数据库原理知识点有哪些

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1、事务

（1）定义

事务指的是满足 ACID 特性的一组操作，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。

（2）特性

A．原子性

事务被视为不可分割的最小单元，事务的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚。回滚可以用回滚日志来实现，回滚日志记录着事务所执行的修改操作，在回滚时反向执行这些修改操作即可。

B．一致性

数据库在事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。对于关系型数据库，要求更新过的数据能被后续的访问都能看到，这是强一致性；如果能容忍后续的部分或者全部访问不到，则是弱一致性**；如果经过一段时间后要求能访问到更新后的数据，则是最终一致性。

C．隔离性

一个事务所做的修改在最终提交以前，对其它事务是不可见的。

D．持久性

一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。

2、并发一致性

（1）丢失更新

T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改，T1 先修改，T2 随后修改，T2 的修改覆盖了 T1 的修改。这里举个飞机订票系统的例子方便大家了解：甲售票点（甲事务）读出某航班的机票余额A，设A=16；乙售票点（乙事务）读出同一航班的机票余额A，也为16；甲售票点卖出一张机票，修改余额A←A-1。所以A为15，把A写回数据库；乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1。所以A为15，把A写回数据库。结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少1。

（2）不可重复读

T2 读取一个数据，T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据，此时读取的结果和第一次读取的结果不同。具体来讲就是，当前事务先进行了一次数据读取，然后再次读取到的数据是别的事务修改成功的数据，导致两次读取到的数据不匹配。

（3）幻影读

T1 读取某个范围的数据，T2 在这个范围内插入新的数据，T1 再次读取这个范围的数据，此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。或者用更通俗地说，事务A首先根据条件索引得到N条数据，然后事务B改变了这N条数据之外的M条或者增添了M条符合事务A搜索条件的数据，导致事务A再次搜索发现有N+M条数据了，就产生了幻读。换句话说，当前事务读第一次取到的数据比后来读取到数据条目少。

3、封锁

（1）封锁粒度

MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。应该尽量只锁定需要修改的那部分数据，而不是所有的资源。锁定的数据量越少，发生锁争用的可能就越小，系统的并发程度就越高。但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。因此封锁粒度越小，系统开销就越大。在选择封锁粒度时，需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。

（2）封锁类型

A．读写锁

排它锁简写为 X 锁，又称写锁；共享锁简写为 S 锁，又称读锁。有以下两个规定：一个事务对数据对象 A 加了 X 锁，就可以对 A 进行读取和更新。加锁期间其它事务不能对 A 加任何锁。一个事务对数据对象 A 加了 S 锁，可以对 A 进行读取操作，但是不能进行更新操作。加锁期间其它事务能对 A 加 S 锁，但是不能加 X 锁。

B． 意向锁

使用意向锁（Intention Locks）可以更容易地支持多粒度封锁。在存在行级锁和表级锁的情况下，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任意一行加了锁，那么就需要对表 A 的每一行都检测一次，这是非常耗时的。意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，IX/IS 都是表锁，用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S 锁。有以下两个规定：一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁；一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得表的 IX 锁。

（3）封锁协议

封锁协议分为三级封锁协议和两段锁协议。MySQL 的 InnoDB 存储引擎采用两段锁协议，会根据隔离级别在需要的时候自动加锁，并且所有的锁都是在同一时刻被释放，这被称为隐式锁定。InnoDB 也可以使用特定的语句进行显示锁定：

SELECT ... LOCK In SHARE MODE;SELECT ... FOR UPDATE;

4、隔离级别

为了避免丢失更新、脏读、不可重复读和幻读，在标准SQL规范中，定义了4个事务隔离级别，不同的隔离级别对事务的处理不同。具体如下图：

5、多版本并发控制

多版本并发控制是MySQL的InnoDB存储引擎实现隔离级别的一种具体方式，用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用MVCC无法实现。MVCC在大多数情况下代替了行锁。最早的数据库系统，只有读读之间可以并发，读写，写读，写写都要阻塞。引入多版本之后，只有写写之间相互阻塞，其他三种操作都可以并行，这样大幅度提高了InnoDB的并发度。但是，使用MVCC每行记录都需要额外的存储空间，需要做更多的行维护和检查工作。

6、Next-Key Lock

（1）Record Lock

锁定一个记录上的索引，而不是记录本身。如果表没有设置索引，InnoDB 会自动在主键上创建隐藏的聚簇索引，因此 Record Lock 依然可以使用。

（2）Gap Locks

锁定索引之间的间隙，但是不包含索引本身。例如当一个事务执行以下语句，其它事务就不能在 t.c 中插入 15。

SELECT c FROM t WHERE c BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE;

（3）Next-Key Lock

它是 Record Lock 和 Gap Lock 的结合，不仅锁定一个记录上的索引，也锁定索引之间的间隙。例如一个索引包含以下值：10, 11, 13, and 20，那么就需要锁定以下区间：

(negative infinity, 10](10, 11](11, 13](13, 20](20, positive infinity)

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