一个事务新增或者删除或者修改了第一个事务结果集里面的数据，同一个记录的数据内容被修改了，所有数据行的记录就变多或者变少了。

15、乐观锁和悲观锁？

乐观锁：每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在提交更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据。

悲观锁：每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻止，直到这个锁被释放。

数据库的乐观锁需要自己实现，在表里面添加一个 version 字段，每次修改成功值加 1，这样每次修改的时候先对比一下，自己拥有的 version 和数据库现在的 version 是否一致，如果不一致就不修改，这样就实现了乐观锁。

16、mysql 问题排查都有哪些手段？

使用 show processlist 命令查看当前所有连接信息。

使用 explain 命令查询 SQL 语句执行计划。

开启慢查询日志，查看慢查询的 SQL。

17、如何做 mysql 的性能优化？

1. 为搜索字段创建索引。
2. 避免使用 select *，列出需要查询的字段。
3. 垂直分割分表。
4. 选择正确的存储引擎。

18、优化数据库的方式

1. 选取最适用的字段属性
2. 使用连接（JOIN）来代替子查询(Sub-Queries)
3. 使用联合(UNION)来代替手动创建的临时表
4. 事务
5. 锁定表
6. 使用外键
7. 使用索引
8. 优化的查询语句

19、preparedStatement和Statement的区别

1. 效率：预编译会话比普通会话对象，数据库系统不会对相同的sql语句不会再次编译。

2. 安全性：可以有效的避免sql注入攻击！sql注入攻击就是从客户端输入一些非法的特殊字符，而使服务器端在构造sql语句的时候仍然能够正确构造，从而收集程序和服务器的信息和数据。

   比如：“select * from t_user where userName = ‘” + userName + “ ’ and password =’” + password + “’”
   如果用户名和密码输入的是’1’ or ‘1’=’1’ ;

   则生产的sql语句是：
   “select * from t_user where userName = ‘1’ or ‘1’ =’1’ and password =’1’ or ‘1’=’1’ 这个语句中的where 部分没有起到对数据筛选的作用。

20、execute，executeQuery，executeUpdate的区别是什么？

1. Statement的 execute(String query) 方法用来执行任意的SQL查询，如果查询的结果是一个ResultSet，这个方法就返回true。如果结果不是ResultSet，比如insert或者update查询，它就会返回false。我们可以通过它的getResultSet方法来获取ResultSet，或者通过getUpdateCount()方法来获取更新的记录条数。
2. Statement的 executeQuery(String query) 接口用来执行select查询，并且返回ResultSet。即使查询不到记录返回的ResultSet也不会为null。我们通常使用executeQuery来执行查询语句，这样的话如果传进来的是insert或者update语句的话，它会抛出错误信息为 “executeQuery method can not be used for update”的java.util.SQLException。 ,
3. Statement的executeUpdate(String query) 方法用来执行insert或者update/delete（DML）语句，或者 什么也不返回，对于DDL语句，返回值是int类型，如果是DML语句的话，它就是更新的条数，如果是DDL的话，就返回0。
   只有当你不确定是什么语句的时候才应该使用execute()方法，否则应该使用executeQuery或者executeUpdate方法。

、主键为什么不推荐有业务含义?

1. 因为任何有业务含义的列都有改变的可能性,主键一旦带上了业务含义，那么主键就有可能发生变更。主键一旦发生变更，该数据在磁盘上的存储位置就会发生变更，有可能会引发页分裂，产生空间碎片。
2. 带有业务含义的主键，不一定是顺序自增的。那么就会导致数据的插入顺序，并不能保证后面插入数据的主键一定比前面的数据大。如果出现了，后面插入数据的主键比前面的小，就有可能引发页分裂，产生空间碎片。

、表示枚举的字段为什么不用enum类型？

在工作中表示枚举的字段，一般用tinyint类型。

原因：

1. ENUM类型的ORDER BY操作效率低，需要额外操作 ；
2. 如果枚举值是数值，有陷阱。

、货币字段用什么类型?

如果货币单位是分，可以用Int类型。如果坚持用元，用Decimal。
千万不要答float和double，因为float和double是以二进制存储的，所以有一定的误差。

、时间字段用什么类型?

1. varchar：如果用varchar类型来存时间，优点在于显示直观。但是坑的地方也是挺多的。比如，插入的数据没有校验，你可能某天就发现一条数据为2013111的数据，请问这是代表2013年1月11日，还是2013年11月1日？ 其次，做时间比较运算，你需要用STR_TO_DATE等函数将其转化为时间类型，你会发现这么写是无法命中索引的。数据量一大，是个坑！

2. timestamp：该类型是四个字节的整数，它能表示的时间范围为1970-01-01 08:00:01到2038-01-19 11:14:07。

   2038年以后的时间，是无法用timestamp类型存储的。 但是它有一个优势，timestamp类型是带有时区信息的。一旦你系统中的时区发生改变，例如你修改了时区SET TIME_ZONE = “america/new_york”;

   你会发现，项目中的该字段的值自己会发生变更。这个特性用来做一些国际化大项目，跨时区的应用时，特别注意！

3. datetime：datetime储存占用8个字节，它存储的时间范围为1000-01-01 00:00:00 ~ 9999-12-31 23:59:59。

   显然，存储时间范围更大。但是它坑的地方在于，他存储的是时间绝对值，不带有时区信息。如果你改变数据库的时区，该项的值不会自己发生变更！

4. bigint：也是8个字节，自己维护一个时间戳，表示范围比timestamp大多了，就是要自己维护，不大方便。

、字段为什么要定义为NOT NULL?

索引性能不好。

Mysql难以优化引用可空列查询，它会使索引、索引统计和值更加复杂。可空列需要更多的存储空间，还需要mysql内部进行特殊处理。可空列被索引后，每条记录都需要一个额外的字节，还能导致MYisam 中固定大小的索引变成可变大小的索引。