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1. 一条 SQL 语句在数据库框架中的执行流程 连接数据库 客户端应用程序通过数据库连接池或者直接建立数据库连接连接到数据库服务器。 SQL解析 数据库服务器接收到客户端发送的SQL语句后首先进行SQL解析包括语法分析、语义分析等确保SQL语句的正确性和合法性。 查询优化 解析完成后数据库服务器将对SQL语句进行查询优化。优化器会根据查询的复杂度、表的大小、索引情况等因素选择最优的执行计划。 执行查询计划 优化器生成可执行的查询计划后数据库服务器会按照该计划执行查询操作。这包括从磁盘或者内存中读取数据、执行过滤条件、执行排序、执行聚合等操作。 返回结果 当数据库服务器执行完查询操作后将结果返回给客户端应用程序。如果是查询语句返回的结果是查询的结果集如果是更新语句返回的结果可能是受影响的行数或者执行状态等。 断开连接 客户端应用程序处理完结果后断开与数据库服务器的连接释放资源。
2. 数据库的三范式是什么 第一范式1NF 要求有主键并且要求每一个字段原子性不可再分。 第二范式2NF 要求所有非主键字段完全依赖主键不能产生部分依赖。 第三范式3NF 所有非主键字段和主键字段之间不能产生传递依赖。
3. char 和 varchar 的区别 char char 是一种固定长度的字符类型它用于存储固定长度的字符串。当定义一个char(n)类型的列时该列将始终占用固定长度的存储空间无论实际存储的字符串长度是否达到指定的长度 n。如果存储的字符串长度小于指定的长度 n则系统会使用空格来填充保证占用的存储空间达到指定的长度。 varchar varchar 是一种可变长度的字符类型它用于存储可变长度的字符串。当定义一个varchar(n)类型的列时该列占用的存储空间取决于实际存储的字符串长度而不是固定的。与char不同varchar存储的实际字符串长度不会被填充而是根据实际需要动态分配存储空间。
主要区别总结如下
char存储固定长度的字符串varchar存储可变长度的字符串。char占用的存储空间固定不受实际字符串长度影响而varchar占用的存储空间取决于实际字符串长度。在存储大量短字符串或者长度差异较大的情况下varchar通常比char更节省存储空间。在执行检索、排序和比较等操作时由于char的存储长度固定可能会更快但在存储空间方面varchar更灵活。
4. varchar(10) 和 varchar(20) 的区别
varchar(10) 和 varchar(20) 的区别在于能够存储的字符串的最大长度 varchar(10) varchar(10) 表示该列可以存储最多10个字符的可变长度字符串。如果插入的字符串长度超过10个字符数据库会截断超出部分只存储前10个字符。如果插入的字符串长度不超过10个字符则数据库会完整地存储该字符串不会填充多余的空格。 varchar(20) varchar(20) 表示该列可以存储最多20个字符的可变长度字符串。如果插入的字符串长度超过20个字符数据库会截断超出部分只存储前20个字符。如果插入的字符串长度不超过20个字符则数据库会完整地存储该字符串不会填充多余的空格。
varchar(n) 中的 n 表示该列可以存储的字符串的最大长度超过最大长度的部分会被截断而不会抛出错误。不同的 varchar(n) 之间的区别在于允许存储的最大长度不同。
5. 索引的底层使用的是什么数据结构
索引在关系型数据库中通常使用B树B-tree或者B树B tree作为底层数据结构。 B树 B树是一种多路搜索树通常用于数据库索引中。它具有以下特点 每个节点可以包含多个子节点通常称为分支节点。每个节点中的关键字都按照顺序排列并且与其对应的子节点之间有序地分割关键字空间。所有叶子节点都位于相同的深度形成一个平衡的树结构。 B树的特点使得它适用于在磁盘上存储索引数据因为它能够最小化磁盘I/O次数。 B树 B树是在B树基础上进行改进的一种数据结构。与B树相比B树具有以下特点 所有关键字都存储在叶子节点上非叶子节点只包含关键字的索引信息。叶子节点之间通过指针连接形成链表方便范围查询。非叶子节点的关键字范围覆盖其子节点的关键字范围。 B树的特点使得它在数据库索引中更为常见因为它具有更好的顺序访问性能和更高的存储效率。
6. 聚簇索引
聚簇索引Clustered Index是一种特殊类型的索引它对数据库表中的数据行进行排序并且将数据存储在索引的叶子节点中而不是在独立的数据页中。换句话说聚簇索引决定了数据在磁盘上的物理存储顺序因此表中的数据行实际上是按照聚簇索引的顺序排列的。
聚簇索引的特点包括 物理排序数据行按照聚簇索引的顺序存储在磁盘上这使得范围查询和顺序扫描的性能得到了显著的提升。 唯一性由于聚簇索引决定了数据行的物理存储顺序因此每个表只能有一个聚簇索引。如果表上已经存在了聚簇索引则该表的主键约束将自动成为聚簇索引。 覆盖查询如果查询的列恰好是聚簇索引中的列那么数据库可以直接从聚簇索引中读取数据而不需要再额外访问数据行。这种情况下称为覆盖查询可以减少I/O开销。 索引维护代价由于聚簇索引决定了数据的物理存储顺序因此插入、删除、更新等操作都可能导致数据行的物理重新排序从而增加了维护索引的代价。
7. 谈谈你对哈希索引的理解
哈希索引Hash Index是一种在关系型数据库中常见的索引类型它通过哈希函数将索引键值映射到索引表中的存储位置从而加速对索引列的查找操作。哈希索引的主要特点包括 快速查找哈希索引通过哈希函数直接计算索引键值在索引表中的存储位置因此可以快速定位到目标数据实现常数时间复杂度的查询操作。 适用于等值查询哈希索引适用于等值查询即通过索引键值精确匹配目标数据。对于等值查询哈希索引通常具有较高的查询性能。 不支持范围查询由于哈希函数的特性哈希索引不支持范围查询无法直接进行大于、小于或区间查询等操作。 冲突处理由于哈希函数的映射可能会导致多个不同的键值映射到同一个存储位置即发生哈希冲突。为了处理冲突通常使用开放地址法、链地址法等技术。 数据分布均匀性哈希索引的性能受到哈希函数的影响良好的哈希函数可以使数据分布均匀减少冲突的发生提高索引的效率。 适用场景哈希索引适用于等值查询频繁且数据分布均匀的场景例如主键、唯一键等。但对于范围查询频繁的情况哈希索引的性能可能不如B树或B树索引。
8. 谈谈你对覆盖索引的认识
覆盖索引Covering Index是一种索引优化技术它通过创建包含查询所需的所有列的索引从而避免了查询需要额外访问数据行的情况减少了I/O开销提高了查询性能。具体而言覆盖索引具有以下特点 减少数据访问覆盖索引包含了查询所需的所有列因此当数据库执行查询时可以直接从索引中获取查询所需的数据而不需要额外访问数据行。这可以减少磁盘I/O次数和数据缓存的使用提高了查询性能。 减少索引扫描对于覆盖索引来说数据库可以直接从索引中获取查询结果而不需要进行全表扫描或者索引扫描。这可以大大减少查询的时间复杂度特别是对于大型表或者复杂查询的情况。 适用范围覆盖索引通常适用于查询中只涉及到索引列和查询列的情况。如果查询中需要获取的列都包含在索引中那么数据库可以直接使用覆盖索引来满足查询需求而不需要额外访问数据行。 提高性能由于覆盖索引可以减少数据访问和索引扫描因此可以显著提高查询性能特别是对于频繁执行的查询或者对性能要求较高的场景。 索引设计为了使用覆盖索引需要合理设计索引确保索引包含了查询所需的所有列并且避免创建过多的冗余索引。合理设计和使用覆盖索引可以优化数据库的查询性能和系统的整体性能。
9. 谈谈你对最左前缀原则的理解
最左前缀原则Leftmost Prefix Rule是指在多列索引中如果查询条件只涉及到了索引的最左边的一部分列那么数据库可以有效地使用这个多列索引。具体而言最左前缀原则具有以下几个关键点 索引最左边的列在一个多列索引中最左边的列指的是索引中排在最前面的那一列。 最左前缀匹配如果查询条件只涉及到了多列索引的最左边的一部分列那么数据库可以利用这个索引即使索引包含了更多的列。这种匹配方式被称为最左前缀匹配。 索引的选择如果查询条件不符合最左前缀原则即查询涉及到了索引中不是最左边的列那么数据库可能无法有效地使用这个索引。在这种情况下数据库可能选择不使用索引而是进行全表扫描或者其他索引。 适用范围最左前缀原则通常适用于联合索引Composite Index的情况即包含多个列的索引。在联合索引中如果查询条件只涉及到了索引的最左边的列那么数据库可以使用这个索引来加速查询操作。
10. 怎么知道创建的索引有没有被使用到或者说怎么才可以知道这条语句运行很慢的原因?
要知道创建的索引是否被查询语句使用到以及找出语句运行缓慢的原因可以通过以下几种方法进行分析 执行计划分析 使用数据库管理系统提供的执行计划工具如EXPLAIN命令可以查看查询语句的执行计划。执行计划会显示查询优化器选择的索引、访问方式以及是否使用了索引。如果执行计划中显示使用了索引说明该索引被查询语句使用到了。 索引统计信息 查询数据库系统的索引统计信息查看创建的索引的使用情况。大多数数据库系统都提供了系统视图或者系统表用于查看索引的使用统计信息例如MySQL中的SHOW INDEX命令或者information_schema系统表。 监控工具 使用数据库性能监控工具来监控查询的执行情况和索引的使用情况。这些监控工具通常会提供详细的性能指标和分析报告帮助识别查询性能问题和索引使用情况。 慢查询日志 启用数据库系统的慢查询日志功能记录执行时间超过阈值的查询语句。通过分析慢查询日志可以找出执行时间较长的查询语句进而分析其执行计划和索引使用情况。 数据库性能优化工具 使用专门的数据库性能优化工具进行性能分析和调优。这些工具可以自动分析查询的执行计划、索引使用情况、查询语句的性能瓶颈等并提供优化建议和调优方案。
