数据库学习----MySQL（二）

一、MySQL函数

1、常用函数

--  MySQL常用函数
-- 数值函数
SELECT ABS(-456);-- 绝对值函数
SELECT CEILING(0.5); -- 向上取整
SELECT RAND(); -- 返回一个0~1之间的随机数

-- 字符串函数
SELECT CHAR_LENGTH('从前从前');-- 返回字符串的长度
SELECT CONCAT('20','20','02','11');-- 拼接字符串，通过逗号连接
SELECT INSERT('今天天气很棒',5,2,'真滴棒');-- 替换字符串四个参数：原始字符串，开始替换的位置，替换的个数，替换的新字符串
SELECT LOWER('ZHAOHANG');-- 字符串转小写
SELECT UPPER('heihei');-- 字符串转大写
SELECT INSTR('adapter','r');-- 返回子字符串在原字符串第一次出现的位置
SELECT REPLACE('上海自来水来自海上','自来水','饮用水'); -- 替换指定的字符串

-- 时间和日期函数
SELECT CURRENT_DATE(); -- 查询当前日期
SELECT CURDATE(); -- 查询当前日期
SELECT NOW(); -- 获取当前的时间
SELECT LOCALTIME(); -- 本地时间
SELECT SYSDATE(); -- 系统时间

-- 查询当前年月日时分秒
SELECT YEAR(NOW());
SELECT MONTH(NOW());
SELECT DAY(NOW());
SELECT HOUR(NOW());
SELECT MINUTE(NOW());
SELECT SECOND(NOW());

-- 查询系统信息
SELECT SYSTEM_USER();
SELECT USER();
SELECT VERSION();

2、聚合函数

常用的聚合函数：

函数名	函数作用
count()	计数函数
SUM()	求和函数
AVG()	求平均值函数
MAX()	求最大值函数
MIN()	求最小值函数

-- 案例：查询不同课程的最低分，最高分，平均分>80的科目
SELECT `SubjectName`,AVG(`StudentResult`) AS 平均分,MAX(`StudentResult`) AS 最高分,MIN(`StudentResult`) AS 最低分
FROM result r
INNER JOIN `subject` sub
ON r.`SubjectNo`=sub.`SubjectNo`
GROUP BY r.`SubjectNo`
HAVING 平均分>80;

执行结果：

3、数据库中的MD5加密

• MD5信息摘要算法，一种被广泛使用的密码散列函数，用于确保信息传输完整一致。
• MD5加密算法是不可逆的。

-- MD5加密算法的应用
CREATE TABLE `md5-test`(
   `id` INT(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
   `name` VARCHAR(50) NOT NULL,
   `pwd` VARCHAR(50) NOT NULL,
   PRIMARY KEY (`id`)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

-- 向表中插入明文密码
INSERT INTO `md5-test` VALUES(1,'张三','123456'),(2,'lisi','456466');

-- 使用MD5加密密码
UPDATE `md5-test` SET pwd=MD5(pwd) WHERE id=1;

INSERT INTO `md5-test` VALUES(3,'wagwu','20000206zklio');
-- 加密数据表中所有的密码
UPDATE `md5-test` SET pwd=MD5(pwd);

执行结果：

二、事务

1、什么是事务？

数据库事务( transaction)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行,要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位。事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。

2、事务的四大特性（ACID）

• 原子性（Atomicity）： 一个事务中的所有操作，要不操作全部成功，要不全部失败，不能存在中间态。
• 一致性（Consistency）： 事务必须使得数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。比如银行转账，A账户转到B账户，不管转几次，A和B账户的总额不能变。
• 持久性（Durability）： 对数据库的修改是持久性的，一旦修改，就不可逆。就算数据库系统出现故障，这种修改也不会丢失。
• 隔离性（Isolation）： 是指多个用户同时请求数据库，开启多个事务同时处理某个数据库，隔离性保证了各个事务之间均不受干扰，每个事务都感觉不到其他事务的存在。

3、数据库隔离导致的几个问题

• 脏读： 一个事务读取了另一个事务未提交的数据，导致前后读取的数据不一致。
• 不可重复读: 比如A事务读取了一个数据后，B事务修改了这个数据，A事务再次读取这个数据，导致多次读取的结果不一致。
• 幻读： A事务更新了某个字段，B事务又插入了一条新的记录，导致A事务认为自己没有完全更新过来，就像出现幻觉一样。

4、执行事务

-- 事务 
-- MySQL是默认开启事务自动提交的
SET autocommit=0; -- 关闭自动提交
SET autocommit=1; -- （默认）开启自动提交


-- 手动处理事务的步骤

-- 关闭自动提交
SET autocommit=0;
-- 开启事务
SET TRANSACTION -- 标记一个事务开始，这个之后的SQL都在同一个事务内。

-- 提交：持久化数据（成功）
COMMIT

-- 回滚：回到原来的数据（失败）
ROLLBACK 

-- 事务结束
SET autocommit=1; -- 开启自动提交

SAVEPOINT 保存点 -- 设置一个事务保存点

-- 回滚到保存点
ROLLBACK TO SAVEPOINT 保存点;

-- 删除一个保存点
RELEASE SAVEPOINT 保存点;

5、转账案例

-- 事务转账案例
-- 创建一个账户的数据库
CREATE DATABASE `shop` CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci;
USE shop;
CREATE TABLE `account`(
    `id` INT(5) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` VARCHAR(30) NOT NULL,
    `money` DECIMAL(9,3) NOT NULL,
    PRIMARY KEY(`id`)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

-- 插入几条数据
INSERT INTO `account`(`name`,`money`) VALUES('A',2000.000),('B',10000.000);


SET autocommit=0; -- 关闭自动提交
START TRANSACTION -- 开启一个事务
UPDATE `account` SET money=money-1000 WHERE `name`='A';
UPDATE `account` SET money=money+1000 WHERE `name`='B';

COMMIT -- 提交事务，事务一单提交就被持久化了。
ROLLBACK -- 回滚

SET autocommit=1; -- 开启自动提交

三、MySQL索引

MySQL官方对索引的定义为：MySQL索引是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。

1、索引的分类

在一个表中，主键索引只能有一个，唯一索引可以存在多个。

• 主键索引（PRIMARY KEY）： 主键唯一的标识，主键不可重复，一个表中只能有一个列作为主键。
• 唯一索引（UNIQUE KEY）： 避免重复的列出现，唯一索引可以重复，多个列都可以加上唯一索引标志。
• 常规索引（KEY/INDEX）： 默认的索引，通过KEY关键字来设置。
• 全文索引（FULLTEXT）： 在特定的数据库引擎下才可以使用，MYISAM，可以用来快速定位数据。

2、索引的使用

• 在创建表的时候给字段添加索引。
• 创建字段完成后，再增加索引。

--  索引
-- 显示所有的索引信息
SHOW INDEX FROM `student`;

-- 增加一个全文索引

ALTER TABLE `student` ADD FULLTEXT INDEX `studentName`(`studentName`);

-- EXPLAIN 分析SQL执行的状况
EXPLAIN SELECT *FROM student; -- 查询常规的索引
-- 通过全文索引查询数据
EXPLAIN SELECT *FROM `student` WHERE MATCH(studentName) AGAINST('张');

3、一百万条数据测试索引

CREATE TABLE `app_user` (
  `id` BIGINT(20) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(50) DEFAULT '' COMMENT '用户昵称',
  `email` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '用户邮箱',
  `phone` VARCHAR(20) DEFAULT '' COMMENT '手机号',
  `gender` TINYINT(4) UNSIGNED DEFAULT '0' COMMENT '性别（0:男；1：女）',
  `password` VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '密码',
  `age` TINYINT(4) DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
  `create_time` DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  `update_time` TIMESTAMP NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='app用户表';


-- 插入100万数据
DELIMITER $$  -- 写函数之前必须要写，标志
CREATE FUNCTION mock_data() 
RETURNS INT
BEGIN
   DECLARE num INT DEFAULT 1000000;
   DECLARE i INT DEFAULT 0;
   WHILE i<num DO
     INSERT INTO app_user(`name`,`email`,`phone`,`gender`,`password`,`age`)VALUES(CONCAT('用户',i),'[email protected]',CONCAT('18',FLOOR(RAND()*((999999999-100000000)+100000000))),FLOOR(RAND()*2),UUID(),FLOOR(RAND()*100));
     SET i = i+1;
   END WHILE;
   RETURN i;
END;
SELECT mock_data();

SELECT *FROM `app_user` WHERE `name`='用户99999'; -- 耗时：0.675 sec
EXPLAIN SELECT *FROM `app_user` WHERE `name`='用户99999'; -- 查询了99万条数据才找到这条数据

-- 给app_user.name添加一个索引
CREATE INDEX id_app_user_name ON app_user(`name`);
SELECT *FROM `app_user` WHERE `name`='用户99999'; -- 耗时：0.002 sec
EXPLAIN SELECT *FROM `app_user` WHERE `name`='用户99999'; -- 通过索引查询一条数据就能找到要查找的数据

4、索引的数据结构

• Hash 类型的索引
• BTree索引：InnoDB的默认数据结构

参考文章：索引的数据结构

5、创建索引的原则

• 索引一般常加在用来查询的字段上
• 索引在小数据量的情况下不需要添加
• 不要对进程变动的数据添加索引
• 索引是不是越多越好

四、数据库权限管理和备份

1、用户管理

• SQLyog的用户可视化管理：

• SQL命令操作

-- 创建用户 CREATE USER 用户名 IDENTIFIED BY '密码'
CREATE USER kuangshen IDENTIFIED BY '123456'
-- 修改密码 （修改当前用户密码）
SET PASSWORD = PASSWORD('11235813')
-- 修改指定用户密码
SET PASSWORD FOR zhaohang = PASSWORD('11235813');
-- 修改用户名称
RENAME USER zhaohang TO zhaohang123;
-- 用户授权 all privileges 除了创建新用户，别的都可以
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO zhaohang123;
-- 查看指定用户权限
SHOW GRANTS FOR zhaohang123;
SHOW GRANTS FOR root@localhost;
-- root用户权限
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'localhost' WITH GRANT OPTION;
-- 撤销权限
REVOKE ALL PRIVILEGES ON *.* FROM `zhaohang123`;
-- 删除用户
DROP USER zhaohang123;

2、数据库备份

数据库备份的必要性：

• 保证数据不会丢失
• 进行数据迁移

Mysql数据库备份的方式：

1. 直接拷贝物理文件
2. 在SQLyog中导出
   
   
3. 命令行导出

格式：mysqldump -h主机 -u用户 -p密码 要备份的数据库名1,库名2,... > 导出的磁盘位置
C:\WINDOWS\system32>mysqldump -hlocalhost -uroot -p11235813 school >E:/abc.sql
mysqldump: [Warning] Using a password on the command line interface can be insecure.

五、规范数据库的设计

1、为什么需要规范数据库的设计？

良好的数据库设计：

• 节省内存
• 保证数据的完整性
• 程序的性能较好
• 方便程序人员开发系统

糟糕的数据库设计：

• 数据冗余，浪费内存空间
• 数据的插入和删除会产生异常
• 程序的性能比较差

2、数据库的三大范式

为什么要数据规范化？

• 防止信息重复
• 防止插入异常
• 防止更新异常
• 防止删除异常

三大范式

目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。

通常我们用的最多的就是第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）。

• 第一范式（1NF）： 保证原子性，要求数据库表的每一列都是不可分割的。
• 第二范式（2NF）： 在满足第一范式的前提下，需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关。通俗来说就是每张表只用来描述一件事情。
• 第三范式（3NF）： 满足第二范式的前提下，需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。

规范性和性能不可兼得的问题

• 关联查询的表不得超过三张表
• 考虑商业化的目标和需求，数据库的性能更加重要。
• 故意给某些表增加一些冗余字段，使得从多表查询变为单表查询。
• 故意增加一些计算列，使得从大数据量降低为小数据量的查询。