嘟嘟程序猿

Java面试题（四）：数据库

2019-04-04  本文已影响87人  雪飘千里

十七、MySql

164. 数据库的三范式是什么？

什么是范式：简言之就是，数据库设计对数据的存储性能，还有开发人员对数据的操作都有莫大的关系。所以建立科学的，规范的的数据库是需要满足一些

规范的来优化数据数据存储方式。在关系型数据库中这些规范就可以称为范式。

什么是三大范式：

第一范式：当关系模式R的所有属性都不能在分解为更基本的数据单位时，称R是满足第一范式的，简记为1NF。满足第一范式是关系模式规范化的最低要求，否则，将有很多基本操作在这样的关系模式中实现不了。

第二范式：如果关系模式R满足第一范式，并且R得所有非主属性都完全依赖于R的每一个候选关键属性，称R满足第二范式，简记为2NF。

第三范式：设R是一个满足第一范式条件的关系模式，X是R的任意属性集，如果X非传递依赖于R的任意一个候选关键字，称R满足第三范式，简记为3NF.

三大范式只是一般设计数据库的基本理念，可以建立冗余较小、结构合理的数据库。如果有特殊情况，当然要特殊对待，数据库设计最重要的是看需求跟性能，需求>性能>表结构。所以不能一味的去追求范式建立数据库。

165. 一张自增表里面总共有 7 条数据，删除了最后 2 条数据，重启 mysql 数据库，又插入了一条数据，此时 id 是几？

6
一般情况下，我们创建的表的类型是InnoDB，如果新增一条记录（不重启mysql的情况下），这条记录的id是8；但是如果重启（上文中提到的）MySQL的话，这条记录的ID是5。因为InnoDB表只把自增主键的最大ID记录到内存中，所以重启数据库或者对表OPTIMIZE操作，都会使最大ID丢失。
但是，如果我们使用表的类型是MylSAM，那么这条记录的ID就是8。因为MylSAM表会把自增主键的最大ID记录到数据文件里面，重启MYSQL后，自增主键的最大ID也不会丢失。

166. 如何获取当前数据库版本？

select version()

167. 说一下 ACID 是什么？

数据库事务
一个事务一般是指多个操作的集合，比如插入数据库分两段插入，第二次插入错误，第一次插入操作也需要回退

168. char 和 varchar 的区别是什么？

169. float 和 double 的区别是什么？

double精度高，有效数字16位，float精度7位。但double消耗内存是float的两倍，double的运算速度比float慢得多；

float数值类型用于表示单精度浮点数值，而double数值类型用于表示双精度浮点数值，float和double都是浮点型，而decimal是定点型；

MySQL 浮点型和定点型可以用类型名称后加（M，D）来表示，M表示该值的总共长度，D表示小数点后面的长度，M和D又称为精度和标度，如float(7,4)的 可显示为-999.9999，MySQL保存值时进行四舍五入，如果插入999.00009，则结果为999.0001。

FLOAT和DOUBLE在不指 定精度时，默认会按照实际的精度来显示，而DECIMAL在不指定精度时，默认整数为10，小数为0。

170. mysql 的内连接、左连接、右连接有什么区别？

171. mysql 索引是怎么实现的？

索引是一个排序的列表，在这个列表中存储着索引的值和包含这个值的数据所在行的物理地址，在数据十分庞大的时候，索引可以大大加快查询的速度，这是因为使用索引后可以不用扫描全表来定位某行的数据，而是先通过索引表找到该行数据对应的物理地址然后访问相应的数据

172.索引的使用策略

什么时候要使用索引？

主键自动建立唯一索引；
经常作为查询条件在WHERE或者ORDER BY 语句中出现的列要建立索引；
作为排序的列要建立索引；
查询中与其他表关联的字段，外键关系建立索引
高并发条件下倾向组合索引；
用于聚合函数的列可以建立索引，例如使用了max(column_1)或者count(column_1)时的column_1就需要建立索引
什么时候不要使用索引？

经常增删改的列不要建立索引；
有大量重复的列不建立索引；
表记录太少不要建立索引。只有当数据库里已经有了足够多的测试数据时，它的性能测试结果才有实际参考价值。如果在测试数据库里只有几百条数据记录，它们往往在执行完第一条查询命令之后就被全部加载到内存里，这将使后续的查询命令都执行得非常快--不管有没有使用索引。只有当数据库里的记录超过了1000条、数据总量也超过了MySQL服务器上的内存总量时，数据库的性能测试结果才有意义。
索引失效的情况：

在组合索引中不能有列的值为NULL，如果有，那么这一列对组合索引就是无效的。
在一个SELECT语句中，索引只能使用一次，如果在WHERE中使用了，那么在ORDER BY中就不要用了。
LIKE操作中，'%aaa%'不会使用索引，也就是索引会失效，但是‘aaa%’可以使用索引。
在索引的列上使用表达式或者函数会使索引失效，例如：select * from users where YEAR(adddate)<2007，将在每个行上进行运算，这将导致索引失效而进行全表扫描，因此我们可以改成：select * from users where adddate<’2007-01-01′。其它通配符同样，也就是说，在查询条件中使用正则表达式时，只有在搜索模板的第一个字符不是通配符的情况下才能使用索引。
在查询条件中使用不等于，包括<符号、>符号和！=会导致索引失效。特别的是如果对主键索引使用！=则不会使索引失效，如果对主键索引或者整数类型的索引使用<符号或者>符号不会使索引失效。
在查询条件中使用IS NULL或者IS NOT NULL会导致索引失效。
字符串不加单引号会导致索引失效。更准确的说是类型不一致会导致失效，比如字段email是字符串类型的，使用WHERE email=99999 则会导致失败，应该改为WHERE email='99999'。
在查询条件中使用OR连接多个条件会导致索引失效，除非OR链接的每个条件都加上索引，这时应该改为两次查询，然后用UNION ALL连接起来。
如果排序的字段使用了索引，那么select的字段也要是索引字段，否则索引失效。特别的是如果排序的是主键索引则select * 也不会导致索引失效。
尽量不要包括多列排序，如果一定要，最好为这队列构建组合索引；

172. 怎么验证 mysql 的索引是否满足需求？

在select语句前加上explain就可以用来查看sql的执行计划，
explain显示了MySQL如何使用索引来处理select语句以及连接表

possible_keys：显示可能应用在这张表中的索引。如果为空，没有可能的索引。可以为相关的域从WHERE语句中选择一个合适的语句

key： 实际使用的索引。如果为NULL，则没有使用索引。很少的情况下，MYSQL会选择优化不足的索引。这种情况下，可以在SELECT语句中使用USE INDEX（indexname）来强制使用一个索引或者用IGNORE INDEX（indexname）来强制MYSQL忽略索引

173. 说一下数据库的事务隔离？

image.png

① 脏读: 脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。
② 不可重复读:是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第二个事务的修改，那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，因此称为是不可重复读。
④ 幻读:第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

174. 说一下 mysql 常用的引擎？

175. 说一下 mysql 的行锁和表锁？

176. 说一下乐观锁和悲观锁？

说到这里，由悲观锁涉及到的另外两个锁概念就出来了，它们就是共享锁与排它锁。共享锁和排它锁是悲观锁的不同的实现，它俩都属于悲观锁的范畴。

解决：

总结：对于以上，可以看得出来乐观锁和悲观锁的区别。
1.悲观锁使用了排他锁（写锁），当程序独占锁时，其他程序就连查询都是不允许的，导致吞吐较低。如果在查询较多的情况下，可使用乐观锁。
2.乐观锁更新有可能会失败，甚至是更新几次都失败，这是有风险的。所以如果写入较频繁，对吞吐要求不高，可使用悲观锁。
也就是一句话：读频繁用乐观锁，写频繁用悲观锁。

177.共享锁与排他锁

首先说明：数据库的增删改操作默认都会加排他锁，而查询不会加任何锁。

178. mysql 问题排查都有哪些手段？

EXPLAIN 你的 SELECT 查询

179. 如何做 mysql 的性能优化？

缓存
索引

十八、Redis

179. redis 是什么？都有哪些使用场景？

Redis是一个开源的key—value型数据库，支持string、list、set、zset和hash类型数据。对这些数据的操作都是原子性的，Redis为了保证效率会定期持久化数据。

redis 最适合的场景

Redis最适合所有数据in-momory的场景，虽然Redis也提供持久化功能，但实际更多的是一个disk-backed的功能，跟传统意义上的持久化有比较大的差别，那么可能大家就会有疑问，似乎Redis更像一个加强版的Memcached，那么何时使用Memcached,何时使用Redis呢?

如果简单地比较Redis与Memcached的区别，大多数都会得到以下观点：
1 、Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
2 、Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
3 、Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

（1）、会话缓存（Session Cache）

最常用的一种使用Redis的情景是会话缓存（session cache）。用Redis缓存会话比其他存储（如Memcached）的优势在于：Redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时，如果用户的购物车信息全部丢失，大部分人都会不高兴的，现在，他们还会这样吗？

幸运的是，随着 Redis 这些年的改进，很容易找到怎么恰当的使用Redis来缓存会话的文档。甚至广为人知的商业平台Magento也提供Redis的插件。

（2）、全页缓存（FPC）

除基本的会话token之外，Redis还提供很简便的FPC平台。回到一致性问题，即使重启了Redis实例，因为有磁盘的持久化，用户也不会看到页面加载速度的下降，这是一个极大改进，类似PHP本地FPC。

再次以Magento为例，Magento提供一个插件来使用Redis作为全页缓存后端。

此外，对WordPress的用户来说，Pantheon有一个非常好的插件 wp-redis，这个插件能帮助你以最快速度加载你曾浏览过的页面。

（3）、队列

Reids在内存存储引擎领域的一大优点是提供 list 和 set 操作，这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作，就类似于本地程序语言（如Python）对 list 的 push/pop 操作。

如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”，你马上就能找到大量的开源项目，这些项目的目的就是利用Redis创建非常好的后端工具，以满足各种队列需求。例如，Celery有一个后台就是使用Redis作为broker，你可以从这里去查看。

（4），排行榜/计数器

Redis在内存中对数字进行递增或递减的操作实现的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我们在执行这些操作的时候变的非常简单，Redis只是正好提供了这两种数据结构。所以，我们要从排序集合中获取到排名最靠前的10个用户–我们称之为“user_scores”，我们只需要像下面一样执行即可：

当然，这是假定你是根据你用户的分数做递增的排序。如果你想返回用户及用户的分数，你需要这样执行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES

Agora Games就是一个很好的例子，用Ruby实现的，它的排行榜就是使用Redis来存储数据的，你可以在这里看到。

（5）、发布/订阅

最后（但肯定不是最不重要的）是Redis的发布/订阅功能。发布/订阅的使用场景确实非常多。我已看见人们在社交网络连接中使用，还可作为基于发布/订阅的脚本触发器，甚至用Redis的发布/订阅功能来建立聊天系统！（不，这是真的，你可以去核实）。

180. redis 优势？

(1) 速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)

(2) 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash

(3) 支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行

(4) 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除

181. redis 和 memecache 有什么区别？

redis相比memcached有哪些优势

182. redis 为什么是单线程的？

183. 什么是缓存穿透？怎么解决？

缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据，缓存层和存储层都不会命中，通常出于容错的考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存层。
缓存穿透的原因
缓存穿透的问题，肯定是再大并发情况下。依此为前提，我们分析缓存穿透的原因如下：

缓存穿透将导致不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存保护后端存储的意义。缓存穿透问题可能会使后端存储负载加大，由于很多后端存储不具备高并发性，甚至可能造成后端存储宕掉。

解决的步骤如下：

image.png

184. redis 支持的数据类型有哪些？

REDIS_STRING 字符串对象
REDIS_LIST 列表对象
REDIS_HASH 哈希对象
REDIS_SET 集合对象
REDIS_ZSET 有序集合对象

185. redis 支持的 java 客户端都有哪些？

Redis的Java客户端很多，官方推荐的有三种：Jedis、Redisson和lettuce。
在这里对Jedis和Redisson进行对比介绍

轻量，简洁，便于集成和改造
支持连接池
支持pipelining、事务、LUA Scripting、Redis Sentinel、Redis Cluster
不支持读写分离，需要自己实现
文档差（真的很差，几乎没有……）

基于Netty实现，采用非阻塞IO，性能高
支持异步请求
支持连接池
支持pipelining、LUA Scripting、Redis Sentinel、Redis Cluster
不支持事务，官方建议以LUA Scripting代替事务
支持在Redis Cluster架构下使用pipelining
支持读写分离，支持读负载均衡，在主从复制和Redis Cluster架构下都可以使用
内建Tomcat Session Manager，为Tomcat 6/7/8提供了会话共享功能
可以与Spring Session集成，实现基于Redis的会话共享
文档较丰富，有中文文档
对于Jedis和Redisson的选择，同样应遵循前述的原理，尽管Jedis比起Redisson有各种各样的不足，但也应该在需要使用Redisson的高级特性时再选用Redisson，避免造成不必要的程序复杂度提升

186. jedis 和 redisson 有哪些区别？

总结
功能需求不多，上Jedis即可
功能需求复杂使用Redisson，虽然臃肿但是功能齐全

187. 怎么保证缓存和数据库数据的一致性？

188. redis 持久化有几种方式？

redis提供两种方式进行持久化，一种是RDB持久化（原理是将Reids在内存中的数据库记录定时dump到磁盘上的RDB持久化），另外一种是AOF（append only file）持久化（原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件）。那么这两种持久化方式有什么区别呢，改如何选择呢

AOF持久化以日志的形式记录服务器所处理的每一个写、删除操作，查询操作不会记录，以文本的方式记录，可以打开文件看到详细的操作记录；

RDB又存在哪些劣势呢？

1). 如果你想保证数据的高可用性，即最大限度的避免数据丢失，那么RDB将不是一个很好的选择。因为系统一旦在定时持久化之前出现宕机现象，此前没有来得及写入磁盘的数据都将丢失。

2). 由于RDB是通过fork子进程来协助完成数据持久化工作的，因此，如果当数据集较大时，可能会导致整个服务器停止服务几百毫秒，甚至是1秒钟。

AOF的优势有哪些呢？
1). 该机制可以带来更高的数据安全性，即数据持久性。Redis中提供了3中同步策略，即每秒同步、每修改同步和不同步。事实上，每秒同步也是异步完成的，其效率也是非常高的，所差的是一旦系统出现宕机现象，那么这一秒钟之内修改的数据将会丢失。而每修改同步，我们可以将其视为同步持久化，即每次发生的数据变化都会被立即记录到磁盘中。可以预见，这种方式在效率上是最低的。至于无同步，无需多言，我想大家都能正确的理解它。

2). 由于该机制对日志文件的写入操作采用的是append模式，因此在写入过程中即使出现宕机现象，也不会破坏日志文件中已经存在的内容。然而如果我们本次操作只是写入了一半数据就出现了系统崩溃问题，不用担心，在Redis下一次启动之前，我们可以通过redis-check-aof工具来帮助我们解决数据一致性的问题。

3). 如果日志过大，Redis可以自动启用rewrite机制。即Redis以append模式不断的将修改数据写入到老的磁盘文件中，同时Redis还会创建一个新的文件用于记录此期间有哪些修改命令被执行。因此在进行rewrite切换时可以更好的保证数据安全性。

4). AOF包含一个格式清晰、易于理解的日志文件用于记录所有的修改操作。事实上，我们也可以通过该文件完成数据的重建。

AOF的劣势有哪些呢？

1). 对于相同数量的数据集而言，AOF文件通常要大于RDB文件。RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

2). 根据同步策略的不同，AOF在运行效率上往往会慢于RDB。总之，每秒同步策略的效率是比较高的，同步禁用策略的效率和RDB一样高效。

二者选择的标准，就是看系统是愿意牺牲一些性能，换取更高的缓存一致性（aof），还是愿意写操作频繁的时候，不启用备份来换取更高的性能，待手动运行save的时候，再做备份（rdb）。rdb这个就更有些 eventually consistent的意思了。

189.redis 怎么实现分布式锁？

分布式锁一般有三种实现方式：1. 数据库乐观锁；2. 基于Redis的分布式锁；3. 基于ZooKeeper的分布式锁。这里介绍第二种方式，基于Redis实现分布式锁
为了确保分布式锁可用，我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件：

public class RedisTool {
    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
//意思是SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，我们进行set操作；若key已经存在，则不做任何操作；
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
//意思是我们要给这个key加一个过期的设置，具体时间由第五个参数决定。
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);

        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

从上可以看出，我们的加锁代码满足我们可靠性里描述的三个条件。首先，set()加入了NX参数，可以保证如果已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，满足互斥性。其次，由于我们对锁设置了过期时间，即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会因为到了过期时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，因为我们将value赋值为requestId，代表加锁的客户端请求标识，那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端

public class RedisTool {
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
    /**
     * 释放分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
      //Lua脚本代码
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
//作用，首先获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等，如果相等则删除锁（解锁）。
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));

        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

为什么要使用Lua语言来实现呢？因为要确保上述操作是原子性的，
就是在eval命令执行Lua代码的时候，Lua代码将被当成一个命令去执行，并且直到eval命令执行完成，Redis才会执行其他命令。
注：如果Redis是多机部署的，那么可以尝试使用Redisson实现分布式锁

190. redis 分布式锁有什么缺陷？

单机故障

image.png

191. redis 如何做内存优化？

略

192. redis 淘汰策略有哪些？

193. redis 常见的性能问题有哪些？该如何解决？

(1) Master最好不要做任何持久化工作，如RDB内存快照和AOF日志文件

(2) 如果数据比较重要，某个Slave开启AOF备份数据，策略设置为每秒同步一次

(3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master和Slave最好在同一个局域网内

(4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库

(5) 主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定，即：Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3…

这样的结构方便解决单点故障问题，实现Slave对Master的替换。如果Master挂了，可以立刻启用Slave1做Master，其他不变。

194. 缓存雪崩 和 缓存击穿

上一篇 下一篇

猜你喜欢

热点阅读