MySQL 21道高频面试题及其解析

Posted 2020-11-27

Q1：MySQL主要有哪些存储引擎，分别适合哪些应用场景？

答：主要有①MyISAM，是5.5版本之前的默认存储引擎，支持表级锁，不支持事务和外键，并发效率较低，读取数据快，更新数据慢。适合以读操作为主，并且对并发性要求较低的应用。②InnoDB，mysql目前的默认存储引擎，支持行级锁、事务和外键，并发效率好。适合对事务的完整性和并发性、数据的准确性要求比较高，增删操作多的应用。③Memory，所有的数据都保存在内存中，访问速度快，一旦服务关闭数据将丢失。适合更新不太频繁的数据量小的表用来快速得到访问结果。④Archive、Federated等。

Q2：索引是什么？

答：MySQL官方对索引的定义为：索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构（有序）。在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用（指向）数据， 这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

Q3：索引的优缺点有哪些？

答：①优势：提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本。通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU的消耗。②劣势：实际上索引也是一张表，该表中保存了主键与索引字段，并指向实体类的记录，所以索引列也是要占用空间的。 虽然索引大大提高了查询效率，同时却也降低更新表的速度，如对表进行INSERT、UPDATE、DELETE。因为更新表时，MySQL 不仅要保存数据，还要保存一下索引文件每次更新添加了索引列的字段，都会调整因为更新所带来的键值变化后的索引信息。

Q4：MySQL支持哪几种索引？

答：①BTREE 索引 ： 最常见的索引类型，大部分索引都支持 B 树索引。②HASH 索引：只有Memory引擎支持 ， 使用场景简单 。③R-tree 索引（空间索引）：空间索引是MyISAM引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少，不做特别介绍。④Full-text （全文索引） ：全文索引也是MyISAM的一个特殊索引类型，主要用于全文索引，InnoDB从Mysql5.6版本开始支持全文索引。

Q5：B+树是什么和B树有什么区别？

答：①BTree又叫多路平衡搜索树，一颗m叉的BTree特性如下： 树中每个节点最多包含m个孩子。 除根节点与叶子节点外，每个节点至少有[ceil(m/2)]个孩子。若根节点不是叶子节点，则至少有两个孩子。所有的叶子节点都在同一层。每个非叶子节点由n个key与n+1个指针组成，其中[ceil(m/2)-1] <= n <= m-1。②B+Tree为BTree的变种，B+Tree与BTree的区别为： n叉B+Tree最多含有n个key，而BTree最多含有n-1个key。 B+Tree的叶子节点保存所有的key信息，依key大小顺序排列。所有的非叶子节点都可以看作是key的索引部分。③由于B+Tree只有叶子节点保存key信息，查询任何key都要从root走到叶子。所以B+Tree的查询效率更加稳定。

Q6：MySQL的索引对B+树做了哪些优化？

答：MySql索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能。

Q7：索引有哪些分类？

答：①单值索引 ：即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引。②唯一索引 ：索引列的值必须唯一，但允许有空值。③复合索引 ：即一个索引包含多个列。

Q8：数据库的索引创建有哪些设计原则？

答：①对查询频次较高，数据量较大的表创建索引。②限制索引数量：对于增删改操作较多的表，如果索引过多将需要很高的维护代价，降低操作效率，增加操作耗时。③利用最左前缀：如果索引字段值过长，会降低索引的执行效率。④删除不常用索引。⑤使用唯一索引，区分度越高，效率越高。⑤使用短索引，如果索引值很长则占用磁盘变大，会影响效。⑥为常作为查询条件、经常需要排序、分组和联合操作的字段建立索引。⑦尽量扩展现有索引，联合索引的效率高于多个独立索引。

Q9：索引在什么情况下会失效?

答：①复合索引未使用最左列索引时或跳跃使用时失效，例如以name，age和sex字段建立索引，只使用age和sex或只使用name和sex时索引失效。②在索引上进行运算或函数操作时索引失效。③数字字符没有加单引号索引失效，因为MySQL查询优化器会自动进行类型转换。④LIKE以%开头的查询索引失效，%在前时执行计划更倾向于使用全表扫描。⑤OR的前后没有同时使用索引时索引失效。⑥当全表扫描比使用索引速度更快时会使用全表扫描。

Q10：简述数据库三大范式

答：①第一范式：如果每列都是不可再分的最小数据单元，则满足第一范式。例如address：中国北京可拆分为两列，countyr：中国，city：北京。②第二范式：在第一范式的基础上，规定表中的非主键列不存在对主键的部分依赖，即第二范式要求每个表只描述一件事情。例如订单表：订单编号、产品编号、订单日期、产品价格可拆分为订单表：订单编号、订单日期和产品表：产品编号、产品价格。③第三范式：满足第一和第二范式，并且表中的列不存在对非主键列的传递依赖。例如订单表：订单编号、订单日期、用户编号、用户姓名可优化为订单表：订单编号、订单日期、用户姓名。

Q11：MySQL数据库的隔离级别有哪些？分别有什么特点？

答：①未提交读，一个事务会读取到另一个事务没有提交的数据，存在脏读、不可重复读、幻读的问题。②已提交读，一个事务可以读取到另一个事务已经提交的数据，解决了幻读的问题，存在不可重复读、幻读的问题。③可重复读，MySQL默认的隔离级别，在一次事务中读取同一个数据结果是一样的，解决了不可重复读的问题，存在幻读问题。④可串行化，每次读都需要获得表级共享锁，读写互相阻塞，效率低，解决了幻读问题。

Q12：读取数据库时可能出现哪些问题？

答：①脏读，一个事务中会读取到另一个事务中还没有提交的数据，如果另一事务最终回滚了数据，那么所读取到的数据就是无效的。②不可重复读，一个事务中可以读取到另一个事务中已经提交的数据，在同一次事务中对同一数据读取的结果可能不同。③幻读，一个事务在读取数据时，当另一个事务在表中插入了一些新数据时再次读取表时会多出几行，如同出现了幻觉。

Q13：简述事务的ACID属性

答：①Atomicity表示原子性，事务中的所有操作都是不可分割的原子单位，要么全部成功，要么全部失败。②Consistency表示一致性，无论正常执行还是异常退出，事务执行前后数据的完整性必须保持一致，比如转账前后双方的总金额是不变的。③Isolation表示隔离性，并发操作中不同事务是互相隔离的，之间不会互相影响。④Durability表示持久性，事务操作完成后数据就会被持久化修改到永久存储中。

Q14：简述主从复制的基本原理

答：①主从复制是指一台服务器充当主数据库服务器，另外一台或多台服务器充当从数据库服务器，主服务器中的数据自动复制到从服务器中。对于多级复制，数据库服务器既可充当主机也可充当从机。②MySQL主从复制的基础是主服务器对数据库修改二进制记录，从服务器通过主服务器的二进制日志自动执行更新。

Q15：MySQL有哪些锁？

答：①按操作类型可以分为读锁（共享锁S）和写锁（排它锁X）。读锁：对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。写锁：当前操作没有完成之前，会阻塞其他读锁和写锁。②按操作粒度分为行锁、表锁、页锁。行锁指对某行数据加锁，是一种排它锁。表锁指对当前操作的整张表加锁，实现简单，资源消耗较少。③页锁的锁定粒度介于行锁和表锁之间，一次锁定相邻的一组记录。

Q16：视图是什么？和普通的表有什么区别？

答：①视图（View）是一种虚拟存在的表。视图并不在数据库中实际存在，行和列数据来自定义视图的查询中使用的表，并且是在使用视图时动态生成的。通俗的讲，视图就是一条SELECT语句执行后返回的结果集。所以我们在创建视图的时候，主要的工作就落在创建这条SQL查询语句上。②视图相对于普通的表的优势主要包括以下几项：简单：使用视图的用户完全不需要关心后面对应的表的结构、关联条件和筛选条件，对用户来说已经是过滤好的复合条件的结果集。安全：使用视图的用户只能访问他们被允许查询的结果集，对表的权限管理并不能限制到某个行某个列，但是通过视图就可以简单的实现。数据独立：一旦视图的结构确定了，可以屏蔽表结构变化对用户的影响，源表增加列对视图没有影响；源表修改列名，则可以通过修改视图来解决，不会造成对访问者的影响。

Q17：存储过程和函数是什么？有什么区别？

答：①存储过程和函数是 事先经过编译并存储在数据库中的一段 SQL 语句的集合，调用存储过程和函数可以简化应用开发人员的很多工作，减少数据在数据库和应用服务器之间的传输，对于提高数据处理的效率是有好处的。 ②两者的区别在于函数必须有返回值，而存储过程没有返回值。

Q18：触发器是什么？

答：①触发器是与表有关的数据库对象，指在 insert/update/delete 之前或之后，触发并执行触发器中定义的SQL语句集合。触发器的这种特性可以协助应用在数据库端确保数据的完整性 , 日志记录 , 数据校验等操作 。②使用别名 OLD 和 NEW 来引用触发器中发生变化的记录内容，这与其他的数据库是相似的。现在触发器还只支持行级触发，不支持语句级触发。

Q19：了解MySQL的体系结构吗？

答：① 连接层：最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于 TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。②服务层：第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等， 最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。③ 引擎层：存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。④存储层：数据存储层， 主要是将数据存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

Q20：存储引擎应当怎样进行选择？

答：①在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。以下是几种常用的存储引擎的使用环境。②InnoDB : 是Mysql的默认存储引擎，用于事务处理应用程序，支持外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询意外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。InnoDB存储引擎除了有效的降低由于删除和更新导致的锁定， 还可以确保事务的完整提交和回滚，对于类似于计费系统或者财务系统等对数据准确性要求比较高的系统，InnoDB是最合适的选择。③MyISAM ： 如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。④MEMORY：将所有数据保存在RAM中，在需要快速定位记录和其他类似数据环境下，可以提供几块的访问。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，其次是要确保表的数据可以恢复，数据库异常终止后表中的数据是可以恢复的。MEMORY表通常用于更新不太频繁的小表，用以快速得到访问结果。⑤MERGE：用于将一系列等同的MyISAM表以逻辑方式组合在一起，并作为一个对象引用他们。MERGE表的优点在于可以突破对单个MyISAM表的大小限制，并且通过将不同的表分布在多个磁盘上，可以有效的改善MERGE表的访问效率。这对于存储诸如数据仓储等VLDB环境十分合适。

Q21：优化SQL的步骤了解吗？

答：
①查看SQL执行频率。
②定位低效率执行SQL。可以通过以下两种方式：慢查询日志 : 通过慢查询日志定位那些执行效率较低的 SQL 语句。show processlist : 慢查询日志在查询结束以后才记录，所以在应用反映执行效率出现问题的时候查询慢查询日志并不能定位问题，可以使用show processlist命令查看当前MySQL在进行的线程，包括线程的状态、是否锁表等，可以实时地查看 SQL 的执行情况，同时对一些锁表操作进行优化。
③通过以上步骤查询到效率低的 SQL 语句后，可以通过 EXPLAIN或者 DESC命令获取 MySQL如何执行 SELECT 语句的信息，包括在 SELECT 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。
④Mysql从5.0.37版本开始增加了对 show profiles 和 show profile 语句的支持。show profiles 能够在做SQL优化时帮助我们了解时间都耗费到哪里了。⑤MySQL5.6提供了对SQL的跟踪trace, 通过trace文件能够进一步了解为什么优化器选择A计划, 而不是选择B计划。打开trace ， 设置格式为 JSON，并设置trace最大能够使用的内存大小，避免解析过程中因为默认内存过小而不能够完整展示。

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