MySQL的索引事务＆＆JDBC编程

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• 索引
• 事务
• JDBC编程

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1.索引

1.1 何为索引？

索引其实就对应生活中的目录，目录！存在的意义就是加快查找的速度。

索引本质上是通过一些更复杂的数据结构，把所有待查询的记录给组织起来了，从而就能够加快查询的速度！！

1.2 索引的应用场景

美中不足：

1.消耗额外的空间！！(目录总得占用书的纸张吧)

2.虽然有了索引，加快了查询速度，但是拖慢了增删改的速度！！(增删改，我们书的目录是不是都得变化，非常麻烦)

适合的场景：

1.对于空间不紧张，对于时间更敏感（空间换时间）

2.查询频繁，增删改不频繁 -- 少写多读的场景

（其实大多数情况都是符合第二点的，例如学校发电子版的作业给学生做，大部分都是往年师兄师姐做过的，除非题目有问题，跟老师反应，才会涉及到增删改）

1.3 索引的一些操作

• 查看索引

show index from 表名;
show indexe from student;

• 创建索引

create index 索引名 on 表名(列名);
create idnex id_index on student(id);

• 删除索引

drop index 索引名 on 表名;
drop index id_index on student;

注意：

1.当我们没有给表手动创建索引时，表的主键，unique，以及外键约束的列，都会自动带上一个索引。

2.像主键这种，为了保证记录不重复，每次插入新纪录，都需要查询一下旧纪录，看新纪录是否已经存在！判定是否重复！

3.创建索引和删除索引和增删查改一样，也是危险操作！！尤其时是针对一个已经包含很大数据量的表进行操作的时候，创建索引，就会导致大规模磁盘IO，直接把主机的磁盘IO吃满！！，主机可能就卡了，无法对线上服务进行响应......

1.4 索引的数据结构

我们回顾前面学过的数据结构，用来查找的数据结构最可观的只有二叉搜索树O(N)和哈希表O(1)

二叉搜索树：高度可能比较高，数据库高度每增加一层，就要多出磁盘IO操作！！显然不适合索引。

哈希表：查找是块，但是不能支持范围查找和模糊匹配，固然也不适合索引。

既然二叉搜索树和哈希表都不适合索引的数据结构，聪明的程序员就发明了N叉搜索树，就是B树，它和二叉搜索树类似，只不过就是结点的度多了。

   像这样的树，整体的高度，就大大缩短了！！l（logn^N < log2^N） 

虽然这个B树相比于二叉搜索树，哈希表是好多了但是在实现数据库的时候，一般也不会直接使用B树，而是使用B树的改进版本，B+树！

B+树可以说是为了实现数据库索引，量身定做的数据结构！

特点：

• 查询速度快，类似于二叉搜索树！
• 单个结点存储更多的数据，树的高度比较低，比较的次数相对少！ 
• 叶子节点包含了整个数据库的数据全集！
• 所有的叶子节点，使用链表首尾相连，非常便于范围查找！（例如我要找 id > 9 的，搜索树的方式定位到9，然后遍历 9 之后的所有数据）
• 每一个数据行，只需要保存在叶子节点上就够了，非叶子结点不必存储真实的数据行，只要存储用来做索引的 id 即可！！此时非叶子结点占用的空间小，就有了在内存中缓存非叶子结点的可能性，大大降低了磁盘IO！！

【面试问题】

谈谈对于数据库索引的理解？（高频问题）

【三个方面】

1.理解数据库的索引为啥使用B+树，而不是二叉搜索树 / 哈希表

2.理解 B+ 树的结构特点

3.理解 B+ 树的优势

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2.事务

2.1 何为事务？

事务就是把一件事情的多个步骤，多个操作，打包成一个步骤，一个操作。其中任意一个步骤执行失败，都会进行回退，使影响降到最低！

2.2 事务的特性

2.2.1.原子性（最核心的特性）

一切事务要么全部执行完，要么一个都不执行。此处的"一个都不执行"并不是真的不执行，而是通过恢复的方式，，把之前操作造成的影响给还原了，我们把这个过程叫做"回滚"rollback。例如我们生活中转账，张三给李四转了500，在程序执行的过程出现了问题，导致张三的钱包已经少了500而李四的钱包并没有增加500，这就会造成纠纷，所以需要回滚来解决这种情况！

2.2.2.一致性

数据一定是对的，没有纰漏，不能出现张三给李四转账500，张三 -500 ，李四 +300这样的情况。

2.2.3.持久性

事务进行的操作都会存储在磁盘上，只要事务执行成功，就是持久化的保存了，哪怕重启主机这样的改变，也任然存在！

2.2.4.隔离性（重点）

描述多个事务并发执行的时候，所产生的影响。

【什么是并发执行？】

并发，简单粗暴理解成，两个事务在同时执行！就像一个数据库可以给多个客户端提供服务，这个时候就可能会涉及到多个客户端同时尝试操作同一个表，就可能产生这种并发事务的情况。

为啥要并发执行？目的是为了提高执行效率！！

为啥要有隔离性？使事务之间互不干扰，数据更精准都，但是效率低了！！

为了解决并发执行事务带来的问题，MySQL等数据库引入了"隔离级别"，可以让用户自行选择一个适合自己当前业务场景的级别！！

先研究一下，并发执行事务的时候都还会有哪些问题？？

【脏读问题】

一个事务A，在执行的过程中，对数据进行了一系列修改，在提交到数据库之前(完成事务之前)，另一个事务B，读取了对应的数据，此时这个B读到的数据都是一些临时的结果，后续可能马上就被A给改了，此时B的读取行为就是"脏读"！

如何解决？？

给读操作加锁，等到A事务提交事务后再进行读操作。

-- 隔离性最低，并发能力最强

【不可重复度】

事务A提交了事务之后，事务B才开始读(读的时候加了锁)，然后B在执行的过程中，A又开启了一次，修改了数据，此时B执行中，就导致两次读取操作结果可能就不一致！

如何解决？？

在A提交事务之前，给B的读加锁。A提交事务之后，B在读的时候，规定A不能修改B正在读的数据。

-- 隔离性提高了，并发性降低了

【幻读】

事务B读取过程中，事务A进行了修改，没有直接修改B读取的数据，但是影响到了B读取的结果集，事务B两次读取到的结果集不一样，这个就是幻读！幻读相当于不可重复的特殊情况。

如何解决？？

B事务在读的时候，严格规定A不能修改，保证读和写操作都是严格串行化执行的。（一个执行完，才能执行另一个）

-- 隔离性最高，并发程度最低；数据的准确性最好，同时速度最慢！

对于这四种情况，MySQL里给我们提供了四个隔离级别，供我们自由选择，我们可以根据实际需求，在配置文件中，修改数据库的隔离级别。

【重点】

1.read uncommitted    并发能力最强，隔离性最弱。

2.read committed    只能读取提交之后的数据，解决了脏读问题，并发能力下降一些，隔离性增加了一些。

3.repeatable read   针对读和写都进行了限制，解决了不可重复读问题。并发能力又进一步下降，隔离性进一步增加。

4.serializable   严格的串行执行，解决了幻读问题，并发能力最低，隔离性最高。

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3.JDBC编程

在idea上编写代码时，我们要做一些准备工作：

1.打开MySQL服务；2.建立一个 directory 目录，然后将我们的连接器导入，并add一下；

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 先演示一下插入操作：

Insert--插入

    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        // 1.使用 DataSource 描述 MySQL 服务器的位置
        DataSource dataSource = new MysqlDataSource();
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/xyz?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        //Url--网址   jdbc:mysql://协议名 ，127.0.0.1 ip地址 ，3306 端口号 ，xyz 数据库，useSSL=false 是否启用加密
        // characterEncoding=utf8 设置客户端连接服务器使用的字符集
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("123456");

        //2.和数据库服务器建立连接
        Connection connection = dataSource.getConnection();

        //输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入你要插入信息的id: ");
        int id = scanner.nextInt();
        System.out.println("请输入你要插入信息的name: ");
        String name = scanner.next();
        String sql = "insert into student values(?,?)";

        // 3.构造 SQL 语句，JDBC 操作数据，本质仍然是通过 SQL 来描述数据库操作
        PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);
        statement.setInt(1,id);
        statement.setString(1,name);

        // 4.执行SQL语句，insert,update,delete 都是通过 executeUpdate() 来执行的
        int count = statement.executeUpdate();
        System.out.println("成功向student表中插入了"+count+"条记录！");
        //关闭，释放资源（先打开，后关闭；后打开，先关闭）
        statement.close();
        connection.close();
    }

【注意事项】 

1.我们注意到第一步使用 DataSource 描述 MySQL 服务器位置的时候，先向下转型，再向下转型：

((MysqlDataSource)dataSource).setUrl()，
为啥前面要写成 DataSource dataSource = new MysqlDataSource(); 
为什么不直接实例化MysqlDataSource的对象呢？？

虽然两种写法没啥区别，但实际开发中，可能还是更多的看到前面这种写法。前面这种写法里，得到的数据源是 DataSource 类型，后续写其他代码，方法/类，如果使用到数据源，持有的类型也是 DataSource 类型。

DataSource 是通用的类型，可以指代任何数据库。未来一旦需要更换数据库，代码改动非常小的，只需要将实例化这一小块代码更改即可，其他代码都不需要变。而后面这种写法就需要将所有地方出现的 MysqlDataSource 类型的都更改。所以第一种写法，代码的可维护性，可扩展性就相比于第二种好很多！！

2.dataSource.getConnection() 和 DriverManager.getConnection() 有啥区别？？

DriverManager 每次 getConnection() 都会重新和数据库服务器建立连接。

而 DataSource 则可能会复用之前的连接，就不必多次建立连接，毕竟建立连接的过程还挺麻烦，比较低效。(DataSource 内置了数据库连接池) 

再演示一个查找操作，插入，删除，修改执行后返回值都是整形，所以代码差别不大，只需要将sql 语句做简单修改即可。

select--查找

    public static void main(String[] args) throws SQLException {
        DataSource dataSource = new MysqlDataSource();
        // 1.使用 DataSource 描述 MySQL 服务器的位置
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUrl("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/xyz?characterEncoding=utf8&useSSL=false");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setUser("root");
        ((MysqlDataSource)dataSource).setPassword("123456");

        //2.和数据库服务器建立连接
        Connection connection = dataSource.getConnection();

        String sql = "select * from student";
        PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);
        //查询操作，返回的是一个结果集，类似于我们的迭代器，resultSet指针最初指向第一行数据的前头，所以需要先调用 next() 往后走！
        ResultSet resultSet = statement.executeQuery();
        while(resultSet.next()) {
            //根据列标签获取当前列的值
            int id = resultSet.getInt("id");
            String name = resultSet.getString("name");
            System.out.println(id+"\t"+name);
        }
        resultSet.close();
        statement.close();
        connection.close();
    }

以上操作中重要的知识点还有：1.Statement 对象，2. SQL的两种执行方法。

 SQL的两种执行方法：

• executeQuery() 方法执行后返回单个结果集的（类似于迭代器），通常用于select语句。
• executeUpdate()方法返回值是一个整数，指示受影响的行数，通常用于 update、insert、delete 语句。

  本篇博客就到这里了，谢谢观看！！