夯实基础系列三：数据库知识总结

时间：2024-01-21 18:38:06

前言

前两节内容传送门：
夯实基础系列一：Java 基础总结
夯实基础系列二：网络知识总结

对于后端开发人员来说，经常会和数据打交道，今天总结下数据库相关的知识。包括MySQL，JDBC基础，JDBC进阶，MongoDB，性能优化。以下对这些内容做一些简单的总结，同时我也有完整的思维导图，博客上不方便展示，若有需要，请关注微信公众号永伦的小屋，后台回复 数据库 即可获取。

MySql 大纲

JDBC

JDBC 进阶

细节

1. MySQL

1.1 数据库的概述
  • DBMS
    • 解释：关系型数据库管理系统
    • 库管+N个仓库
  • 常见的数据库管理系统
    • MySQL
    • Orcale
    • DB2
    • SQL Server
    • Sybase
1.2 安装MySQL
  • 目录结构
    • mysql.exe：客户端
    • mysqld.exe：服务器
    • my.ini：总配置文件
  • 在windows下开户和关闭mysql服务器
    • net start mysql
    • net stop mysql
  • 登录和退出mysql客户端
    • mysql -u用户名 -p密码 -hIP
    • exit或quit
1.3 SQL
  • 概述
    • 解释：结构化查询语言
    • ISO：国际标准化组织
    • ISO 定义了很多 SQL 标准，例如：SQL99
    • 各个数据库厂商需要遵循这个标签！但各个厂商也有自己的方言
  • SQL的分类
    • DDL：数据定义语言
    • DML：数据操作语言
    • DCL：数据控制语言
    • DQL（不在标准中）：数据查询语言
1.4 DDL
  • 数据库的操作
    • create database
    • show databases
    • use mydb1
    • alter database
    • drop database
  • 表的操作
    • create table
    • show tables
    • desc mytable1
    • drop table
    • alter table
      • add
      • modify
      • change
      • drop
      • rename to
1.5 DML
  • 插入记录
  • 修改记录
  • 删除记录
    • delete
    • truncat
1.6 DCL
  • 创建用户
  • 授权
  • 撤消权限
  • 查看权限
  • 删除用户
1.7 DQL
  • 基本查询
    • 查看整张表
      • select * from 表名
    • 列控制
      • 列运算：select sal * 1.5 from emp
      • 列运算：连接字符串：select concat(\'我的名称是\', ename) from emp
      • 处理 NULL 值：select sal + IFNULL(comm, 0) from emp
      • select ename 姓名 from emp
      • 去除完全重复的行：select distinct comm from emp
  • 条件查询
    • 模糊查询
      • 下划线
      • 百分号
  • 排序
    • desc
    • asc
  • 聚合函数
    • count
    • min
    • max
    • sum
    • avg
  • 分组
    • group by
    • having
  • limit
1.8 约束
  • 约束保证数据的完整性和一致性
  • 约束分为表级约束和列级约束
    • 对一个数据列建立的约束，列级约束
    • 对多个数据列建立的约束，表级约束
  • 约束类型包括：
    • NOT NULL
    • PRIMARY KEY
    • UNIQUE KEY
    • DEFAULT
    • FOREIGN KEY
1.9 中文无法插入解决办法
  • dos 下不支持直接使用 utf8,set names gbk，再插入即可。
1.10 连接类型
  • 内连接
    • 显示左表及右表符合连接条件的记录
  • 左外连接
    • 显示左表的全部记录及右表符合连接条件的记录
  • 右外连接
    • 显示右表的全部记录及左表符合连接条件的记录
  • 自身连接
    • 同一个数据表对其自身进行连接

2. JDBC

2.1 JDBC 的原理
  • 是由 JavaEE 提供的连接数据库的规范
  • 需要由各大数据库的厂商提供对 JDBC 的实现类
2.2 四大核心类

  • DriverManager

    • getConnection

  • Connection

    • createStatement
    • prepareStatement(String sql)

  • Statement

    方法：
    ​ 1.executeUpdate()-->增、删、改　
    ​ 2.executeQuery()-->查
    ​ 3.addBatch(String sql)
    ​ 4.executeBatch()
    ​ 5.execute(String sql)

  • ResultSet

    • getXxx()系统方法
    • 移动光标系统方法
2.3 四大参数
  • driverClassName
  • url
  • username
  • password
2.4 预编译语句集
  • 防SQL攻击
  • 可读性提高了
  • 效率高
2.5 DAO模式
  • 面向接口编程
    • DAO接口
    • DAO实现，可以提供多个实现
    • DAO工厂
    • DAO配置文件：提供实现类名称
2.6 时间类型的转换
  • 领域对象中的日期时间，必须为 util 的Date
  • 在 JDBC 中使用的都是 sql 的 Date
  • insert、update、delete，需要把领域对象中的 util 的 Date 转换成 sql 的 Date
  • 在 select 时，需要把 sql 的 Date 赋给领域对象的 util 的 Date 类型的属性，这不需要处理
2.7 大数据存取
  • 把文件转换成 Blob 类型
  • 把 Blob 类型转换成文件
2.8 批处理
  • 添加批
  • 执行批

3. JDBC_进阶

3.1 事务

  • ACID

    • 原子性
    • 一致性
    • 隔离性
    • 持久性

  • mysql 中开启和关闭事务

    • 开启事务：START TRANSACTION
    • 结束事务
      • 提交事务：COMMIT
      • 回滚事务：ROLLBACK

  • JDBC 中开启和关闭事务

    • 开启事务：connection.setAutoCommit(false)
    • 结束事务
      • connection.commit()
      • connection.rollback()

  • 格式：

    try {
    ​ con.setAutoCommit(false);//开始事务
    ​ ...
    ​ con.commit();//提交事务
    ​ } catch(...) {
    ​ con.rollback();//回滚事务
    ​ }

3.2 三种并发读问题
  • 脏读
    • 读到未提交
  • 不可重复读
    • 两次读取不一致，读取到另一事务修改的记录
  • 幻读
    • 两次读取不一致，读取到另一事务插入的记录
3.3 四种隔离级别
  • 串行化
  • 可重复读
    • 防止了脏读、不可重复读 MySQL
  • 读已提交
    • 防止了脏读 Oracle
  • 读未提交
3.4 连接池
  • 必须实现 javax.sql.DataSource
  • DBCP
  • C3P0
3.5 JNDI
  • 在 tomcat 的 conf/catalina/localhost 下创建 xml 文件
    • 配置元素
    • 在中配置元素
  • 在代码中使得 Context 类的 lookup 方法来获取资源
    • java:comp/env/ 资源名称
3.6 ThreadLocal
  • 内部有一个 Map
    • key 是当前线程

4. MongoDB

4.1 MongoDB 安装
  • 在 github 上获取源码包 mongo-r2.6.5.zip
  • 解压缩

unzip mongo-r2.6.5.zip

  • 编译源码文件

cd mongo-r2.6.5

scons all -j 12 //12 为 CPU 核数，用来加速编译过程

若未安装 scons，使用命令 sudo apt-get install scons

4.2 编译后的文件
  • mongod:mongodb 的启动文件，用来部署数据库
  • mongo：链接服务器的客户端
  • mongoimport,,mongoexport:用来导入导出数据库
  • mongodump,mongorestore:用来导入导出二进制数据，一般用来数据的备份与恢复。
  • mongooplog 操作日志
  • mongostat:用来查看 mongodb 服务器的各种状态。
4.3 MongoDB 搭建

  • 建立相关目录

    • data (用于存放数据文件)
    • log（用于存放日志文件）
    • conf（用于存放数据库配置文件 mongod.conf）
    • bin（用于存放数据库可执行文件 mongod）

  • 编辑配置文件

    mongod.conf{
    ​ port = 12345 /监听端口/
    ​ dbpath = data /指定数据文件/
    ​ logpath = log/mongod.log /指定日志文件/
    ​ fork = ture /linux后台运行标志，window无效/
    ​ }

  • 运行程序

mongod -f conf/mongod.conf /运行mongod 加载指定配置文件/

  • 查看运行状态

    data 和 log 目录
    ​ tail mongod.log /查看日志/

4.4 MongoDB 连接
操作：
1、拷贝到指定目录 ：cp mongo bin
2、执行程序 mongo 127.0.0.1:12345/test(ip端口数据库)~
3、关闭 mongodb use admin -》db.shutdownServer(),kill -15 进程
4、重新启动 mongodb：numactl --interleave=all bin/mongod -f conf/mongod.conf
4.5 数据库使用
1、连接数据库
/bin/mongo 127.0.0.1:12345
2、显示数据库
show dbs
3、切换数据库
use imooc(库名)
4、切换后删除数据库
db.dropDatabase()
5、创建数据库
use imooc(库名)
6、查看数据库
show dbs
7、创建 imooc_collection 并插入数据
db.imooc_collection.insert({x:1}) -> json 数据
_id全局唯一不重复，可自行定义不重复字段
db.imooc_collection.insert({x:1,_id:1})
插入多条语句（支持js语法）
for(i=3;i<100;i++) db.imooc_collection.insert({x:i})
8、显示表结构
show collections
9、查询数据表中数据
	a) 查询所有 db.imooc_collection.find()
	b) 条件查询(x:1的数据) db.imooc_collection.find({x:1})
	c)高级查询
		db.imooc_collection.find().count()/*统计条数*/
		db.imooc_collection.find().skip(3).limit(2).sor({x:1})/*过滤掉前三条并限制返回2条且使用x排序*
4.6 数据更新 update
1.db.imooc_collection.update({x:1},{x:999}) #将x为1的数据更新为x=999
update接收两个参数，第一个是过滤条件，这里是x=1的数据，第二个是需要修改的目标值
2.另一种情况，一条数据包含三个字段值，如
>db.imooc_collection.insert({x:100,y:100,z:100})
如果直接执行>db.imooc_collection.update({z:100},{y:99}) #将z为100的数据中的y更新为99
这样会将x和z覆盖掉，只剩下y:99
为了避免这种情况，需要：
>db.imooc_collection.update({z:100},{$set:{y:99}}) #加入set操作符
set操作符为部分更新操作符，使用set后，内容中存在的字段会被更新，而不存在的字段会保持原状

如果查找的数据不存在则创建：
> db.user.update({name: \'admin\'}, {name: \'admin-updated\'}, true)
第三个参数为true即可

mongoDB：update方法有四个参数
第一个参数：查找数据的条件，如{c:1} 表示查找c为1的数据
第二个参数：要更新的数据，如{c:2} 跟新符合条件的数据c为2，默认只更新第一个符合条件的数据。
第三个参数：boolean类型，更新数据不存在时是否创建一条数据，默认为false,设置为true时，自动创建数据。
第四个参数：boolean类型，跟新数据时是否更新所有符合条件的数据，默认为false,只跟新一条符合条件的数据，设置为true时，更新所有符合条件的数据。

如db.collection.update({c:1},{$set{c:2}},false,true)
update(旧数据,{$set:新数据},false,true),只能使用部分更新操作符号$SET
4.7 MongoDB 方法API
db.test.save({1:"hello"});保存数据到test集合中
db.test.insert({1:"hello"});插入数据到test集合中(和insert功能相同) 
find:一个参数，查找数据的条件，不填则查找所有数据
update:上章说过
remove:删除数据，一个参数（必须，否则会报错）：条件，默认删除所有符合条件的数据。
drop：没有参数，删除当前数据表
count:查找数据的条数
sort:排序，一个参数，排序条件，{c:1} 根据c排序， 1为正序，-1为倒序。
show dbs:查询所有数据库
show tables:查询数据表
show collections; 显示当前选择的db中的集合 
use dbname:选择数据库，如果数据库不存在，在第一次保存数据的时候会创建数据库。
4.8 命令小结
scons all
mongod -f file
mongo ip:port
show dbs
use db
show collections
db.collection.insert();
db.collection.update()
db.collection.delete()
db.collection.count();
db.collection.find()
db.collection.getIndexes()
db.collection.ensuerIndex()

5. 性能优化

5.1 MySQL 性能优化
  • 表的设计合理化(符合3NF)
    • 1NF 是对属性的原子性约束，要求属性(列)具有原子性，不可再分解；(只要是关系型数据库都满足1NF)
    • 2NF 是对记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，即实体的惟一性；
    • 3NF 是对字段冗余性的约束，它要求字段没有冗余。 没有冗余的数据库设计可以做到。
  • 添加适当索引(index) [四种: 普通索引、主键索引、唯一索引 unique、全文索引]
    • 较频繁的作为查询条件字段应该创建索引
    • 唯一性太差的字段不适合单独创建索引，即使频繁作为查询条件
    • 更新非常频繁的字段不适合创建索引
    • 不会出现在 WHERE 子句中的字段不该创建索引
  • 分表技术(水平分割、垂直分割)
  • 读写[写: update/delete/add]分离
  • 存储过程 [模块化编程，可以提高速度]
  • 对 mysql 配置优化 [配置最大并发数 my.ini, 调整缓存大小 ]
  • mysql 服务器硬件升级
  • 定时的去清除不需要的数据,定时进行碎片整理(MyISAM)
5.2 SQL语句优化
  • 通过 show status 命令了解各种 SQL 的执行频率。
  • 定位执行效率较低的 SQL 语句-（重点 select）
  • 通过 explain 分析低效率的 SQL
  • 确定问题并采取相应的优化措施
5.3 索引
  • 索引的类型
    • 主键索引，主键自动的为主索引 (类型 Primary)
    • 唯一索引 (UNIQUE)
    • 普通索引 (INDEX)
    • 全文索引 (FULLTEXT) [适用于MyISAM] ——》sphinx + 中文分词 coreseek [sphinx 的中文版 ]
    • 综合使用=>复合索引
  • 可能使用到索引
    • 对于创建的多列索引，只要查询条件使用了最左边的列，索引一般就会被使用。
    • 对于使用like的查询，查询如果是 \'%aaa\' 不会使用到索引， \'aaa%\' 会使用到索引。
  • 不使用索引
    • 如果条件中有 or，即使其中有条件带索引也不会使用。
    • 对于多列索引，不是使用的第一部分，则不会使用索引。
    • like 查询是以%开头
    • 如果列类型是字符串，那一定要在条件中将数据使用引号引用起来。否则不使用索引。(添加时,字符串必须\'\')
    • 如果mysql估计使用全表扫描要比使用索引快，则不使用索引。

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