学习笔记-数据库

2016年03月13日

学习笔记-数据库

Note：参阅书籍《Spring 3.x 企业应用开发实战》

MySQL数据库引擎

MySQL数据库引擎取决于MySQL在安装的时候是如何被编译的。要添加一个新的引擎，就必须重新编译MYSQL。在缺省情况下，MYSQL支持三个引擎：ISAM、MYISAM和HEAP。另外两种类型INNODB和BERKLEY（BDB），也常常可以使用。如果技术高超，还可以使用MySQL+API自己做一个引擎。

  • ISAM：ISAM是一个定义明确且历经时间考验的数据表格管理方法，它在设计之时就考虑到 数据库被查询的次数要远大于更新的次数。因此，ISAM执行读取操作的速度很快，而且不占用大量的内存和存储资源。ISAM的两个主要不足之处在于，它不 支持事务处理，也不能够容错：如果你的硬盘崩溃了，那么数据文件就无法恢复了。如果你正在把ISAM用在关键任务应用程序里，那就必须经常备份你所有的实 时数据，通过其复制特性，MYSQL能够支持这样的备份应用程序。

  • MyISAM：MyISAM是MySQL的ISAM扩展格式和缺省的数据库引擎。除了提供ISAM里所没有的索引和字段管理的大量功能，MyISAM还使用一种表格锁定的机制，来优化多个并发的读写操作，其代价是你需要经常运行OPTIMIZE TABLE命令，来恢复被更新机制所浪费的空间。MyISAM还有一些有用的扩展，例如用来修复数据库文件的MyISAMCHK工具和用来恢复浪费空间的 MyISAMPACK工具。MYISAM强调了快速读取操作，这可能就是为什么MySQL受到了WEB开发如此青睐的主要原因：在WEB开发中你所进行的大量数据操作都是读取操作。所以，大多数虚拟主机提供商和INTERNET平台提供商只允许使用MYISAM格式。MyISAM格式的一个重要缺陷就是不能在表损坏后恢复数据。

  • InnoDB：InnoDB数据库引擎都是造就MySQL灵活性的技术的直接产品，这项技术就是MYSQL+API。在使用MYSQL的时候，你所面对的每一个挑战几乎都源于ISAM和MyISAM数据库引擎不支持事务处理（transaction process）也不支持外来键。尽管要比ISAM和 MyISAM引擎慢很多，但是InnoDB包括了对事务处理和外来键的支持，这两点都是前两个引擎所没有的。

  • HEAP：HEAP允许只驻留在内存里的临时表格。驻留在内存里让HEAP要比ISAM和MYISAM都快，但是它所管理的数据是不稳定的，而且如果在关机之前没有进行保存，那么所有的数据都会丢失。在数据行被删除的时候，HEAP也不会浪费大量的空间。HEAP表格在你需要使用SELECT表达式来选择和操控数据的时候非常有用。要记住，在用完表格之后就删除表格。

  • MyISAM与InnoDB的区别：InnoDB和MyISAM是许多人在使用MySQL时最常用的两个表类型，这两个表类型各有优劣，视具体应用而定。基本的差别为：MyISAM类型不支持事务处理等高级处理，而InnoDB类型支持。MyISAM类型的表强调的是性能，其执行数度比InnoDB类型更快，但是不提供事务支持，而InnoDB提供事务支持已经外部键等高级数据库功能。

数据库事务基础知识

  • 定义：“一荣俱荣，一损俱损”这句话很能体现事务的思想，很多复杂的事务要分布进行，但它们组成一个整体，要么整体生效，要么整体失败。
  • 事务必须同时满足4个特性：原子性、一致性、隔离性、持久性。简称为ACID，在这些特性中，数据一致性是最终目标，其他的特性都是为达到这个目标的措施、要求或手段。
    • 原子性(Atomic):表示组成一个事务的多个数据库操作是一个不可分割的原子单元，只有所有的操作执行成功，整个事务才提交，事务中任何一个数据库操作失败，已经执行的任何操作都必须撤销，让数据库返回到初始状态。
    • 一致性(Consistency):事务操作成功后，数据库所处的状态和它的业务规则是一致的，即数据不会被破坏。例如：A和B之间进行转账操作，即不论进行何种操作，操作成功与否，A和B的总额是不变的。
    • 隔离性(Isolation):在并发数据操作时，不同事务拥有各自的数据空间，它们的操作不会对对方产生干扰。隔离级别越高，数据一致性越好，并发性越弱。
    • 持久性(Durabiliy):一旦事务提交成功后，事务中所有的数据操作都必须被持久化到数据库中。
  • Java程序采用对象锁机制进行线程同步；数据库管理系统采用数据库锁机制保证事务的隔离性。
  • 本地事务&分布式事务
    • 本地事务：就是普通事务，能保证单台数据库上的操作的ACID，被限定在一台数据库上；
    • 分布式事务：涉及两个或多个数据库源的事务，即跨越多台同类或异类数据库的事务（由每台数据库的本地事务组成的），分布式事务旨在保证这些本地事务的所有操作的ACID，使事务可以跨越多台数据库；

数据并发问题

  • 数据库并发问题可以归结为5类：3类数据读问题（脏读，不可重复读，幻象读），2类数据更新问题（第一类丢失更新，第二类丢失更新。）
    • 脏读(dirty read):A事务读取B事务尚未提交的更改数据，并在这个数据的基础上操作。Oracle数据库中，不会发生脏读的情况。
    • 不可重复读(unrepeatable read):不可重复读是指A事务读取了B事务已经提交的更改数据。
    • 幻象读(phantom read):A事务读取B事务提交的新增数据，这时A事务将出现幻象读的问题。
    • 第一类丢失更新:A事务撤销时，把已经提交的B事务的更新数据覆盖了。
    • 第二类丢失更行:A事务覆盖B事务已经提交的数据，造成B事务所做操作丢失。

数据库锁机制

  • 数据库通过锁的机制解决并发访问的问题。
    • 按锁定的对象的不同，可以分为表锁定和行锁定，前者对整个表进行锁定，后者对表中特定行进行锁定。
    • 从并发事务锁定的关系上看，可以分为共享锁定和独占锁定。共享锁定会防止独占锁定，但允许其他的共享锁定。而独占锁定既防止其他的独占锁定，也防止其他的共享锁定。
  • 为了更改数据，数据库必须在进行更改的行上施加行独占锁定，insert,update,delete和select for update语句都会隐式采用必要的行锁定。
  • Oracle数据库常用的5种锁定：
    • 行共享锁定：一般通过select for update语句隐式获得行共享锁定。
    • 行独占锁定：通过一条insert、update 或 delete语句隐式获取。
    • 表共享锁定：通过lock table in share mode语句显示获得。
    • 表共享行独占：通过lock table in share row exclusive mode语句显示获得。
    • 表独占：通过lock table in exclusive mode 显示获得。

事务隔离级别

  • 数据库为用户提供了自动锁机制，只要用户指定会话的事务隔离级别，数据库就会分析事务中SQL语句。
隔离级别脏读不可重复读幻象读第一类丢失更新第二类丢失更新
READ UNCOMMITED允许允许允许不允许允许
READ COMMITED不允许允许允许不允许允许
REPEATABLE READ不允许不允许允许不允许不允许
SERIALIZABLE不允许不允许不允许不允许不允许

事物传播行为类型

事物传播行为类型 说明
PROPAGATION_REQUIRED 如果当前没有事务，就新建一个事务；如果已经存在一个事务中，加入到这个事务中。默认值。
PROPAGATION_SUPPORTS 支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行。
PROPAGATION_MANDATORY 使用当前的事务，如果当前没有事务，就抛出异常
PROPAGATION_REQUIRES_NEW 新建事务，如果当前存在事务，把当前事务挂起。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED 以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，把当前事务挂起。
PROPAGATION_NVERER 以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，则抛出异常。
PROPAGATION_NESTED 如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务，则执行与PROPAGATION_REQUIRED的操作。

事务嵌套机制


@Transactional
Class One{
    public void a(){
        b();
        Two.c();
    }
    
    public void b(){}
}

@Transactional
Class Two{
    public void c(){}
}

#执行过程 execution process

------start-----

#1、创建一个事务
exucate method a()
**create new transaction with name** [One.a]
#2、method a(),b() 在同一个Bean中，并未发生加入已存在事务上下文的动作，而是天然地工作于相同的事务上下文中
excute method b()
#3、method c() 加入到1处启动的事务上下文中
excute method c()
**Participating in existing transaction**

-------end------

乐观锁&悲观锁

  • 悲观锁
    • 定义：假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。悲观锁假定其他用户企图访问或者改变你正在访问、更改的对象的概率是很高的，因此在悲观锁的环境中，在你开始改变此对象之前就将该对象锁住，并且直到你提交了所作的更改之后才释放锁。悲观的缺陷是不论是页锁还是行锁，加锁的时间可能会很长，这样可能会长时间的限制其他用户的访问，也就是说悲观锁的并发访问性不好。
    • 应用：需要使用数据库的锁机制，比如SQL SERVER 的TABLOCKX（排它表锁） 此选项被选中时，SQL Server 将在整个表上置排它锁直至该命令或事务结束。这将防止其他进程读取或修改表中的数据。
  • 乐观锁
    • 定义：假设不会发生并发冲突，只在提交操作时检查是否违反数据完整性。乐观锁不能解决脏读的问题。乐观锁则认为其他用户企图改变你正在更改的对象的概率是很小的，因此乐观锁直到你准备提交所作的更改时才将对象锁住，当你读取以及改变该对象时并不加锁。可见乐观锁加锁的时间要比悲观锁短，乐观锁可以用较大的锁粒度获得较好的并发访问性能。但是如果第二个用户恰好在第一个用户提交更改之前读取了该对象，那么当他完成了自己的更改进行提交时，数据库就会发现该对象已经变化了，这样，第二个用户不得不重新读取该对象并作出更改。这说明在乐观锁环境中，会增加并发用户读取对象的次数。
    • 应用：
      • 使用自增长的整数表示数据版本号。更新时检查版本号是否一致，比如数据库中数据版本为6，更新提交时version=6+1,使用该version值(=7)与数据库version+1(=7)作比较，如果相等，则可以更新，如果不等则有可能其他程序已更新该记录，所以返回错误；
      • 使用时间戳来实现.
      • 对于以上两种方式,Hibernate自带实现方式：在使用乐观锁的字段前加annotation: @Version, Hibernate在更新时自动校验该字段。

参考文档

1.事务隔离级别
2.MySQL数据库引擎介绍、区别、创建和性能测试的深入分析
3.乐观锁与悲观锁的区别