一、数据库三范式

1NF：数据表的每一列都是原子的，即列不能再细分为更小的列。

2NF：在1NF的基础上，要求表有主码，且非主码列必须完全依赖于主码列。

3NF：在2NF的基础上，要求非主码列必须直接依赖于主码列。

补充：BCNF，在3NF的基础上，要求主码列不能部分或间接依赖于主码。

二、数据库索引

概念

数据库索引是一种对数据表中一列或者多列排序的结构，使用索引可以快速查找特定信息。

分类

普通索引：基本索引，没有限制。

唯一索引：要求索引列的取值是唯一的，但可以为Null。

主键索引：建立在主码上的索引（数据表默认都会为主码建索引）。

组合索引：多列构成的索引，遵循最左前缀原则。

全文索引：fulltext，只能在char，varchar，text上建立全文索引，用于查找文本中的关键字

优缺点

优点：加快查询速度；加快表连接速度；加快查询中分组和排序的速度。

缺点：占用物理空间；增删改时需要同时维护索引，降低了这些操作的速度。

使索引失效的操作

1、列的取值存在Null，例如a为索引，使用语句a is null会使索引失效，但是a = "12"是不会的（单列索引不匹配null值，复合索引不匹配全为null的值）。2、where中使用not in 或者 <> 。3、在列上进行计算。4、“%ab”这样的like语句，而“ab%”是可以使用索引的。5、尽量不要使用select *，因为会导致覆盖索引不可用。

B+树

是MySQL数据库的索引的底层实现，具体的B+树的实现就不介绍了。好处是命中稳定；更新和查询都很快；数据都存在叶节点，且以链表的形式有序排列。

三、数据库索引引擎

四、数据的四大特性

ACID

原子性（Atomicity）：事务的所有操作要么都执行成功，要么都不成功。

一致性（Consistency）：事务必须使数据库从一个一致性状态变成另一个一致性状态。

隔离性（Isolation）：当存在并发用户同时访问数据库时，并发事务之间相互隔离，互不影响。

持久性（Durability）：事务操作一旦提交，它对数据库的修改就是永久性的。

五、数据库的隔离级别及其实现

要谈论数据库的隔离级别，首先得说说在读取数据库数据时，可能出现的问题。

问题一：脏读

事务B正在修改数据d，此时事务A读取数据d，最后B回滚了，那么A得到的数据就是脏数据。

问题二：不可重复读

事务A在循环读取数据d，此时，事务B修改数据d并提交了，下一次A读取数据时，发现前后读取的不一样，所以重复读取的数据不一致，出现不可重复读问题。

问题三：幻读

事务A正在将表t中的数据字段年龄全部改成15，此时事务B向表中插入一条数据，且年龄为10，操作成功提交。当事务A检查表t的数据时，发现存在未被修改的数据行。此时发生幻读。

针对以上问题，数据库有四种对应的隔离级别

级别一：读取未提交（Read Uncommitted）

会发生脏读、不可重复的、幻读

锁实现：事务在读数据的时候并未对数据加锁。事务在修改数据的时候只对数据增加行级共享锁。

级别二：读取已提交（Read Committed）

会发生不可重复读、幻读

锁实现：事务在读数据的时候对数据加行级共享锁，读取结束立即释放锁。事务在修改数据时对数据加行级排他锁，直到整个事务结束。

级别三：可重复读（Repeatable Read）

会发生幻读

锁实现：事务在读数据的时候对数据加行级共享锁，直到整个事务结束。事务在修改数据时对数据加行级排他锁，直到整个事务结束。

级别四：可串行化（Serializable）

锁实现：事务在读数据的时候对数据加表级共享锁，直到整个事务结束。事务在修改数据时对数据加表级排他锁，直到整个事务结束。

数据库锁说明

行级锁：对某行数据加锁。

表级锁：对整个表加锁。

共享锁（读锁）：允许其他事务读（加读锁），但是不许其他事务写（加写锁）

排他锁（写锁）：不许其他事务读或写。

六、数据库连接池

为了避免每次访问数据库都要重新建立连接，可以为数据库建立连接池。

连接池有个最小连接数，当需要连接时，直接返回池中的连接对象。当请求超过最小连接数时，会建立新的连接，直到达到最大连接数。此时，后来的数据库连接请求就会到队列中等待。

超过最小连接数的连接在使用完之后不会立即释放，而是等待被重复使用，或者超过指定时间被释放。

自定义实现数据库连接池，需要实现DataSource接口，其中需要考虑的关键问题是不能直接将连接对象返回给用户，因为这样他就可以通过连接对象的close()方法直接关闭连接了，所以得使用装饰模式封装连接对象，重写close()方法。

七、MySQL数据库优化

（1）根据服务层面：配置mysql性能优化参数；

（2）从系统层面增强mysql的性能：优化数据表结构、字段类型、字段索引、分表，分库、读写分离等等。

（3）从数据库层面增强性能：优化SQL语句，合理使用字段索引。

（4）从代码层面增强性能：使用缓存和NoSQL数据库方式存储，如MongoDB/Memcached/Redis来缓解高并发下数据库查询的压力。

（5）减少数据库操作次数，尽量使用数据库访问驱动的批处理方法。

（6）不常使用的数据迁移备份，避免每次都在海量数据中去检索。

（7）提升数据库服务器硬件配置，或者搭建数据库集群。

（8）编程手段防止SQL注入：使用JDBC PreparedStatement按位插入或查询；正则表达式过滤（非法字符串过滤）；

八、表的连接

连接类型

inner join        left outer join        right outer join        full outer join

区别：内连接不会保留不具有相同列的行。而外连接会（left只保留出现在左表不出现在右表的行，right只保留出现在右表不出现在左表的行，full都保留）。

连接条件

natural        on        using

区别：natural对于相同取值的列只保留一次；on对相同取值的列会保留两次，同时on还可以跟其他谓词，功能相当于where语句；using可以指定匹配的列。

使用方式

通过将连接类型和连接条件进行组合，可以得到不同的表连接方式。

例如：natural inner join，left outer join...on...，join...using...