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MySQL 高頻面試題,硬 gang 面試官

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使用B+樹。

這個問題,可以在腦子裡面先思考一下,如果讓你來設計資料庫的索引,你會怎麼設計?

我們還是用Why?What?How?三步法來看這個問題。

為什麼會需要索引?索引是什麼?索引怎麼用的?

再思考為什麼需要B+樹?B+樹是什麼?B+樹怎麼用?

答:大部分程式主要的功能都是對資料的處理,寫入、查詢、轉化、輸出。最形象的比喻就是樹和内容和目錄的關系,目錄就是索引,我們根據目錄能快速拿到想要内容的頁碼。

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為什麼是B+樹,有這個幾個理由:

如果是用AVL平衡二叉樹,樹高度太高,索引查詢需要通路磁盤,每次通路以節點為機關進行磁盤I/O ,需要盡量減少資料讀取的I/O操作,是以樹高度一定不能太高,存儲千萬級别的資料,實踐中 B+ 樹的高度也就 4或者5。

B+樹經常用來比較的是B樹,B+樹相比B樹有個很大的特點是B+樹所有關鍵字都出現在葉子結點的連結清單中(稠密索引),且連結清單中的關鍵字恰好是有序的,對于範圍查找,比如15~50,B樹需要中序周遊二叉樹,但是B+樹直接在葉子節點順序通路就可以了。

首先說明一點:

最左字首比對原則:在MySQL建立聯合索引時會遵守最左字首比對原則,即最左優先,在檢索資料時從聯合索引的最左邊開始比對。

打個比方,我們有張student 表,我們根據學院編号+班級建立了一個聯合索引 index_magor_class(magor,class), 這個索引由二個字段組成。

索引的底層是一顆B+樹,那麼聯合索引的底層也就是一顆B+樹,隻不過聯合索引的B+樹節點中存儲的是逗号分隔的多個值。

舉例:建立一個 index_magor_class(magor,class) 的聯合索引,那麼它的索引樹就是下圖的樣子。

它是先根據magor排序,再根據class排序,如果索引後面還有字段,繼續以此類推。

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我們查詢的where 條件如果隻傳入了班級,是走不到聯合索引的,但是如果隻傳了學院編号,是可能會走到聯合索引的。(為什麼說可能,MYSQL的執行計劃和查詢的實際執行過程并不完全吻合,比如你資料庫資料量很少,可能直接全量周遊速度更快,就不走索引了)

1、利用覆寫索引來進行查詢操作,來避免回表操作。

說明:如果一本書需要知道第11章是什麼标題,會翻開第11章對應的那一頁嗎?目錄浏覽一下就好,這個目錄就是起到覆寫索引的作用。

什麼意思,比如你主鍵索引是學号,你寫select 語句的時候,直接select 學号 from table 就可以了,不用select 其他字段,一般除非非常有必要,盡量按需select 字段,少用或不用 select, 不然還需要回表。

這裡我解釋一下回表,比如我們表主鍵索引是學号,另外我們還根據手機号也建了索引,如果我們where 條件是手機号,分二種情況:

正例:IDB能夠建立索引的種類分為【主鍵索引、唯一索引、普通索引】,而覆寫索引是一種查詢的一種效果,用explain的結果,extra列會出現:using index.

如果我們select 擷取的字段是學号,直接在手機号的索引表就能擷取到資料,不需要回表;

如果我們select 的時候還有其他字段,我們查詢的時候流程是這樣的,先根據手機号查到學号,再根據學号去主鍵索引表查詢資料,這個過程叫回表。

2、業務上具有唯一特性的字段,即使是組合字段,也建議建成唯一索引。說明:不要以為唯一索引影響了insert速度,這個速度損耗可以忽略,但提高查找速度是明顯的;另外,即使在應用層做了非常完善的校驗和控制,隻要沒有唯一索引,根據墨菲定律,必然有髒資料産生。

3、超過三個表禁止join。需要join的字段,資料類型保持絕對一緻;多表關聯查詢時,保證被關聯的字段需要有索引。說明:即使雙表join也要注意表索引、SQL性能。

4、在varchar字段上建立索引時,必須指定索引長度,沒必要對全字段建立索引,根據實際文本區分度決定索引長度。說明:索引的長度與區分度是一對沖突體,一般對字元串類型資料,長度為20的索引,區分度會高達90%以上,可以使用count(distinct left(列名, 索引長度))/count(*)的區分度來确定。

5、頁面搜尋嚴禁左模糊或者全模糊,如果需要請走搜尋引擎來解決。說明:索引檔案具有B-Tree的最左字首比對特性,如果左邊的值未确定,那麼無法使用此索引。

6、SQL性能優化的目标:至少要達到 range 級别,要求是ref級别,如果可以是const最好。說明:

1)const 單表中最多隻有一個比對行(主鍵或者唯一索引),在優化階段即可讀取到資料。

2)ref 指的是使用普通的索引。(normal index)

3)range 對索引進行範圍檢索。反例:explain表的結果,type=index,索引實體檔案全掃描,速度非常慢,這個index級别比較range還低,與全表掃描是小巫見大巫。

7、建組合索引的時候,區分度最高的在最左邊。正例:如果where a=? and b=? ,a列的幾乎接近于唯一值,那麼隻需要單建idx_a索引即可。說明:存在非等号和等号混合判斷條件時,在建索引時,請把等号條件的列前置。如:where c>? and d=? 那麼即使c的區分度更高,也必須把d放在索引的最前列,即建立組合索引idx_d_c。

8、防止因字段類型不同造成的隐式轉換,導緻索引失效。

一級緩存 Mybatis的一級緩存是指SQLSession,一級緩存的作用域是SQlSession, Mabits預設開啟一級緩存。在同一個SqlSession中,執行相同的SQL查詢時;第一次會去查詢資料庫,并寫在緩存中,第二次會直接從緩存中取。當執行SQL時候兩次查詢中間發生了增删改的操作,則SQLSession的緩存會被清空。每次查詢會先去緩存中找,如果找不到,再去資料庫查詢,然後把結果寫到緩存中。Mybatis的内部緩存使用一個HashMap,key為hashcode+statementId+sql語句。Value為查詢出來的結果集映射成的java對象。SqlSession執行insert、update、delete等操作commit後會清空該SQLSession緩存。

二級緩存 二級緩存是 mapper級别的,Mybatis預設是沒有開啟二級緩存的。第一次調用mapper下的SQL去查詢使用者的資訊,查詢到的資訊會存放在該mapper對應的二級緩存區域。第二次調用namespace下的mapper映射檔案中,相同的sql去查詢使用者資訊,會去對應的二級緩存内取結果。

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Master 資料庫隻要發生變化,立馬記錄到Binary log 日志檔案中

Slave資料庫啟動一個I/O thread連接配接Master資料庫,請求Master變化的二進制日志

Slave I/O擷取到的二進制日志,儲存到自己的Relay log 日志檔案中。

Slave 有一個 SQL thread定時檢查Realy log是否變化,變化那麼就更新資料

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Why?:

當一張表的資料達到幾千萬時,你查詢一次所花的時間會變多,如果有聯合查詢的話,我想有可能會死在那兒了。分表的目的就在于此,減小資料庫的負擔,縮短查詢時間。

mysql中有一種機制是表鎖定和行鎖定,是為了保證資料的完整性。表鎖定表示你們都不能對這張表進行操作,必須等我對表操作完才行。行鎖定也一樣,别的sql必須等我對這條資料操作完了,才能對這條資料進行操作。

When?(什麼時候需要分表?):

單表行數超過500萬行或者單表容量超過2GB,才推薦進行分庫分表。說明:如果預計三年後的資料量根本達不到這個級别,請不要在建立表時就分庫分表。

反例:某業務三年總資料量才2萬行,卻分成1024張表,問:你為什麼這麼設計?答:分1024張表,不是标配嗎?

How?(分庫分表有幾種政策):

垂直拆分 or 水準拆分

拆分中間件,詳細可以參考:

Sharding-sphere,前身是sharding-jdbc;當當的分庫分表中間件

TDDL:jar,Taobao Distribute Data Layer;

Mycat:中間件。

注:工具的利弊,請自行調研,官網和社群優先。

按照userId緯度拆分,安琪拉見過的常見的有,根據 userId % 64 取模拆0~63編号的64張表,

固定位拆,取userId 指定二位,例如倒數2,3位組成00~99 一共100張表的,百庫表表。

hash: userId hash一下,然後 % 表數;

Range: 另外還有按照userId 指定範圍拆的,0-1千萬一張表,這種用的比較少,容易産生熱點。

把不同業務域的表拆成不同庫,例如訂單相關表、使用者資訊相關表、營銷相關表分開在不同庫;

把大字段獨立存儲到一張表中

把不常用的字段單獨拿出來存儲到一張表

和回表邏輯一樣,單獨建一個電話号碼索引表,存放電話号碼和userId,查詢時先根據電話号碼查詢userId,然後再根據userId查詢資料。

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