事务
1.概念
事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么不做。在关系数据库中，一个事务是一条SQL语句、一组SQL语句或者整个程序。
2.ACID特性
事务具有以下4个特性：
- 原子性：一个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不做。
- 一致性：在事务开始之前或者完成之后，数据库的完整性都没有被破坏。如果事务被迫中断，逻辑上就会发生错误，数据库就处于不一致状态。
- 隔离性：防止多个事务并发执行由于交叉执行导致数据不一致。
- 持久性：事务一旦提交，他对数据库的改变应该是永久性的，即使系统故障也不会丢失。
3.MySQL事务
MySQL命令行默认自动提交事务，显式开启事务使用BEGIN或者START TRANSACTION或者执行SET AUTOCOMMIT=0禁止当前会话的自动提交。
事务控制语句有：
- BEGIN或者START TRANSACTION：显式开启一个事务
- COMMIT：提交事务到数据库
- ROLLBACK：结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改
数据库恢复
1.故障分类
数据库系统可能会发生各种故障；
- 事务内部故障
- 系统故障
- 介质故障
- 计算机病毒
2.恢复技术
- 数据转储
- 登记日志文件
数据库并发控制
为了保证事务的隔离性和一致性，数据库管理系统需要对并发操作进行正确的调度。
1.数据不一致性
- 丢失修改：两个事务修改同一数据，其中一个事务破坏了另一个事务的修改。
- 不可重复读：一个事务读取数据，另一个事务更新数据，导致第一个事务无法再现前一次读的数据。
- 读脏数据：一个事务修改数据并写回磁盘，另一个事务读取数据；第一个事务由于其他原因被撤销，导致第二个事务读到的数据与数据库中的数据不一致。
产生上述不一致性的原因是并发操作破坏了事务的隔离性，并发控制就是为了保证隔离性，从而避免数据的不一致性。
2.并发控制技术
主要技术有：
- 封锁
- 时间戳
- 乐观控制法
- 多版本并发控制
这里主要解释封锁技术，基本的封锁分为排他锁（写锁、X锁）和共享锁（读锁、S锁）。封锁协议如下：
- 一级封锁协议
- 事务在修改数据前必须先加X锁，直到事务结束（COMMIT或者ROLLBACK）才释放。
- 防止丢失修改
- 二级封锁协议
- 在一级封锁协议的基础上增加事务读取数据前先加S锁，读完立即释放S锁。
- 防止丢失修改，防止读脏数据
- 三级封锁协议
- 在一级封锁协议的基础上增加事务读取数据前先加S锁，直到事务结束才释放。
- 防止丢失修改，防止读脏数据，防止不可重复读
数据库的锁机制
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为了保证数据库的完整性和一致性，数据库系统采用锁来实现事务的隔离性。
根据锁的对象分为表级锁（并发少，以查询为主）和行级锁（并发高）。根据锁的类型分为以下几种：
1.悲观锁
悲观地认为并发总会产生问题，所以在事务开始读取数据时就对数据加锁，直到事务提交或者回滚才允许其他事务读取数据。
- 共享锁
- 用于读取数据，允许其他事务读取它锁定地资源，但是不允许其他事务修改
- 事务执行select语句时，使用共享锁锁定要查询的数据
- 具有良好的并发性能，数据被加共享锁后，还可以加共享锁或更新锁
- 独占锁
- 用于修改数据，不允许其他事务读取或者修改它锁定的资源
- 事务执行insert、update、delete语句时，使用独占锁锁定数据
- 并发性能差，只能允许一个事务进行读取和修改，其他事务需要等待该事务结束才能加其他锁
- 更新锁
- 用于锁定将要被修改的数据
- 事务执行update语句时，数据库系统先分配更新锁，读取完数据后再升级为独占锁进行修改。（如果先分配共享锁，读取完再升级为独占锁，有可能产生死锁 -> 两个事务都等待另一个事务释放共享锁）
- 允许在更新锁上加共享锁，但是一个资源最多加一个更新锁，然后升级为独占锁，避免死锁
2.乐观锁
乐观地认为并发不一定会产生问题，所以在事务处理完数据提交时才检查数据是否被修改过，如果修改过，则更新失败。
乐观锁与数据库锁机制无关，其实现策略为：
- 设置版本字段：事务更新后其值加一，每当事务提交时检查其值与更新前是否一致
- 添加时间戳字段（timestamp类型）：每当事务提交时检查和更新前的时间戳是否一致
数据库索引
1.索引实现原理
- 数据库索引是数据库管理系统中的一个排序的数据结构（通常是B树或者B+树），以实现快速查找数据。
- 在表的某一列上创建索引，即将这一列的数据复制出来，生成非聚集索引（平衡树）。当按某个值查找时，先从非聚集索引中查找此值对应的主键，然后在按照主键值在聚集索引中查找数据。（或者在复合索引中直接查找到需要的数据）
- 在表中添加主键，则表在磁盘中的存储结构由整齐排列变为平衡树结构，整个表也就变成了聚集索引。所以一个表只能有一个主键，一个聚集索引。
2.设置索引代价
设置索引会占用物理空间，在插入和修改数据时维护索引也需要花费较多时间。