为什么要使用数据库

数据保存在内存

优点： 存取速度快
缺点： 数据不能永久保存

数据保存在文件

优点： 数据永久保存
缺点：1）速度比内存操作慢，频繁的IO操作。2）查询数据不方便

数据保存在数据库

1）数据永久保存
2）使用SQL语句，查询方便效率高。
3）管理数据方便

什么是sql

结构化查询语言(Structured Query Language)简称SQL，是一种数据库查询语言。
作用：用于存取数据、查询、更新和管理关系数据库系统。

什么是mysql

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB 公司开发，属于 Oracle 旗下产品。MySQL 是最流行的关系型数据库管理系统之一，在 WEB 应用方面，MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一。在Java企业级开发中非常常用，因为 MySQL 是开源免费的，并且方便扩展。

limit （m，n） 从 m行 开始 共计n行

排序
1.rank() over：排名相同的两名是并列，但是占两个名次，1 1 3 4 4 6这种
2.dense_rank() over：排名相同的两名是并列，共占一个名词，1 1 2 3 3 4这种
3.row_number() over这个函数不需要考虑是否并列，哪怕根据条件查询出来的数值相同也会进行连续排名 1 2 3 4 5

索引

什么是索引？

索引是一种特殊的文件(InnoDB数据表上的索引是表空间的一个组成部分)，它们包含着对数据表里所有记录的引用指针。
索引是一种数据结构。数据库索引，是数据库管理系统中一个排序的数据结构，以协助快速查询、更新数据库表中数据。索引的实现通常使用B树及其变种B+树。
更通俗的说，索引就相当于目录。为了方便查找书中的内容，通过对内容建立索引形成目录。索引是一个文件，它是要占据物理空间的。

索引有哪些优缺点？

索引的优点

1、可以大大加快数据的检索速度，这也是创建索引的最主要的原因。
2、通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能。

索引的缺点

1、时间方面：创建索引和维护索引要耗费时间，具体地，当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，会降低增/改/删的执行效率；
2、空间方面：索引需要占物理空间。

索引使用场景（重点）

– 增加一个没有建立索引的字段
alter table innodb1 add sex char(1);
– 按sex检索时可选的索引为null
EXPLAIN SELECT * from innodb1 where sex=‘男’;

可以尝试在一个字段未建立索引时，根据该字段查询的效率，然后对该字段建立索引（alter table 表名 add index(字段名)），同样的SQL执行的效率，你会发现查询效率会有明显的提升（数据量越大越明显）。

order by

当我们使用order by将查询结果按照某个字段排序时，如果该字段没有建立索引，那么执行计划会将查询出的所有数据使用外部排序（将数据从硬盘分批读取到内存使用内部排序，最后合并排序结果），这个操作是很影响性能的，因为需要将查询涉及到的所有数据从磁盘中读到内存（如果单条数据过大或者数据量过多都会降低效率），更无论读到内存之后的排序了。

但是如果我们对该字段建立索引alter table 表名 add index(字段名)，那么由于索引本身是有序的，因此直接按照索引的顺序和映射关系逐条取出数据即可。而且如果分页的，那么只用取出索引表某个范围内的索引对应的数据，而不用像上述那取出所有数据进行排序再返回某个范围内的数据。（从磁盘取数据是最影响性能的）

join

对join语句匹配关系（on）涉及的字段建立索引能够提高效率

索引覆盖

如果要查询的字段都建立过索引，那么引擎会直接在索引表中查询而不会访问原始数据（否则只要有一个字段没有建立索引就会做全表扫描），这叫索引覆盖。因此我们需要尽可能的在select后只写必要的查询字段，以增加索引覆盖的几率。

这里值得注意的是不要想着为每个字段建立索引，因为优先使用索引的优势就在于其体积小。

索引有哪几种类型？

主键索引:

数据列不允许重复，不允许为NULL，一个表只能有一个主键。

唯一索引:

数据列不允许重复，允许为NULL值，一个表允许多个列创建唯一索引。
可以通过 ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE (column); 创建唯一索引
可以通过 ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE (column1,column2); 创建唯一组合索引

普通索引:

基本的索引类型，没有唯一性的限制，允许为NULL值。
可以通过ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (column);创建普通索引
可以通过ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name(column1, column2, column3);创建组合索引

全文索引：

是目前搜索引擎使用的一种关键技术。
可以通过ALTER TABLE table_name ADD FULLTEXT (column);创建全文索引

索引的数据结构（b树，hash）

索引的数据结构和具体存储引擎的实现有关，在MySQL中使用较多的索引有Hash索引，B+树索引等，而我们经常使用的InnoDB存储引擎的默认索引实现为：B+树索引。对于哈希索引来说，底层的数据结构就是哈希表，因此在绝大多数需求为单条记录查询的时候，可以选择哈希索引，查询性能最快；其余大部分场景，建议选择BTree索引。

B树

多路平衡查找树 b的树中所有节点的子节点数的最大值为b树的阶
一棵m阶b树或为空树，或为满足如下特性的m叉树
1、树中每个节点至多有m颗子树（即至多有m-1个关键字）
2、若根节点不是终端结点，至少有两颗子树
3、除根结点外的所有非叶节点至少有[m/2]颗子树(即[m/2]-1个关键字)

查询方式：
主键索引区:PI(关联保存的时数据的地址)按主键查询,
普通索引区:si(关联的id的地址,然后再到达上面的地址)。所以按主键查询,速度最快

索引的基本原理

索引用来快速地寻找那些具有特定值的记录。如果没有索引，一般来说执行查询时遍历整张表。
索引的原理很简单，就是把无序的数据变成有序的查询
把创建了索引的列的内容进行排序
对排序结果生成倒排表
在倒排表内容上拼上数据地址链
在查询的时候，先拿到倒排表内容，再取出数据地址链，从而拿到具体数据

索引常见算法

BTree算法

BTree是最常用的mysql数据库索引算法，也是mysql默认的算法。因为它不仅可以被用在=,>,>=,<,<=和between这些比较操作符上，而且还可以用于like操作符，只要它的查询条件是一个不以通配符开头的常量， 例如：

// 只要它的查询条件是一个不以通配符开头的常量
select * from user where name like ‘jack%’;
// 如果一通配符开头，或者没有使用常量，则不会使用索引，例如：
select * from user where name like ‘%jack’;

Hash算法

Hash Hash索引只能用于对等比较，例如=,<=>（相当于=）操作符。由于是一次定位数据，不像BTree索引需要从根节点到枝节点，最后才能访问到页节点这样多次IO访问，所以检索效率远高于BTree索引。

索引设计的原则？

1、适合索引的列是出现在where子句中的列，或者连接子句中指定的列
2、基数较小的类，索引效果较差，没有必要在此列建立索引
使用短索引，如果对长字符串列进行索引，应该指定一个前缀长度，这样能够节省大量索引空间
3、不要过度索引。索引需要额外的磁盘空间，并降低写操作的性能。在修改表内容的时候，索引会进行更新甚至重构，索引列越多，这个时间就会越长。所以只保持需要的索引有利于查询即可

创建索引的原则**

索引虽好，但也不是无限制的使用，最好符合一下几个原则
1） 最左前缀匹配原则，组合索引非常重要的原则，mysql会一直向右匹配直到遇到范围查询(>、<、between、like)就停止匹配，比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)顺序的索引，d是用不到索引的，如果建立(a,b,d,c)的索引则都可以用到，a,b,d的顺序可以任意调整。
2）较频繁作为查询条件的字段才去创建索引
3）更新频繁字段不适合创建索引
4）若是不能有效区分数据的列不适合做索引列(如性别，男女未知，最多也就三种，区分度实在太低)
5）尽量的扩展索引，不要新建索引。比如表中已经有a的索引，现在要加(a,b)的索引，那么只需要修改原来的索引即可。
6）定义有外键的数据列一定要建立索引。
7）对于那些查询中很少涉及的列，重复值比较多的列不要建立索引。
8）对于定义为text、image和bit的数据类型的列不要建立索引。

索引失效场景
1.列类型是字符串,查询条件未加引号。 card_code列是身份证号,数据类型是varchar,在没有将证件号码用引号括起时不会使用索引,此时索引失效。
2.未使用该列作为查询条件 索引建在card_code列上,使用tel列作为查询条件,此时该索引未被使用到,也可以说是失效的。
3.使用like时通配符在前 我们可以看到通配符在后面时效率不受影响,说明此时索引未失效,通配符在前时索引失效。
4. 在查询条件中使用OR 查询条件中使用or会使索引失效,要想是索引生效,需要将or中的每个列都加上索引。
5. 对索引列进行函数运算
6. 联合索引ABC问题
:Mysql从左到右的使用索引中的字段，一个查询可以只使用索引中的一部份，但只能是最左侧部分。例如索引是index (a,b,c)，可以支持a | a,b| a,b,c 3种组合进行查找，但不支持 b,c或c进行查找 。