必须要掌握的面试重点——索引和事务（附讲B-树与B+树）

一，索引

1，概念

索引是一种特殊的文件，包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引， 并指定索引的类型，各类索引有各自的数据结构实现。

2，作用

• 数据库中的表、数据、索引之间的关系，类似于书架上的图书、书籍内容和书籍目录的关系。
• 索引所起的作用类似书籍目录，可用于快速定位、检索数据。
• 索引对于提高数据库的性能有很大的帮助。

3，到底什么才能作为索引（一定要看吆 B-树与B+树）

1）如果没有索引的话，此时的查找方式就是顺序遍历

2）在数据结构中，什么样的数据结构查找速度快快呢？

A.哈希表     
B.二叉搜索树
 
 思考：用哈希作为索引可行吗？
 不太行
 例如执行sql语句    
 select name from student
 where id = 10;
 类似这种情况的查找用hash完全可行
 但是当执行sql语句为
 select name from student
 where id = '1%'; 
 当遇到模糊匹配时，hash就无能为力了
 因为hash查找需要明确知道key的值，
 才能通过hash函数计算得到下标，进而查找到数据
 
 针对模糊查询这样的场景，二叉搜索树是更合适的，
 虽然不能确定到底是哪个key，
 但是可以把相关所有结点都获取到

事实上，mysql中的索引结构，既不是使用hash表，也不是二叉搜索树，而是使用B+树（N叉搜索树）这样的结构

3）下面我们就来认识一下B+树

在认识B+树前先来简单了解一下B-树（注意念做B树，不是B减数）

如图所示为B-树：

B-Tree中每个结点都可以存储多个数据，多个数据就划分出了一定的区间，进一步的数据结合着这样的区间来摆放
，使得树的高度更低，产找效率更高

如下图：B+树:

• 认识B+树：

  1.B-树中非叶子结点可能存储数据，B+树数据一定在叶子节点上，非叶子结点只用来辅助进行查找
  2.每一层兄弟结点之间都是连通的（类似于链表）（遍历起来更方便，尤其是指定区间查找的时候）

• B+树优势：
  1.单一节点存储更多的元素，使得查询的IO次数更少。
  2.所有查询都要查找到叶子节点，查询性能稳定。
  3.所有叶子节点形成有序链表，便于范围查询。

4，使用场景

要考虑对数据库表的某列或某几列创建索引，需要考虑以下几点：

• 数据量较大，且经常对这些列进行条件查询。
• 该数据库表的插入操作，及对这些列的修改操作频率较低。
• 索引会占用额外的磁盘空间。

满足以上条件时，考虑对表中的这些字段创建索引，以提高查询效率。

反之，如果非条件查询列，或经常做插入、修改操作，或磁盘空间不足时，不考虑创建索引

5，使用

创建主键约束（PRIMARY KEY）、唯一约束（UNIQUE）、外键约束（FOREIGN KEY）时，会自动创建 对应列的索引。

注意：

主键索引与其他列的索引不太一样

• 主键索引中叶子节点存储的就是一条一条的记录，借助主键进行查找，依次到位就能完成查找
• 其他列索引存储的主键的id值，先根据索引找到主键id，在拿着主键id在主键索引中查找

所以通过主键索引查找的速率高于使用其它索引查找的速率

• 查看索引

show index from 表名;

• 创建索引

create index 索引名 on 表名(字段名);

• 删除索引

drop index 索引名 on 表名;

6， 面试相关问题

1）索引的背景是什么，索引解决了什么问题？
避免进行遍历，优化查询速度

2）索引工作原理
底层数据结构，B+树（最好还能描述B+树相关特点，和hash比有啥优势（能处理模糊匹配的问题），和二叉搜索树比有啥优势（高度更低，查找效率更高），和B树比有啥优势）

二，事务

1，为什么要使用事务

先建一张测试表

drop table if exists accout;
create table accout(  
id int primary key auto_increment,  
name varchar(20) comment '账户名称',  
money decimal(11,2) comment '金额' );
insert into accout(name, money) values 
('阿里巴巴', 5000),
('四十大盗', 1000);

比如说，四十大盗把从阿里巴巴的账户上偷盗了2000元

-- 阿里巴巴账户减少2000 
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴'; 
-- 四十大盗账户增加2000 
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗'; 

假如在执行以上第一句SQL时，出现网络错误，或是数据库挂掉了，阿里巴巴的账户会减少2000，但是 四十大盗的账户上就没有了增加的金额。

解决方案：使用事务来控制，保证以上两句SQL要么全部执行成功，要么全部执行失败。

2，事物的概念

事务指逻辑上的一组操作，组成这组操作的各个单元，要么全部成功，要么全部失败。
在不同的环境中，都可以有事务。对应在数据库中，就是数据库事务。

3，事物的四个基本特性

• 1，原子性

一个事务是一个不可分割的工作单位，其中包括的操作，要么就全部执行完，要么就一个都不做。

如果执行过程中，第一步成功了，第二步出现了问题，为了避免数据出现错误，往往都会进行回滚（rollback）

定义中一个都不做，不是真的没做，而是通过回滚把数据恢复了

• 2,一致性（正确性）

事务执行前后，数据要处在一种合法的情况

例如：
A卡内金额:5000
B卡内金额：1000

此时 A—>B 2000,

隐含条件：
1）转账之前和转账之后，都得保证AB卡内金额总数为6000
2）金额不能为负

• 3，持久性：

事务一旦被提交（执行完了），对于数据库的修改应该就是永久性的，接下来的其它操作/故障，都不会影响刚才事务的正确性。

事务1：A—B 1000
事务2：A—B1000

当事务1执行成功之后，后面无论出现什么极端情况（事务2无论咋样），都不会对事务1造成影响

• 4,隔离性

多个事务并发执行的时候，事物的内部操作和其它事物的内部操作是相互隔离的，没有影响

1）并发能提升程序的执行效率，如果在不影响数据正确性的前提下，我们还是希望尽可能的让多个操作（事务）并发执行

2）隔离性就是描述并发过程中所对应的一些问题

3）并发操作数据库可能带来的问题（这几个问题不仅仅是数据库中会出现，只要是并发编程中，都可能会涉及）

• 脏读

例：有AB两名同学，A在敲代码，B在看A敲代码，A写了一个类Student，定义了一个属性 String
name，然后B就离开了，A继续写最后在提交代码前又把name删了，此时B就发生了脏读,读到了脏数据，错误的数据。

此时我们对隔离性没有做出任何要求，于是就产生脏读了
为了避免脏读，在写操作的时候加锁（即写的时候不允许读，提高了隔离降性，也就降低了并发性）。

• 不可重复读
  一个事务内读取两次数据的结果不一致

在写操作加锁的基础上：A写了一个Student类，定义了一个Sting name 属性，提交，之后同学们就看到了，看着看着，A修改了Student类，删除了name属性，再次提交，B更新代码后发现，咦，刚才看到的不见了！！

刚才对写操作加锁之后，虽然能够解决脏读问题，但是不可重复读问题依然存在，为了避免不可重复读，可以对读操作也加锁，（隔离性进一步提高，并发性进一步降低了）

• 幻读
  同一个事务内多次查询返回的结果集不一样.

刚才给读加锁的时候,只是给"读Student"来加锁.此时我不能在你们读Student的时候修改Student.但是我可以改其他的类例如改Score类。
当我下次再提交代码的时候,同学们就会发现，刚才还没有Score这个类,现在咋就有了呢?

为了解决幻读问题还得进一步提高隔离性."串行化"

B读代码的时候A就去休息不要做任何修改(不只是Student,其他类也不要动).A在写代码的时候，B就去休息，啥都不要读.

并行就没了-(完全是串行执行)隔离性是最高的.多个事务之间不会有任何影响.

附加：
MySQL中的事务隔离级别(手动设置这个级别，调节并发性和隔离性)

1. read uncommitted允许读取未提交的数据,并行最大,隔离最低会产生脏读问题

2. read committed,只允许读取提交的数据,相当于写加锁,并行降低了- -点隔离提高了- -点 能够避免脏读问题,但是存在不可重复读

3. repeatable read,读写的时候都加锁,此时并行进一步降低 隔离进-步提高了,能够避免不可重复度问题,存在幻读问题(默认隔离级别)4. serializable,严格串行执行，隔离程度最高,并行程度最低，能够避免幻读问题.

4，事务的使用

（1）开启事务：start transaction;
（2）执行多条SQL语句
（3）回滚或提交：rollback/commit;
说明：rollback即是全部失败，commit即是全部成功。

start transaction; 
-- 阿里巴巴账户减少2000 
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴'; 
-- 四十大盗账户增加2000 
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗'; 
commit;

5，事物的相关面试题

1，你了解事务吗？？？？
回答：
1）事物的背景（没有事务会有什么问题/事务解决的问 题）
2）事物的特性（4个特性）一定得按自己理解表达，不要背书
3）重点讲解隔离性

  a)问题背景：并行和并发
  b)并发事务中带来的问题：（3个问题）
  c)每个问题该如何解决
  d)mysql数据库中对应的隔离级别

事务的进阶问题：
1：事务该如何实现
2：你是否知道分布式系统中如何实现事务
3:如何实现跨行转账