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mysql——索引事务和JDBC编程

news 来源：原创 2025/4/25 13:42:03

1. 索引

索引是数据库中用于加速查询的数据结构，类似于书籍的目录。

索引的作用

  • 大幅提高查询速度

  • 加速表连接操作

  • 保证数据唯一性（唯一索引）

  • 优化排序和分组操作

创建主键约束（ PRIMARY KEY ）、唯一约束（ UNIQUE ）、外键约束（ FOREIGN KEY ）时，会自动创建对应列的索引。

1. 创建索引

对于非主键、非唯一约束、非外键的字段，可以创建普通索引 
create index 索引名 on 表名(字段名);
2. 查看索引 
show index from 表名;

3. 删除索引

drop index 索引名 on 表名;
对于 创建主键约束（ PRIMARY KEY ）、唯一约束（ UNIQUE ）、外键约束（ FOREIGN KEY ）时，自动创建对应列的索引，是无法手动删除的
自定义索引可以手动删除。

1. 按数据结构分类

如果索引不存在，当我们想要查找某个数据时，时间复杂度为O(N)

1. 哈希索引

  • 特点：

    • 基于哈希表实现

    • 精确匹配效率极高（O(1)时间复杂度）

    • 不支持范围查询和排序

  • 适用场景：等值查询（=, IN）

  • 存储引擎支持：MEMORY引擎（默认）、InnoDB（自适应哈希索引）

2. 二叉搜索树
有可能为单分支二叉搜索树则时间复杂度为O(N)
3. 红黑树
可以避免成为单分支二叉搜索树，时间复杂度为O(logN)
4. B 树(N叉搜索树）

  • 特点：默认索引类型，多路平衡查找树

每个节点上有 M 个key ，划分出了 M+1 个区间

进行查询时，直接从根节点出发，判断当前要查的节点在哪个区间中，决定下一步往哪里走

进行 插入/删除操作时可能涉及到节点的拆分和合并

  • 适用场景：

    • 全值匹配（=）

    • 范围查询（>, <, BETWEEN）

    • 前缀匹配（LIKE 'abc%'）

    • 排序（ORDER BY）

    • 分组（GROUP BY）

无法使用后缀匹配（like '%abc')

  • 存储引擎支持：InnoDB、MyISAM、MEMORY等

5. B+树
B 树的改进，针对数据库量身定做
特点：
1. B+ 树也是一个N叉搜索树，每个节点上有 M 个key ，划分出了 M 个区间
2. 父节点上的每个key都会以最大值的身份存储在子节点中，所以叶子节点这一层包含了整个树的数据全集
3. B+ 树会使用链表将叶子节点串联起来
（此时就可以非常方便的完成数据集合的遍历，也可以很方便的从数据集合中按照范围取出一个子集）
优点：
1. N 叉搜索树，树的高度是有限的，降低 io 的次数
2. 擅长范围查询
3. 所有查询最终都要落到叶子节点，查询和查询之间的时间开销是稳定的
4. 由于叶子节点是全集，会把行数据只存储在叶子节点上，非叶子节点只存储一个用来排序的key
5. 在进行查询时，可以将硬盘中的非叶子节点加载到内存中，整体查询的比较过程就可以在内存中进行。

2. 事务

A给B转2000块钱，在转账过程中，A的账户扣除2000块钱，此时突然断网或数据库挂了，B的账号没有增加2000块钱，这是一个重大错误。

事务指逻辑上的一组操作，组成这组操作的各个单元，要么全部成功，要么全部失败。
在不同的环境中，都可以有事务。对应在数据库中，就是数据库事务。
使用：
（ 1 ）开启事务： start transaction;
（ 2 ）执行多条 SQL 语句
（ 3 ）回滚或提交： rollback/commit;
说明： rollback 即是全部失败， commit 即是全部成功。
事务特性：
1. 原子性：通过回滚的方式，保证这一系列操作都能执行正确或恢复如初

2. 一致性：事务执行前后，数据库从一个一致状态变到另一个一致状态

  • 数据完整性约束不被破坏

  • 业务规则保持一致

3. 持久性：事务一旦提交，其结果就是永久性的 ：即使系统崩溃，数据也不会丢失
通过redo log（重做日志）实现
4.  隔离性：多个事务 并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务
通过锁机制和MVCC（多版本并发控制）实现
提高并发进程，数据库服务器执行效率变高，但会产生问题

数据隔离级别

隔离级别脏读不可重复读幻读说明
READ UNCOMMITTED可能可能可能可读取未提交数据
READ COMMITTED不可能可能可能只能读取已提交数据（读加锁）
REPEATABLE READ不可能不可能可能

同一事务多次读取结果一致（MySQL默认）

（读写都加锁）

SERIALIZABLE不可能不可能不可能完全串行化执行

1. 查看和设置隔离级别

-- 查看当前隔离级别
SELECT @@transaction_isolation;-- 设置会话级隔离级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;-- 设置全局级隔离级别（需重启生效）
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

2. 隔离级别问题演示

  • 锁机制：

    • 共享锁（S锁）：读锁，其他事务可读不可写

    • 排他锁（X锁）：写锁，其他事务不可读写

(1) 脏读（Dirty Read）

一个事务A 在写数据的过程中，事务B读取了该数据，之后事务A又修改了该数据，导致事务B之前读取的数据时一个无效/过时的数据（也称为 脏数据）

-- 会话1
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 1;  -- 未提交-- 会话2（可以读取到未提交的数据）
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
SELECT balance FROM accounts WHERE user_id = 1;  -- 看到未提交的修改

解决方法：

在事务A进行写操作时加锁（即在事务A进行写操作时，事务B不可以进行读操作）

(2) 不可重复读（Non-repeatable Read）

事务A提交一份数据后，事务B进行多次读取，在事务B读取数据过程中，事务A又修改了该数据并提交，导致事务B读取的前后数据不同。

-- 会话1
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM accounts WHERE user_id = 1;  -- 第一次读取-- 会话2
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 1;
COMMIT;-- 会话1（同一事务内两次读取结果不同）
SELECT balance FROM accounts WHERE user_id = 1;  -- 第二次读取
COMMIT;

解决方法：

在事务B进行读操作时加锁（即在事务B读操作时，事务B不可以进行写操作）

在事务A进行写操作时加锁（即在事务A进行写操作时，事务B不可以进行读操作）

(3) 幻读（Phantom Read）

事务A提交一份数据后，事务B进行多次读取，在事务B读取数据过程中，事务A又提交了一份数据，导致事务B读取的前后结果集不同。

-- 会话1
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START TRANSACTION;
SELECT * FROM accounts WHERE balance > 1000;  -- 返回2条记录-- 会话2
INSERT INTO accounts VALUES(3, '王五', 1500);
COMMIT;-- 会话1（同一事务内相同查询返回不同行数）
SELECT * FROM accounts WHERE balance > 1000;  -- 返回3条记录
COMMIT;

解决方法：

引入串行化方式

总结：

（ 1 ）对于插入、删除数据频率高的表，不适用索引
（ 2 ）对于某列修改频率高的，该列不适用索引
（ 3 ）通过某列或某几列的条件查询频率高的，可以对这些列创建索引

3. JDBC 编程

编程语言，如 Java ， C 、 C++ 、 Python 等
数据库，如 Oracle ， MySQL ， SQL Server 等
数据库驱动包：不同的数据库，对应不同的编程语言提供了不同的数据库驱动包，如： MySQL 提
供了 Java 的驱动包 mysql-connector-java ，需要基于 Java 操作 MySQL 即需要该驱动包。同样的，
要基于 Java 操作 Oracle 数据库则需要 Oracle 的数据库驱动包 ojdbc 。
JDBC ，即 Java Database Connectivity ， java 数据库连接。是一种用于执行 SQL 语句的 Java API ，它是Java中的数据库连接规范。这个 API 由 java.sql.*,javax.sql.* 包中的一些类和接口组成，它为 Java 开发人员操作数据库提供了一个标准的API ，可以为多种关系数据库提供统一访问。

配置：

1. 从中央仓库下载mysql的jdbc驱动包（jar）

2. 将 jar 引入到项目中（拷贝，add as library）

高内聚：把相同/相关联的功能放在一起

高耦合：两个模块关联关系紧密，一个模块修改对另一个模块有很大影响

我们要求程序 高内聚，低耦合

jdbc开发案例

javax.sql jdbc 包

127.0.0.1 是一个特殊的IP地址，叫做“环回IP”（lookback）

每个机器上都有环回IP（127.0.0.1），只要把消息发送给这个IP，就等于发给自己

由于我们的jdbc程序和mysql服务器在同一个主机上，使用环回IP

import com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource;import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;
import java.util.Scanner;public class Domo {public static void main(String[] args) throws SQLException {Scanner scan = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入id：");int id = scan.nextInt();scan.nextLine();System.out.print("请输入姓名：");String name = scan.nextLine();//1.创建DataSource（抽象接口）//DataSource 描述“数据源头”，即数据库服务器所在位置DataSource dataSource = new MysqlDataSource();//找到mysql服务器//url（网址）：网络上具体资源位置((MysqlDataSource) dataSource).setURL("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/school?characterEncoding=utf8&useSSL=false");//向下转型//认证用户名//root 管理员mysql默认自带用户((MysqlDataSource) dataSource).setUser("root");//认证密码((MysqlDataSource) dataSource).setPassword("123");//2. 和数据库服务器建立连接//getConnection()是jdbc中常见异常，如果执行sql或操作数据库过程中出现问题，一般都抛出这个异常//connection连接Connection connection=dataSource.getConnection();//3. 构造sql（代码中的sql不需要写;)String sql = "insert into student values(1,'lh'),(id,'"+ name +"'),(?,?)";PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);preparedStatement.setInt(1,id);preparedStatement.setString(2,name);//4. 把sql发送给服务器，返回值是一个整数，表示影响的行数int n = preparedStatement.executeUpdate();System.out.println(n);//5. 释放资源，关闭连接(先申请资源，后释放）preparedStatement.close();connection.close();}
}

Prepared ：准备好的/预处理的

Statement： 语句

先解析检查 sql ，看看sql是否有问题，解析完毕后，会得到结构化数据，直接把解析好的结构化数据发送给数据库，服务器就省下了这部分解析工作

如果直接把字符串格式的 sql 发给mysql 服务器，mysql 服务器就需要对 sql 解析和校验，但 mysql 服务器是服务于多个客户端，此时总的开销和总的负担就很大。

import com.mysql.cj.jdbc.MysqlDataSource;import javax.sql.DataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;public class Domo2 {public static void main(String[] args) throws SQLException {//建立DataSouece(抽象接口）DataSource dataSource = new MysqlDataSource();((MysqlDataSource) dataSource).setURL("jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/school?characterEncoding=utf8&useSSL=false");((MysqlDataSource) dataSource).setUser("root");((MysqlDataSource) dataSource).setPassword("123");//2. 和数据库服务器建立连接Connection connection = dataSource.getConnection();//3. 构造sqlString sql = "select * from student";PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql);//4. 执行sql//ResultSet 表示查询的结果集合ResultSet resultSet = statement.executeQuery();//5. 遍历结果集合while(resultSet.next()){int id = resultSet.getInt("id");String name = resultSet.getString("name");System.out.println("id = "+id +", name ="+ name);}//释放资源resultSet.close();statement.close();connection.close();}
}

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