事务和索引(面试常问)

面试常问：

一、数据库隔离级别？事务隔离级别解决的问题？

答：1.数据库隔离级别：

• READ_UNCOMMITTED 读未提交
•  READ_COMMITTED 读提交（不可重复读）
•  REPEATABLE_READ 可重复读
•  SERIALIZABLE 串行化

2.事务的隔离级别解决的问题

（1）READ_UNCOMMITTED 读未提交

事务读取：不加锁

事务写入：加写锁

解决问题：脏写

存在问题：脏读、不可重复读、幻读。

（2）READ_COMMITTED 读提交（不可重复读）

事务读取：加读锁(每次select完成都会释放读锁)

事务写入：加写锁

解决问题：脏写、脏读

存在问题：不可重复读、幻读。

（3）REPEATABLE_READ 可重复读

事务读取：加读锁(每次select不会释放锁，而是事务结束后才释放)(如果是MySQL的InnoDB还会加间隙锁)

事务写入：加写锁

解决问题：脏写、脏读、不可重复读、幻读(如果是MySQL的InnoDB则解决)

存在问题：幻读(如果是MySQL的InnoDB则不存在)

（4）SERIALIZABLE 串行化

不管读取还是修改所有的事务串行化执行，一个事务的执行必须等其他事务结束。

二、幻读和不可重复度概念？

答：1.不可重复读 Unrepeatable Read
不可重复读指一个事务对统一数据的读取结果前后不一致

2.幻读 Phantom Read
幻读指事务读取某个范围的数据时，因为其他事物的操作导致前后两次读取的结果不一致

这两种情况都是事务并发时可能出现的问题。

三、数据库事务的理解以及实现原理？

答：1.事务：就是将一组SQL语句放在同一批次去执行，如果有一个SQL语句出错，则该批次内所有的SQL语句全部被取消执行。

2.实现原理：

• 日志记录：在事务执行过程中，对每一个操作都会进行日志记录。这些日志包含了操作的详细信息，用于在出现故障时进行恢复。
  例如，记录修改前和修改后的数据值。

• 锁机制：通过对数据加锁来保证事务的隔离性和并发控制。
  比如，在一个事务修改某行数据时，会对该行加排他锁，防止其他事务同时修改。

• 回滚机制：如果事务执行过程中出现错误或者事务被主动取消，能够根据日志记录将数据回滚到事务开始之前的状态。

• 提交确认：当事务所有操作成功完成后，进行提交操作，将更改永久保存到数据库

四、说说你对锁的理解？

       在MySQL中，特别是针对InnoDB存储引擎，存在多种类型的锁，⽤于控制事务之间的并发访问， 确保数据的⼀致性和隔离性。以下是⼀些常⻅的锁类型：

1. 共享锁（S）：也称为读锁。当⼀个事务对某个数据项加了共享锁，其他事务可以同时对该数 据项加共享锁，但不能加排他锁。共享锁主要⽤于⽀持读取操作。

2. 排他锁（X）：也称为写锁。当⼀个事务对某个数据项加了排他锁，其他事务不能对该数据项 加任何类型的锁。排他锁主要⽤于⽀持写⼊操作，如更新、插⼊或删除数据。

3. 意向共享锁（IS）：事务想要获取⼀个表上的多个⾏的共享锁时，可以在表级别加意向共享 锁。这样可以减少锁的粒度，提⾼并发性能。

4. 意向排他锁（IX）：事务想要获取⼀个表上的多个⾏的排他锁时，可以在表级别加意向排他 锁。这种锁表明事务可能需要对这些⾏加排他锁。

5. 表锁：这种锁是在表级别上加的，通常⽤于MyISAM存储引擎。表锁包括表共享读锁和表排他 写锁，它们分别对应于共享锁和排他锁。

6. 行级锁：这种锁是在⾏级别上加的，主要⽤于InnoDB存储引擎。⾏级锁包括记录锁（Record Locks）、间隙锁（Gap Locks）和临键锁（Next-Key Locks）。这些锁主要⽤于实现 MVCC（多版本并发控制）和避免幻读现象。

7. 乐观锁：这种锁机制假设并发冲突较少，事务在提交时才检查是否有冲突。通常通过版本号或 时间戳来实现。

8. 悲观锁：这种锁机制假设并发冲突较多，事务在开始时就加锁，以防⽌其他事务的修改。这种 ⽅式可能导致锁等待和性能下降。

        在实际应⽤中，MySQL会根据事务的需要和配置参数⾃动选择合适的锁类型，以平衡并发性能和 数据⼀致性。了解这些锁类型有助于优化数据库性能和解决并发访问问题。

五、InnoDB支持的锁是什么？

  InnoDB 支持多种类型的锁，主要包括以下几种：

1.共享锁（Shared Lock，S 锁）：允许其他事务读取锁定的数据，但不允许修改。多个事务可以同时持有共享锁。例如，在一个查询操作中，如果只是读取数据而不进行修改，就会获取共享锁。

2.排他锁（Exclusive Lock，X 锁）：仅允许持有该锁的事务进行读取和修改操作，其他事务无法获取任何类型的锁。比如在进行数据修改或插入操作时，会获取排他锁。

3.意向共享锁（Intention Shared Lock，IS 锁）：当事务想要在表的某些部分获取共享锁时，首先在表级别获取意向共享锁。

4.意向排他锁（Intention Exclusive Lock，IX 锁）：当事务想要在表的某些部分获取排他锁时，首先在表级别获取意向排他锁。

5.记录锁（Record Lock）：锁定表中的某一行记录。

6.间隙锁（Gap Lock）：用于锁定一个范围，但不包含记录本身，主要用于防止幻读。

7.临键锁（Next-Key Lock）：它是记录锁和间隙锁的组合，既锁住记录，又锁住记录前面的间隙。

     这些锁的存在和协同工作，保证了 InnoDB 存储引擎在并发环境下的数据一致性和完整性。例如，在一个高并发的数据库系统中，多个事务同时对同一张表进行操作，通过合理地获取和释放各种锁，可以避免数据冲突和错误。

六、redis分布式和mysql实现的乐观锁有什么区别？

        Redis分布式锁和MySQL乐观锁的主要区别在于数据存储方式、‌事务处理、‌隔离性、‌持久性和一致性保证。‌

1.数据存储方式：‌

        Redis分布式锁是通过在内存中存储锁的状态来实现的，‌而MySQL乐观锁是基于关系型数据库的行级别锁机制，‌通过在数据表中添加版本号或时间戳来实现并发控制。‌

2.事务处理：‌

        Redis事务只能保证事务内指令可以不被干扰地在同一批次执行，‌但没有机制保证全部成功则提交，‌部分失败则回滚。‌MySQL事务支持强原子性，‌有Undo Log机制，‌支持回滚。‌

3.隔离性：‌

        MySQL提供多个事务并发执行的能力，‌有MVCC机制保证隔离性。‌Redis在单线程环境下执行事务，‌没有提供多事务并发执行的隔离性保证。‌

4.持久性：‌

        MySQL事务先写Undo Log，‌并有Redo Log的两阶段提交机制，‌可以保证持久性。‌        

        Redis只有RDB和AOF持久化策略，‌若事务成功执行且数据刚好被保存，‌则可以满足持久性要求。‌

5.一致性：‌

        MySQL保证数据库从一个合法状态转换成另一个合法状态的一致性。‌Redis只要执行不出错，‌可以保证一致性。‌

        综上所述，‌Redis分布式锁和MySQL乐观锁在设计理念、‌实现方式以及保证的属性上都有显著的区别，‌选择使用哪种锁机制取决于具体的应用场景和需求

七、什么是死锁？怎么解决死锁？

1.死锁

在MySQL中，死锁是指两个或多个事务在等待对⽅释放锁的情况下，导致所有事务都⽆法继续执 ⾏的现象。死锁通常发⽣在事务并发操作且相互锁定资源时。

2.死锁产生的必要条件：

1. 互斥条件：资源只能被一个进程使用。
2. 请求与保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但仍保持已有的资源。
3. 不可剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完之前，不能被其他进程强行夺走。
4. 循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链。

3.死锁检测

• 使⽤INFORMATION_SCHEMA: 可以通过查询 INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX 和 INFORMAT ION_SCHEMA.INNODB_LOCKS 这两个视图来检测事务和锁的状态。

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;

这些查询可以帮助你了解当前活跃的事务及其持有的锁信息。

• SHOW ENGINE INNODB STATUS: 这个命令可以显示InnoDB存储引擎的当前状态，包括锁 信息、事务状态等，有助于分析死锁情况。

SHOW ENGINE INNODB STATUS;

4.解决死锁的方法：

• 设置超时时间: 通过设置 innodb_lock_wait_timeout 参数，可以指定事务等待锁的超时时 间。超过这个时间后，事务将⾃动回滚。

SET GLOBAL innodb_lock_wait_timeout = 60;

• ⼿动⼲预: 通过查询 INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX 找到死锁的事务，然后⼿动杀死其中⼀ 个事务，以解除死锁。

SELECT trx_mysql_thread_id FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX WHERE trx_sta
te = 'LOCK WAIT';
KILL trx_mysql_thread_id;

• 调整事务的执⾏顺序: 改变事务中SQL语句的执⾏顺序，或者调整事务的⼤⼩和范围，可以避 免死锁的发⽣。
• 使⽤死锁检测⼯具: MySQL本身没有内置的死锁检测⼯具，但可以通过第三⽅⼯具或⾃定义脚 本来检测和处理死锁。
• 优化锁的使⽤: 尽量减少锁的持有时间，避免在事务中进⾏⻓时间的计算或等待操作。尽量使 ⽤低隔离级别的事务，以减少锁的使⽤。
• 使⽤悲观锁或乐观锁: 根据实际情况选择适合的锁策略。悲观锁适⽤于并发冲突较多的场景， 乐观锁适⽤于并发冲突较少的场景。

        通过以上⽅法，可以有效地检测和解决MySQL中的死锁问题，提⾼系统的稳定性和性能。

        例如，在一个数据库系统中，如果两个事务分别持有一部分数据的锁，并同时请求对方持有的锁，就可能导致死锁。可以通过合理的事务设计和资源分配策略来预防或解决死锁问题。

八、说说索引？底层是什么数据结构(索引的底层结构是什么)？为什么用B+树？为什么不用红黑树？

1.定义：索引是数据库的一种排序结构，用于加快数据的检索和查询速度。

2.索引的底层数据结构是B+树。

3.用B+树，不用红黑树做数据结构的原因：

• 磁盘访问:处理大量磁盘存储数据，B+树节点容纳键值对多，减少磁盘 I/0 次数。
• 数据组织:B+树数据记录存于叶子节点，连续存储便于范围查询和顺序访问。
• 高度平衡:B+树节点含更多子节点，高度低，查询效率高，红黑树结构调整多。
• 空间利用:B+树非叶子节点不存数据记录，空间利用率高。
• 并发控制:B+树更易支持并发操作，范围查询时易实现锁粒度控制。

综上，B+树在磁盘、数据组织、查询、空间和并发控制等方面更适合数据库索引，所以被 MySQL 选用。

九、B树和B+树的区别？为什么数据库索引使用了B+树？谈谈相对于B树的优点？

1.B树和B+树的区别

B树（B-Tree）和B+树（B+-Tree）是两种常用的数据结构，特别是在数据库和文件系统中用于实现索引。它们的主要区别：

（1）数据存储位置

• B树: 数据可以存储在非叶子节点和叶子节点中。每个节点包含一组键值对，这些键值对按顺序排列。
• B+树: 所有数据记录都存储在叶子节点中。非叶子节点仅包含键值，用于指导搜索路径。

（2）节点结构

• B树: 每个节点包含多个键值对和多个子节点指针。节点内的键值对和子节点指针数量之间存在一定的关系，以保持平衡。
• B+树: 每个非叶子节点包含多个键值和相同数量的子节点指针。叶子节点除了包含数据记录外，还包含指向相邻叶子节点的指针，形成一个链表。

（3）搜索性能

• B树: 搜索操作可能需要访问非叶子节点，搜索路径上的每个节点都需要比较和跳转。
• B+树: 搜索操作只需访问叶子节点。由于叶子节点形成一个链表，搜索过程中可以快速遍历所有键值。

（4）插入和删除操作

• B树: 插入和删除操作可能导致节点分裂或合并，维护树的平衡。
• B+树: 插入和删除操作仅影响叶子节点，非叶子节点仅需更新键值和指针信息。

（5） 应用场景

• B树: 适用于需要快速访问中间节点数据的场景，如文件系统中的目录结构。
• B+树: 适用于需要频繁搜索、插入和删除操作的场景，如数据库索引。由于所有数据都在叶子节点，B+树在范围查询和排序方面更具优势。

2.数据库索引使用 B+树的原因以及相对于 B 树的优点：

（1）磁盘读写代价更低：B+树的非叶子节点不存储数据，相同磁盘页可以容纳更多的关键字，降低了树的高度，减少了磁盘 I/O 次数。

（2）范围查询更高效：B+树的叶子节点通过链表相连，便于进行范围查询，而 B 树则不便于范围查询。

（3）数据存储更集中：B+树的所有数据都存储在叶子节点，方便进行数据的批量读取和写入。

（4）稳定性更高：B+树的插入和删除操作相对更稳定，对树的结构调整较小。

十、聚簇索引是什么？

        1.如果表设置了主键，则主键就是聚簇索引

        2.如果表没有主键，则会默认第一个NOT NULL，且唯一（UNIQUE）的列作为聚簇索引

        3.以上都没有，则会默认创建一个隐藏的row_id作为聚簇索引

        InnoDB的聚簇索引的叶子节点存储的是行记录（其实是页结构，一个页包含多行数据），InnoDB必须要有至少一个聚簇索引。
        由此可见，使用聚簇索引查询会很快，因为可以直接定位到行记录

十一、使用普通索引查询的过程？索引是怎么发挥作用的？

1.定义：普通索引也叫二级索引，除聚簇索引外的索引，即非聚簇索引。
InnoDB的普通索引叶子节点存储的是主键（聚簇索引）的值，而MyISAM的普通索引存储的是记录指针。

2.步骤：（这个过程叫做回表）

• 首先，数据库系统会在普通索引中查找与查询条件匹配的索引值。普通索引通常存储的是索引列的值以及对应的主键值。
• 找到匹配的索引值后，通过索引中存储的主键值，再去主键索引（如果有的话）中查找完整的行数据。

3.作用：

        （1）索引发挥作用的关键在于它能够大大减少数据库需要扫描的数据量。如果没有索引，数据库可能需要逐行扫描整个表来查找符合条件的数据，这是非常耗时的。而有了索引，就能够快速定位到可能包含符合条件数据的位置，从而提高查询效率。

       （2）(缺点)但需要注意的是，过多的索引会增加数据插入、更新和删除操作的开销，因为这些操作不仅要更新数据，还要维护相关的索引。所以，在设计数据库时，需要合理地创建索引，权衡查询性能和数据维护的成本。

十二、全文索引是什么？是什么结构？

1.定义：全文索引是一种特殊的索引类型，主要用于对文本类型的字段（如文章内容、评论等）进行快速搜索。

2.数据结构：它的结构通常基于倒排索引。倒排索引类似于一个字典，其中包含了单词（或称为词项）以及包含这些单词的文档列表。

十三、导致索引失效的情况？

1. 最佳左前缀法则
2. 主键插入顺序
3. 计算、函数导致索引失效
4. 类型转换导致索引失效
5. 范围条件右边的列索引失效
6. 不等于(!= 或者<>)索引失效
7. is null可以使用索引，is not null无法使用索引
8. like以通配符%开头索引失效
9. OR 前后存在非索引的列，索引失效
10. 数据库和表的字符集统一使用utf8mb4