MySQL实战45讲学习笔记（1~7）

本文为极客时间《MySQL实战45讲》的总结笔记，如有侵权，请通知我，将立马删除。建议大家去购买这套课程，真的是物有所值。

1、2一条语句的执行过程

1. Mysql结构

数据库总共分为两大部分：Server层和存储层，其中Server层又分为：连接器、（查询缓存）、分析器、优化器和执行器。存储层是以插件的形式，常见的有InnoDB和MyISAM。

2. 查询语句（select * from T where id = 2）

通过连接器获取连接
查看语句是存在于查询缓存中，如果存在则直接返回，不存在则进行步骤3，Mysql 8.0版本之后已经去掉了查询缓存功能
通过分析器判断SQL语句是否正确（要做什么）
通过优化器判断使用哪个索引去查询（怎么做）
执行器判断是否拥有该表权限，如果有则调用存储引擎的拿第一条数据的接口，判断id是否是等于2，如果不等则调用拿下一条数据的接口，如果等于则将结果放入到结果集中，继续判断下一条。

3. 日志

mysql中的日志分为两个部分：redo log 和 binlog。
redo log ：这个服务于存储引擎，这个是InnoDB引擎特有的日志系统
binlog : 这个服务于Server层，是所有引擎都可以使用的。

redo log 是为了减少磁盘的读写和crash-safe而产生的，它记录了更新、删除、插入语句，当Mysql空闲时就从redo log中读取这些日志，把数据更新到磁盘中。而binlog是记录做了哪些事情，当我们恢复备份信息时，可以读取binlog中的记录，然后去执行redo log中的记录去恢复信息。

4. 更新语句（update T c = c+1 where id = 2）

执行器找存储引擎拿到 id = 2 这一行记录，id是主键，存储引擎直接通过树搜索找到这一行记录，如果这一行所在的数据页在内存中则直接返回，如果不在则去读取磁盘到内存中再返回。
执行器拿到这一行记录，将 c 列的值 +1 得到一行新数据，然后再调用存储引擎接口写入这行新数据
存储引擎拿到这行数据写入到内存中，同时将这个更新操作记录到redo log日志中，此时redo log处于prepare状态，并告诉执行器可以提交事务了
执行器生成这个操作的binlog，并把binlog写入到磁盘中。
执行器调用存储引擎的提交事务的接口，存储引擎把刚刚写入的redo log日志状态更新为commit，这也就是两阶段提交

3. 事务隔离

3.1 事务隔离的特性

ACID：原子性、一致性、隔离性、持久性

3.2 事务的隔离级别

读未提交：一个事务还未提交，其他事务就可以看到它做的更改
读已提交：一个事务在提交之后，其他事务才能看到它的更改
可重复读：一个事务是启动和提交之间读到数据是一致的，它在未提交时，其他事务无法看到它做的更改
串行化：对同一行记录，写会加写锁，读会加读锁，当出现读写锁冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完才能继续执行。

修改隔离级别：设置参数：transaction-isolation

3.3 事务隔离的实现

每条记录在更新的时候都会记录一条回滚操作，记录上的最新值通过回滚操作都能回到它上一个版本，同一条记录在系统中可以存在多个版本，这就是数据库的多版本并发控制（MVCC）

3.4 回滚日志

回滚日志什么时候删除?
系统会判断当没有实物需要用到这些回滚日志的时候，回滚日志会被删除。
什么时候不需要？
当系统中没有比这个回滚日志更早的read-view的时候
3.5 为什么尽量不使用长事务？

长事务意味着系统里面会存在很老的事务视图，在这个事务提交之前，回滚记录都要保留，这会导致大量占用存储空间。除此之外，长事务还会占用锁资源，可能会拖垮整个库。

4、5 深入浅出索引（上，下）

4.1 索引的实现方式有哪些

哈希表

将值放到数组里，然后用哈希函数将key换算为一个确定的位置，将value放到数组的这个位置，当哈希冲突时，会拉出一个链表进行保存。适用场景：只适合等值查询情况，不适合用于范围查询
有序数组

将值按顺序放入到数组中，可采用二分法查询，时间复杂度为O(lg(N))，但是插入比较麻烦，需要移动很多值。适用场景：不再变化的值。
二叉树搜索树

每个结点的左儿子小于父节点，右儿子大于父节点，平衡二叉树是搜索速度最快的数据结构，但是索引不仅存在于内存，也要存储到硬盘中，如果用平衡二叉树，那么100万的数据就是一个树高20的二叉树，对应磁盘就是20个数据块，要查询一个数据要访问20个数据块，这就很慢了。
N叉树

N叉树顾名思义就是每个节点有N儿子，儿子之间从左到右递增。它是为了解决二叉树占用数据块太多而产生的。

4.2 Innodb引擎使用的索引

Innodb是使用B+树来存储数据的。每一张表其实就是由多个B+树组成的，树结点的key值就是某一行的主键，value是该行的其他数据。每一个索引都会创建一个B+树。

4.3 索引的类型

索引分为主键索引和非主键索引，主键索引的叶子结点存放的是这一行的数据，而非主键索引的叶子结点存放的是主键索引的值。当使用主键索引去查询时可以直接获取到该行数据，而使用非主键索引去查询时，先拿到主键的值，再根据主键获取到该行数据，这个过程被称为回表

4.4 覆盖索引

表 user，id（主键），name（普通索引）

当我们想查询 name = 张三的id 时我们可以使用

1	select * from user where name = '张三'

这条语句的执行过程为：先去索引树name中找到张三拿到张三的id，再去主键索引树中根据id拿到这条记录，而我们只是需要它的id的，使用这条语句会进行一次回表操作，所以我们可以改为下面语句：

1	select id from user where name = '张三'

这种方式就叫做覆盖索引，我们可以通过一些联合索引的方式去避免进行二次回表操作。

4.5 索引最左前缀

表 user，id（主键），gender（性别），name（姓名），age（年龄）
联合索引（name，age）

当我们查询姓张并且年龄为10岁的男孩时：

1	select * from user where name like '张%' and age = 10 and gender = 1

它会先找到第一个姓张的记录，然后再向后依次遍历，这种就避免了全表扫描。

一般来说如果建立了（a，b）联合索引，就不需要在a上单独建立一个索引了，但是如果是根据b来查，那么还是需要在b上建立索引。

6.全局锁和表级锁

61. 全局锁

全局锁即是锁住整个数据库，mysql提供了一个加全局读锁的语句(FTWRL)：

1	flush table with read lock

加完全局读锁之后，数据库整个的更新，删除，添加语句都会被阻塞，这个使用场景就是数据库备份。但是让数据库处于只读状态，这种方式就会让所有更新被阻塞，整个业务就会停摆。这时我们可以使用官方为我们提供的数据库备份工具mysqldump，通过--single-transaction参数来确保拿到一致性视图:

1 2	备份：mysqldump --single-transaction -u用户名 -p密码数据库名 > back.sql 恢复：mysql -u用户名 -p密码 -f 数据库名< back.sql

这样在备份数据库之前就会启动一个事务，来确保拿到一致性视图，采用这种方式数据库也可以正常更新的。但这种方式有种局限性，那就是必须支持事务，而myisam存储引擎就不支持事务，所以还是得采用全局锁的方式。

问 : 让数据库处于只读状态为什么不用set global readonly=true ?
这是因为使用readonly的话，一旦客户端出现异常，那么整个数据库都处于不可用状态了，而使用 FTWRL一旦客户端出现异常，那么就会自动释放这个锁，整个数据库即可恢复到正常状态（可读可写）。

6.2 表级锁

mysql中的表级锁有两种，一种就是表锁，另一种是元数据锁（MDL）：meta data lock。

6.2.1 表锁

mysql添加表锁可采用下面语句

1	lock tables 表名 read,表名 write

释放锁和FTWRL类似，当客户端出现异常后也会自动释放锁。也可手动释放：

1	unlock tables 表名

6.2.2 元数据锁（MDL）

元数据锁是隐式锁，当访问某一张表时，数据库自动加的锁。

当对表增删改查时：加MDL读锁
当更改表结构时：加MDL写锁

读锁之间不互斥，也就是多个线程可以同时对一个表进行增删改查，但是读写锁和写写锁之间互斥，也即是当更改表结构时要等待读锁或写锁释放后才能进行更改。

问：为什么我就给表加个字段，数据库就崩了？
如果在更改表结构之前有一个长事务在操作表（MDL读锁），当我们去添加表中一个字段时那么这个操作会添加一个MDL写锁，由于读写锁互斥，那么这个MDL写锁就会被阻塞，以至于后面的增删改查操作要加MDL读锁的都会被阻塞下去。

为了更加安全的更改表结构我们可以使用下面语句：

1	alert table 表名 wait 5 add colunm 列名

这个会等待5秒，如果5秒钟拿不到MDL写锁，那么就不再继续阻塞，也就可以后面的操作继续进行下去。

7. 行锁

行锁是在引擎层实现的，但不是每个引擎都支持行锁，像MyISAM引擎就不支持行锁，它想控制并发就只能加表锁。

行锁是有需要时才添加的，但释放是在事务提交之后才进行释放的（两阶段锁），根据这个特性，如果你的事务中需要锁多个行，要把最可能造成锁冲突、最可能影响并发度的锁尽量往后放。

举个例子：用户A在电影院B买一张电影票（3元）需要下面三个过程：

从用户A账户中扣掉 3 元
在电影院B的余额中增加 3 元
记录一条交易日志

这个三个过程是放在一个事务中的，但是 2 过程是最可能造成锁冲突的，因为其他用户买了票之后也要在电影院B的余额中增加 3 元，所以我们要把最可能造成锁冲突的放在后面，这样电影院B余额这一行的锁时间就最少，我们调整顺序为：3 、 1 、 2

7.1 死锁和死锁检测

事务A在等待事务B释放id=2的行锁，而事务B在等待事务A释放id=1的行锁，事务A和事务B互相等待对方的资源释放，这就造成了死锁。

死锁解决

超时释放
设置超时时间，通过参数innodb_lock_wait_timeout设置，当超过这个时间之后将自动释放锁资源。默认是50s
死锁检测
设置innodb_deadlock_detect为on来开启死锁检测，但它会造成额外的负担，每当一个事务被锁的时候，就要看看它所依赖的线程有没有被别人锁住，如此循环，最后判断是否出现了循环等待，也就是死锁。