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一、索引

1.1 概念

1.2 作用

1.3 使用场景

1.4 使用

1.5 案例

二、索引背后的数据结构

2.1 B-树（B树）

2.2 B+树（MySQL背后数据结构）

三、事务

3.1 为什么使用事务

3.2 事务的概念

3.3 使用

3.4并发执行事务产生的问题

3.4.1脏读问题

3.4.2不可重复读

3.4.3幻读

3.4.4隔离级别

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一、索引

1.1 概念

索引是一种特殊的文件，包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引，并指定索引的类型，各类索引有各自的数据结构实现。

1.2 作用

• 数据库中的表、数据、索引之间的关系，类似于书架上的图书、书籍内容和书籍目录的关系。
• 索引所起的作用类似书籍目录，可用于快速定位、检索数据。
• 索引对于提高数据库的性能有很大的帮助。

1.3 使用场景

要考虑对数据库表的某列或某几列创建索引，需要考虑以下几点：

• 数据量较大，且经常对这些列进行条件查询。
• 该数据库表的插入操作，及对这些列的修改操作频率较低。
• 索引会占用额外的磁盘空间。

满足以上条件时，考虑对表中的这些字段创建索引，以提高查询效率。反之，如果非条件查询列，或经常做插入、修改操作，或磁盘空间不足时，不考虑创建索引。 

1.4 使用

创建主键约束（PRIMARY KEY）、唯一约束（UNIQUE）、外键约束（FOREIGN KEY）时，会自动创建对应列的索引。

• 查看索引

show index from 表名;

• 创建索引

对于非主键、非唯一约束、非外键的字段，可以创建普通索引

create index 索引名 on 表名(字段名);

• 删除索引

drop index 索引名 on 表名;

1.5 案例

-- 创建用户表
DROP TABLE IF EXISTS test_user;
CREATE TABLE test_user (
    id_number INT,
    name VARCHAR(20) comment '姓名',
    age INT comment '年龄',
    create_time timestamp comment '创建日期'
);

-- 构建一个8000000条记录的数据
-- 构建的海量表数据需要有差异性，所以使用存储过程来创建， 拷贝下面代码就可以了，暂时不用理解
-- 产生名字
drop function if exists rand_name;
delimiter $$
create function rand_name(n INT, l INT)
returns varchar(255)
begin
    declare return_str varchar(255) default '';
    declare i int default 0;
        while i < n do
            if i=0 then
                set return_str = rand_string(l);
            else
                set return_str =concat(return_str,concat(' ', rand_string(l)));
            end if;
            set i = i + 1;
            end while;
            return return_str;
            end $$
            delimiter ;
-- 产生随机字符串
drop function if exists rand_string;
delimiter $$
create function rand_string(n INT)
returns varchar(255)
begin
declare lower_str varchar(100) default
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz';
declare upper_str varchar(100) default
'ABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
declare return_str varchar(255) default '';
declare i int default 0;
declare tmp int default 5+rand_num(n);
while i < tmp do
if i=0 then
set return_str
=concat(return_str,substring(upper_str,floor(1+rand()*26),1));
else
set return_str
=concat(return_str,substring(lower_str,floor(1+rand()*26),1));
end if;
set i = i + 1;
end while;
return return_str;
end $$
delimiter ;
-- 产生随机数字
drop function if exists rand_num;
delimiter $$
create function rand_num(n int)
returns int(5)
begin
declare i int default 0;
set i = floor(rand()*n);
return i;
end $$
delimiter ;
-- 向用户表批量添加数据
drop procedure if exists insert_user;
delimiter $$
create procedure insert_user(in start int(10),in max_num int(10))
begin
declare i int default 0;
set autocommit = 0;
repeat
set i = i + 1;
insert into test_user values ((start+i) ,rand_name(2,
5),rand_num(120),CURRENT_TIMESTAMP);
until i = max_num
end repeat;
commit;
end $$
delimiter ;
-- 执行存储过程，添加8000000条用户记录
call insert_user(1, 8000000);

查询 id_number 为778899的用户信息：

-- 可以看到耗时4.93秒，这还是在本机一个人来操作，在实际项目中，如果放在公网中，假如同时有1000
个人并发查询，那很可能就死机。
select * from test_user where id_number=556677;

可以使用explain来进行查看SQL的执行：

explain select * from test_user where id_number=556677;
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: test_user
type: ALL
possible_keys: NULL
key: NULL <== key为null表示没有用到索引
key_len: NULL
ref: NULL
rows: 6
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)

 为提供查询速度，创建 id_number 字段的索引：

create index idx_test_user_id_number on test_user(id_number);

换一个身份证号查询，并比较执行时间：

select * from test_user where id_number=776655;

可以使用explain来进行查看SQL的执行：

explain select * from test_user where id_number=776655;
*************************** 1. row ***************************
id: 1
select_type: SIMPLE
table: test_user
type: ref
possible_keys: idx_test_user_id_number
key: idx_test_user_id_number <= key用到了idx_test_user_id_number
key_len: NULL
ref: const
rows: 1
Extra: Using where
1 row in set (0.00 sec)

 索引保存的数据结构主要为B+树，及hash的方式，实现原理会在以后数据库原理的部分讲解。

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二、索引背后的数据结构

2.1 B-树（B树）

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2.2 B+树（MySQL背后数据结构）

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三、事务

3.1 为什么使用事务

 准备测试表：

drop table if exists accout;
create table accout(
    id int primary key auto_increment,
    name varchar(20) comment '账户名称',
    money decimal(11,2) comment '金额'
);
insert into accout(name, money) values
('阿里巴巴', 5000),
('四十大盗', 1000);

比如说，四十大盗把从阿里巴巴的账户上偷盗了2000元

-- 阿里巴巴账户减少2000
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴';
-- 四十大盗账户增加2000
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗';

假如在执行以上第一句SQL时，出现网络错误，或是数据库挂掉了，阿里巴巴的账户会减少2000，但是四十大盗的账户上就没有了增加的金额。
解决方案：使用事务来控制，保证以上两句SQL要么全部执行成功，要么全部执行失败。

3.2 事务的概念

事务指逻辑上的一组操作，组成这组操作的各个单元，要么全部成功，要么全部失败。
在不同的环境中，都可以有事务。对应在数据库中，就是数据库事务。

3.3 使用

（1）开启事务：start transaction;

（2）执行多条SQL语句

（3）回滚或提交：rollback/commit;

说明：rollback即是全部失败，commit即是全部成功。

start transaction;
-- 阿里巴巴账户减少2000
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴';
-- 四十大盗账户增加2000
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗';
commit;

事务的特性及设置，会在后续 数据库原理 部分进一步讲解。

3.4并发执行事务产生的问题

3.4.1脏读问题

加锁操作：降低了并发程度（降低了效率），提高了隔离性（提高了数据的准确性）

3.4.2不可重复读

 读加锁操作：进一步降低事务的并发处理能力（处理效率也降低），提高了事务的隔离性（数据的准确性又提高了）

3.4.3幻读

3.4.4隔离级别