MySQL 从入门到精通

一、MySQL 基础入门

（一）数据库基础与 MySQL 简介

数据库是存储数据的仓库，由表的集合组成，通过数据库管理系统进行管理。数据以记录形式按统一格式存储，表用来存储不同的记录。MySQL 是一个关系型数据库管理系统，由瑞典 MySQL AB 公司开发，后被 Oracle 旗下收购。它具有开源、免费、体积小等特点，在 WEB 应用方面广泛使用，是最好的关系型数据库管理系统应用软件之一。MySQL 在 1995 年诞生，最初版本只是基础的 SQL 引擎，后不断发展增加功能。其标志小海豚 sakila 由用户命名，来自非洲斯威士兰的方言小镇名。

（二）安装与配置

在不同操作系统下安装 MySQL 步骤不同。

• Windows 平台：下载 MySQL Installer，选择安装类型如 “开发者默认”，安装 MySQL 服务器，配置服务器时可设置认证方式和根用户密码等，最后启动服务完成安装。

• Linux 平台：基于 Debian 的系统如 Ubuntu 可使用sudo apt update和sudo apt install mysql-server安装；基于 RPM 的系统如 CentOS 或 Fedora 可使用sudo yum install mysql-server安装，安装后启动服务sudo systemctl start mysqld并进行安全配置sudo mysql_secure_installation。

• macOS 平台：通过 Homebrew 安装，命令为brew update和brew install mysql，安装后启动服务brew services start mysql并进行安全配置。

（三）基本命令与操作

• 数据库创建与管理：使用CREATE DATABASE 数据库名创建数据库，SHOW DATABASES查看数据库，DROP DATABASE 数据库名删除数据库。

• 表的创建：使用CREATE TABLE 表名(字段名数据类型)创建表，DESCRIBE 表名查看表结构，DROP TABLE 表名删除表。

• 数据操作：

• 插入数据：INSERT INTO 表名(字段名) VALUES(值)或INSERT INTO 表名 VALUES(值)。

• 查询数据：SELECT * FROM 表名查询所有数据，可指定条件查询如SELECT 字段名 FROM 表名 WHERE 条件。

• 更新数据：UPDATE 表名 SET 字段名=新值 WHERE 条件。

• 删除数据：DELETE FROM 表名 WHERE 条件或TRUNCATE TABLE 表名删除所有数据。

（四）SQL 通用语法与分类

SQL 通用语法包括 SQL 语句可以单行或多行书写，以分号结尾；MySQL 数据库的 SQL 语句不区分大小写，关键字建议使用大写；注释有单行注释-- 注释内容或# 注释内容，多行注释/注释内容/。SQL 分类主要有 DDL（数据定义语言）、DML（数据操作语言）、DQL（数据查询语言）、DCL（数据控制语言）。

• DDL 用来定义数据库对象，如CREATE、DROP、ALTER等命令用于创建、删除和修改数据库、表等对象。

• DML 对表中的数据进行增删改，如INSERT、UPDATE、DELETE命令。

• DQL 用于查询数据库数据，主要是SELECT命令。

• DCL 控制数据库的访问权限，如GRANT、REVOKE命令。

二、进阶操作与优化

（一）高级查询与索引视图

MySQL 的高级查询功能包括联接操作、子查询、聚合函数等，这些功能可以帮助用户更高效地从数据库中获取所需数据。

联接操作：

内连接通用列字段名称必须一致，去除重复字段，关联表中出现的字段值最终才能出现在结果集中，内连接与连接顺序无关，没有主从表之分。例如：select name, score from student,class where student.class_name = class.class_name;或者select * from student inner join class on student.class_name = class.class_name;。外连接有主从表之分，与连接循序有关。依次遍历主表中记录，与从表中记录进行匹配，如果匹配到则连接展示，否则以 null 填充。如select * from student left join class on student_name = class_name;会全部展示左边 student 内的数据。

子查询：

主要包括单行子查询和多行子查询。单行子查询如select * from student where score > (select score from student where name = ‘张三’);，多行子查询如select * from student where score in (select score from student where class_id = 3) and name like ‘张%’;。

聚合函数：可以对一组数据进行计算并返回一个单一的值。例如AVG()函数用于计算平均值，SUM()函数用于求和等。

索引的创建与使用：

索引用于提高数据库查询的速度。MySQL 支持多种类型的索引，如 B-Tree 索引、哈希索引、全文索引等。

• 创建索引：可以使用CREATE INDEX语句为表的一个或多个列创建索引，例如CREATE INDEX index_name ON table_name (column1, column2);。在创建表时，也可以定义索引，如CREATE TABLE table_name (column1 INT, column2 VARCHAR(50), INDEX index_name (column1, column2));。还可以使用ALTER TABLE语句添加索引，如ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (column1, column2);。

• 索引类型：

• 普通索引是最基本的索引，允许在定义索引的列中插入重复值和空值，纯粹为了查询数据更快一点。创建方式有多种，如CREATE INDEX index_name ON table(column(length))、ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name ON (column(length))、在创建表的时候同时创建索引等。

• 唯一索引与普通索引类似，但索引列的值必须唯一，但允许有空值。创建方式有CREATE UNIQUE INDEX indexName ON table(column(length))、ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE indexName ON (column(length))、在创建表的时候直接指定等。

• 主键索引是一种特殊的唯一索引，一个表只能有一个主键，不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引。

• 组合索引指多个字段上创建的索引，只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段，索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合，例如由 id、name 和 age3 个字段构成的索引，索引行中就按 id/name/age 的顺序存放，索引组合中的字段可以是 (id，name，age)、(id，name) 或者 (id)。添加组合索引可以使用ALTER TABLE table ADD INDEX name_city_age (id,name,age);或者CREATE TABLE tab3(id INT(4) NOT NULL, name CHAR(20) NOT NULL, age INT(3) NOT NULL, info VARCHAR(255), INDEX multiIdx(id,name,age));。

• 全文索引主要用来查找文本中的关键字，而不是直接与索引中的值相比较。跟其它索引大不相同，它更像是一个搜索引擎，而不是简单的 where 语句的参数匹配。全文索引配合match against操作使用，而不是一般的 where 语句加 like。可以在create table，alter table，create index使用，不过目前只有 char、varchar，text 列上可以创建全文索引。例如CREATE TABLE table (id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,title char(255) CHARACTER NOT NULL,content text CHARACTER NULL,time int(10) NULL DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (id), FULLTEXT (content));、ALTER TABLE article ADD FULLTEXT index_content(content)、CREATE FULLTEXT INDEX index_content ON article(content)。

• 删除索引：可利用ALTER TABLE或DROP INDEX语句来删除索引。例如DROP INDEX index_name ON table_name;。

• 查看索引：使用SHOW INDEX FROM 表名;可以查看表的索引。解读索引结果中包含表名、是否唯一索引、索引名称、列在索引中的位置、定义索引的列字段、存储顺序、基数、被编入索引的字符数量、关键字压缩指示、是否包含 NULL、索引类型和注释等信息。

视图的创建与管理：

MySQL 数据库视图是一个虚拟的表，它基于数据库中的一个或多个表的查询结果。视图是一个动态的对象，它并不在数据库中实际存储数据，而是根据定义的查询语句在查询时生成数据。

• 功能和作用：

• 简化复杂查询：可以将复杂的查询语句封装成一个视图，简化查询的过程。

• 数据安全性：可以通过视图限制用户对数据的访问权限，只允许用户查看视图中指定的数据。

• 数据逻辑分离：可以通过视图隐藏底层数据结构，实现数据逻辑和物理结构的分离，提高数据的可维护性和可扩展性。

• 创建视图的方法：创建视图的语法如下：CREATE VIEW view_name AS SELECT columns FROM table_name WHERE conditions;。例如，有一个名为 customers 的表，其中包含 id、name 和 email 三个列，创建一个显示 name 和 email 列的视图，命名为 customer_view，代码如下：CREATE VIEW customer_view AS SELECT name, email FROM customers;。

• 管理视图的方法：

• 查看视图：使用SHOW CREATE VIEW view_name;语句可以查看视图的定义和结构。

• 更新视图：使用CREATE OR REPLACE VIEW view_name AS new_query;语句可以更新视图的查询语句。例如，如果需要更新视图的查询语句，可以执行如下代码：CREATE OR REPLACE VIEW customer_view AS SELECT name, email, address FROM customers;。

• 删除视图：使用DROP VIEW view_name;语句可以删除视图。例如，如果需要删除视图，可以执行如下代码：DROP VIEW customer_view;。

请注意，视图是根据查询语句生成数据，因此在查询时可能会有一定的性能开销。如果需要频繁查询的数据，可以考虑使用其他手段，如创建索引或使用存储过程等。

（二）事务管理与隔离级别

事务的概念：事务是一个逻辑工作单元，是一组 SQL 语句的集合，这些语句要么全部执行成功，要么全部不执行。

事务的特性：

• 原子性（Atomicity）：事务是一个不可分割的工作单位，事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败回滚。

• 一致性（Consistency）：事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态。

• 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不能被其他事务干扰。

• 持久性（Durability）：一旦事务提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的。

操作步骤：

• 开启事务：使用START TRANSACTION或BEGIN语句开启一个事务。

• 执行 SQL 语句：在事务中执行一系列 SQL 语句。

• 提交事务：如果事务中的所有 SQL 语句都执行成功，可以使用COMMIT语句提交事务，使对数据库的更改永久生效。

• 回滚事务：如果事务中的某些 SQL 语句执行失败，可以使用ROLLBACK语句回滚事务，撤销对数据库的更改。

隔离级别：

MySQL 支持四种隔离级别，分别是读未提交（Read uncommitted）、读已提交（Read committed）、可重复读（Repeatable read）和串行化（Serializable）。

• 读未提交：一个事务可以读取另一个未提交事务的数据，会导致脏读问题。

• 读已提交：一个事务只能读取另一个已提交事务的数据，可以避免脏读问题，但可能会出现不可重复读问题。

• 可重复读：在同一个事务中多次读取同一数据时，结果是一致的，可以避免不可重复读问题，但可能会出现幻读问题。

• 串行化：最高的隔离级别，通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读问题，但会严重影响数据库的性能。

不同隔离级别可能引发的问题：

• 脏读：一个事务读取到了另一个事务未提交的数据，然后另一个事务回滚了，导致第一个事务读取到的数据是错误的。

• 不可重复读：在同一个事务中，多次读取同一数据时，结果不一致。例如，一个事务在读取数据后，另一个事务修改了该数据并提交，导致第一个事务再次读取该数据时结果不同。

• 幻读：在同一个事务中，执行相同的查询两次，得到的结果集不同。例如，一个事务在查询数据后，另一个事务插入了新的数据并提交，导致第一个事务再次查询时结果集多了一些数据。

（三）存储过程与触发器

存储过程的创建、调用和删除：

• 创建存储过程：MySQL 存储过程是一些 SQL 语句的集合，可以使用CREATE PROCEDURE语句创建存储过程。语法如下：CREATE PROCEDURE procedure_name([in|out] param1 param_type, [in|out] param2 param_type) BEGIN sql statements; END;。例如：create procedure procedure_name() begin select * from table_name; end;。

• 调用存储过程：使用CALL语句调用存储过程，例如CALL procedure_name();。

• 删除存储过程：使用DROP PROCEDURE语句删除存储过程，例如DROP PROCEDURE procedure_name;。

触发器的作用和使用方法：

触发器是一种特殊的存储过程，它在特定的表上发生特定的事件时自动执行。

• 作用：可以用于实现数据的完整性约束、自动更新相关表的数据等。

• 使用方法：使用CREATE TRIGGER语句创建触发器。语法如下：CREATE TRIGGER trigger_name trigger_time trigger_event ON table_name FOR EACH ROW trigger_body;。其中，trigger_name是触发器的名称，trigger_time是触发时间（BEFORE 或 AFTER），trigger_event是触发事件（INSERT、UPDATE 或 DELETE），table_name是触发触发器的表名，trigger_body是触发器的主体，包含要执行的 SQL 语句。例如：CREATE TRIGGER trigger_name AFTER INSERT ON table_name FOR EACH ROW BEGIN UPDATE another_table SET column_name = column_name + 1; END;。

三、深入理解与精通技巧

（一）日志与复制

1. BinLog 的作用

• Bin-log 日志用于记录所有更新了数据或者已经潜在更新了数据的所有语句，以 “事件” 的形式保存，描述数据更改。

• 主要用途包括数据恢复、主从复制、数据审计和回滚、数据迁移和导入导出、异构系统数据交互、性能监控和分析、数据库监控和预警等。

• 参数设置包括 log_bin 设置此参数表示启用 binlog 功能，并指定路径名称；log_bin_index 设置此参数是指定二进制索引文件的路径与名称；binlog_do_db 此参数表示只记录指定数据库的二进制日志；binlog_ignore_db 此参数表示不记录指定的数据库的二进制日志；max_binlog_cache_size 此参数表示 binlog 使用的内存最大的尺寸；binlog_cache_size 此参数表示 binlog 使用的内存大小；sync_binlog 控制 bin-log 日志的刷盘频率等。

• Bin-log 的本地日志文件采用追加写的模式，当一个日志文件写满后，会创建一个新的 bin-log 日志文件，每个日志文件的命名为 mysql-bin.000001、mysql-bin.000002、mysql-bin.00000x 等，可以通过 show binary logs; 命令查看已有的 bin-log 日志文件。

• Bin-log 的本地文件中存储的日志记录共有 Statment、Row、Mixed 三种格式。Statment 模式记录会对数据库产生变更的 SQL 语句，节约空间，性能较好，但恢复数据、主从同步数据时可能会出现数据不一致的情况。Row 模式记录具体哪一个分区中的、哪一个页中的、哪一行数据被修改了，数据精准，但数据量大会导致磁盘 IO、网络带宽开销高。Mixed 模式结合了两者的优劣势，对于可以复制的 SQL 采用 Statment 模式记录，对于无法复制的 SQL 采用 Row 记录。

2. RedoLog 的作用

• 确保事务的持久性，防止在发生故障的时间点，尚有脏页未写入磁盘，在重启 mysql 服务的时候，根据 redo log 进行重做，从而达到事务的持久性这一特性。

• 内容是物理格式的日志，记录的是物理数据页面的修改的信息，其 redo log 是顺序写入 redo log file 的物理文件中去的。

• 事务开始之后就产生 redo log，在事务的执行过程中，便开始写入 redo log 文件中。当对应事务的脏页写入到磁盘之后，redo log 的使命也就完成了，重做日志占用的空间就可以重用（被覆盖）。

3. UndoLog 的作用

• 保存了事务发生之前的数据的一个版本，可以用于回滚，同时可以提供多版本并发控制下的读（MVCC），也即非锁定读。

• 逻辑格式的日志，在执行 undo 的时候，仅是将数据从逻辑上恢复至事务之前的状态，而不是物理上操作实现的。

• 事务开始之前，将当前是的版本生成 undo log，undo 也会产生 redo 来保证 undo log 的可靠性。当事务提交之后，undo log 并不能立马被删除，而是放入待清理的链表，由 purge 线程判断是否由其他事务在使用 undo 段中表的上一个事务之前的版本信息，决定是否可以清理 undo log 的日志空间。

4. 主从同步流程

• 主库接受写请求，数据落磁盘的同时，记录操作到 bin-log。

• 当主库存在从库的连接时，启动一个 bin-log dump 线程监听 bin-log 的变化。

• 当 bin-log dump 线程监听到 bin-log 的变化时，将变化的数据推送给从库。

• 从库的 I/O 线程接收 bin-log 的变化通知，并将其写入到本地的 relay-log。

• 从库的 SQL 线程从 relay-log 拉取数据，并写入到本地的 DB 文件中，完成主从同步。

（二）数据库管理与优化

1. 用户管理

• 使用用户名密码登录 MySQL 数据库，如mysql --user=finley --password db_name。

• 添加新用户，如CREATE USER ‘custom’@‘localhost’ IDENTIFIED BY ‘password’;。

• 给用户添加数据库操作权限，如GRANT SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE,CREATE,DROP ON bankaccount.* TO ‘custom’@‘localhost’;。

• 删除用户，如DROP USER ‘jeffrey’@‘localhost’;。

• 设置用户数据库操作资源限制，如CREATE USER ‘francis’@‘localhost’ IDENTIFIED BY ‘frank’ ->WITH MAX_QUERIES_PER_HOUR 20 -> MAX_UPDATES_PER_HOUR 10 -> MAX_CONNECTIONS_PER_HOUR 5 -> MAX_USER_CONNECTIONS 2;。

• 修改用户操作数据库资源限制，如ALTER USER ‘francis’@‘localhost’ WITH MAX_QUERIES_PER_HOUR 100;。

• 密码过期设置，如ALTER USER ‘jeffrey’@‘localhost’ PASSWORD EXPIRE;。

• 设置 MySQL 密码的有效时间，如SET GLOBAL default_password_lifetime = 180;。

2. 权限控制

• MySQL 服务器通过权限表来控制用户对数据库的访问，权限表存放在 MySQL 数据库中，由 MySQL_install_db 脚本初始化。存储账户权限表主要有：user、db、host、tables_priv、columns_priv 和 procs_priv。

• user 表是 MySQL 中最重要的一个权限表，记录允许连接到服务器的账号信息，里面的权限是全局级的。db 表存储了用户对某个数据库的操作权限。tables_priv 表用来对表设置操作权限，columns_priv 表用来对表的某一列设置权限。procs_priv 表可以对存储过程和存储函数设置操作权限。

3. 备份与恢复

• 可以利用 BinLog、RedoLog、UndoLog 进行数据恢复。例如，误删了数据，可以通过 BinLog 恢复。当删库后，可以直接去本地找 BinLog 的日志文件，然后拷贝出来一份，再打开最后一个文件，把里面删库的记录手动移除，再利用 mysqlbinlog 工具导出 xx.SQL 文件，最后执行该 SQL 文件即可恢复删库前的数据。

4. 性能优化和调优

• 可以通过优化 SQL 语句、创建合适的索引、调整数据库参数等方式进行性能优化和调优。例如，合理使用索引可以提高查询速度；调整数据库参数如 innodb_buffer_pool_size 可以优化数据库缓存的使用。

（三）实战项目与面试技巧

1. 实际项目展示

• 在实际项目中，可以展示如何使用 MySQL 进行数据存储、查询、更新和删除等操作。例如，在一个电商项目中，可以使用 MySQL 存储商品信息、用户信息、订单信息等。通过合理设计数据库表结构、创建索引、使用存储过程和触发器等，可以提高项目的性能和可维护性。

2. 面试中常见的 MySQL 问题及解答

• 问题：MySQL 的索引有哪些类型？

• 解答：MySQL 支持多种类型的索引，如 B-Tree 索引、哈希索引、全文索引等。普通索引允许在定义索引的列中插入重复值和空值；唯一索引索引列的值必须唯一，但允许有空值；主键索引是一种特殊的唯一索引，一个表只能有一个主键，不允许有空值；组合索引指多个字段上创建的索引；全文索引主要用来查找文本中的关键字。

• 问题：MySQL 的事务隔离级别有哪些？分别有什么特点？

• 解答：MySQL 支持四种隔离级别，分别是读未提交、读已提交、可重复读和串行化。读未提交一个事务可以读取另一个未提交事务的数据，会导致脏读问题；读已提交一个事务只能读取另一个已提交事务的数据，可以避免脏读问题，但可能会出现不可重复读问题；可重复读在同一个事务中多次读取同一数据时，结果是一致的，可以避免不可重复读问题，但可能会出现幻读问题；串行化最高的隔离级别，通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读问题，但会严重影响数据库的性能。