2018-03-08 15:26:36 +08:00
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# 事务四大特性
## 原子性
要么都执行，要么都不执行。
## 一致性
事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。
## 隔离性
多个事务单独执行，互不影响。
## 持久性
即使系统发生故障，事务执行的结果也不能丢失。持久性通过数据库备份和恢复来保证。
# 数据不一致
## 丢失修改
T< sub > 1< / sub > 和 T< sub > 2< / sub > 两个事务同时对一个数据进行修改， < sub > 1< / sub > 先修改， < sub > 2< / sub > 随后修改， < sub > 2< / sub > 的修改覆盖了 T< sub > 1< / sub > 的修改。
## 读脏数据
T< sub > 1< / sub > 做修改后写入数据库， < sub > 2< / sub > 读取这个修改后的数据，但是如果 T< sub > 1< / sub > 撤销了这次修改，使得 T< sub > 2< / sub > 读取的数据是脏数据。
## 不可重复读
T< sub > 1< / sub > 读入某个数据， < sub > 2< / sub > 对该数据做了修改，如果 T< sub > 1< / sub > 再读这个数据，该数据已经改变，和最开始读入的是不一样的。
# 隔离级别
数据库管理系统需要防止数据出现不一致，并且有多种级别可以实现，这些级别称为隔离级别。
## 未提交读（ ）
一个事务可以读取自己的未提交数据，也被称为脏读。
## 提交读（ ）
一个事务可以读取自己的已提交数据，但是该数据可能过后就会被其它事务改变，因此也称为不可重复读。
## 可重复读（ ）
保证在同一个事务中多次读取同样的记录结果是一致的。但是会出现幻读的问题，所谓幻读，指的是某个事务在读取某个范围内的记录时，其它事务会在范围内插入数据，产生幻行。
## 可串行化（ ）
2018-03-09 14:22:11 +08:00
强制事务串行执行，避免幻读。
2018-03-08 15:26:36 +08:00
# 可串行化调度
如果并行的事务的执行结果和某一个串行的方式执行的结果一样，那么可以认为结果是正确的。
# 封锁类型
2018-03-09 14:22:11 +08:00
排它锁 (X 锁），共享锁 (S 锁）
2018-03-08 15:26:36 +08:00
一个事务 T 对数据对象 A 加了 X 锁，
一个事务 T 对数据对象加了 S 锁，
# 封锁粒度
粒度可以是整个数据库，也可以是表，行，或者分量。
粒度越小，开销越大。
# 封锁协议
## 三级封锁协议
2018-03-09 14:22:11 +08:00
< div align = "center" > < img src = "../pics//785806ed-c46b-4dca-b756-cebe7bf8ac3a.jpg" / > < / div > < br >
**1 级封锁协议**
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事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁，直到事务结束才释放锁。
可以解决丢失修改问题；
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**2 级封锁协议**
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在 1 级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁，读取完马上释放 S 锁。
可以解决读脏数据问题，因为如果一个事务在对数据 A 进行修改，根据 1 级封锁协议，会加 X 锁，那么就不能再加 S 锁了，也就是不会读入数据。
2018-03-09 14:22:11 +08:00
**3 级封锁协议**
2018-03-08 15:26:36 +08:00
在 2 级的基础上，要求读取数据 A 时必须加 S 锁，直到事务结束了才能释放 S 锁。
可以解决不可重复读的问题，因为读 A 时，其它事务不能对 A 加 X 锁，从而避免了在读的期间数据发生改变。
## 两段锁协议
加锁和解锁分为两个阶段进行。两段锁是并行事务可串行化的充分条件，但不是必要条件。
```html
lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(c)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B)
```
# 乐观锁和悲观锁
## 悲观锁
假定会发生并发冲突，屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。
Java synchronized 就属于悲观锁的一种实现，每次线程要修改数据时都先获得锁，保证同一时刻只有一个线程能操作数据，其他线程则会被阻塞。
## 乐观锁
假设不会发生并发冲突，只在提交操作时检查是否违反数据完整性。
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Java JUC 中的 Atomic 包就是乐观锁的一种实现， （ ）
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乐观锁有两种实现方式，数据版本和时间戳。它们都需要在数据库表中增加一个字段，使用这个字段来判断数据是否过期。例如，数据版本实现方式中，需要在数据库表中增加一个数字类型的 version 字段，当读取数据时，将 version 字段的值一同读出。随后数据每更新一次，对此 version 值加 1。当提交更新的时候，
## MySQL 隐式和显示锁定
MySQL InnoDB 采用的是两阶段锁协议。在事务执行过程中，随时都可以执行锁定，锁只有在执行 COMMIT 或者 ROLLBACK 的时候才会释放， ，
另外，
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- SELECT ... LOCK IN SHARE MODE
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- SELECT ... FOR UPDATE
# 范式
2018-03-09 14:28:34 +08:00
记 A->B 表示 A 函数决定于 B，
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如果 {A1， ， ，
对于函数依赖 W->A，
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以下关系中， ， ， ， ，
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< div align = "center" > < img src = "../pics//b6a678c0-c875-4038-afba-301846620786.jpg" / > < / div > < br >
不符合范式的关系，会产生很多异常。主要有以下四种异常：
1. 冗余数据
2. 修改异常
3. 删除异常
4. 插入异常，比如如果新插入一个学生的信息，而这个学生还没选课，那么就无法插入该学生。
关系数据库的范式理论就是是为了解决这四种异常。
高级别范式的依赖基于低级别的范式。
## 第一范式 (1NF)
属性不可分。
## 第二范式 (2NF)
每个非主属性完全函数依赖于键码。
可以通过分解来满足。
**分解前**
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?S(Sno,Cname,Sname,Sdept,Mname)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sno,Cname)->(Sname,Sdept,Mname)" / > < / div > < br >
**分解后**
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?S1(Sno,Sname,Sdept,Mname)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sno)->(Sname,Sdept,Mname） / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sdept)->(Mname)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "../pics//8ef22836-8800-4765-b4b8-ade80096b323.jpg" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?S2(Sno,Cname,Grade)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sno,Cname)->(Grade)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "../pics//b0748916-1acd-4138-b24c-69326cb452fe.jpg" / > < / div > < br >
## 第三范式 (3NF)
非主属性不传递依赖于键码。
上述 S1 存在传递依赖， ， ，
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< div align = "center" > < img src = "../pics//923896c1-937e-4a38-b8a6-cec3040b4e2a.jpg" / > < / div > < br >
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## BC 范式（ ）
所有属性不传递依赖于键码。
关系模式 STC(Sname, Tname, Cname, Grade)，其中四个属性分别为学生姓名、教师姓名、课程名和成绩。有以下函数依赖：
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sname,Cname)->(Tname)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sname,Cname)->(Grade)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sname,Tname)->(Cname)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Sname,Tname)->(Grade)" / > < / div > < br >
< div align = "center" > < img src = "https://latex.codecogs.com/gif.latex?(Tname)->(Cname)" / > < / div > < br >
分解成 SC(Sname, Cname, Grade) 和 ST(Sname, Tname)，对于 ST， ，
# 约束
## 键码
用于唯一表示一个实体。键码可以由多个属性构成，每个构成键码的属性成为码。
## 单值约束
某个属性的值是唯一的。
## 引用完整性约束
一个实体的属性引用的值在另一个实体的某个属性中存在。
## 域约束
某个属性的值在特定范围之内。
## 一般约束
一般性约束，比如大小约束，数量约束。
# 数据库的三层模式和两层映像
外模式：局部逻辑结构；模式：全局逻辑结构；内模式：物理结构。
## 外模式
又称用户模式，是用户和数据库系统的接口，特定的用户只能访问数据库系统提供给他的外模式中的数据。例如不同的用户创建了不同数据库，那么一个用户只能访问他有权限访问的数据库。一个数据库可以有多个外模式，一个用户只能有一个外模式，但是一个外模式可以给多个用户使用。
## 模式
可以分为概念模式和逻辑模式，概念模式可以用概念 - 关系来描述；逻辑模式使用特定的数据模式（比如关系模型）来描述数据的逻辑结构，这种逻辑结构包括数据的组成、数据项的名称、类型、取值范围。不仅如此，逻辑模式还要描述数据之间的关系，数据的完整性与安全性要求。
## 内模式
又称为存储模式，描述记录的存储方式，例如索引的组织方式、数据是否压缩以及是否加密等等。
## 外模式/模式映像
把外模式的局部逻辑结构和模式的全局逻辑结构联系起来。该映像可以保证数据和应用程序的逻辑独立性。
## 模式/内模式映像
把模式的全局逻辑结构和内模式的物理结构联系起来，该映像可以保证数据和应用程序的物理独立性。
# ER 图
Entity-Relationship， ：
## 实体的三种联系
联系包含 1 对 1，
如果 A 到 B 是 1 对多关系，那么画个带箭头的线段指向 B； ， ； ，
< div align = "center" > < img src = "../pics//292b4a35-4507-4256-84ff-c218f108ee31.jpg" / > < / div > < br >
## 表示出现多次的关系
一个实体在联系出现几次，就要用几条线连接。如下表示一个课程的先修关系，先修关系中，应当出现两个 Course 实体，第一个是先修课程，后一个是后修课程，因此需要用两条线来表示这种关系。
< div align = "center" > < img src = "../pics//8b798007-e0fb-420c-b981-ead215692417.jpg" / > < / div > < br >
## 联系的多向性
下图中一个联系表示三个实体的关系。虽然老师可以开设多门课，并且可以教授多名学生，但是对于特定的学生和课程，只有一个老师教授，这就构成了一个三元联系。
< div align = "center" > < img src = "../pics//423f2a40-bee1-488e-b460-8e76c48ee560.png" / > < / div > < br >
一般只使用二元联系，可以把多元关系转换为二元关系。
< div align = "center" > < img src = "../pics//de9b9ea0-1327-4865-93e5-6f805c48bc9e.png" / > < / div > < br >
## 表示子类
用 is-a 联系来表示子类，具体做法是用一个三角形和两条线来连接类和子类。与子类有关的属性和联系都连到子类上，而与父类和子类都有关的连到父类上。
< div align = "center" > < img src = "../pics//7ec9d619-fa60-4a2b-95aa-bf1a62aad408.jpg" / > < / div > < br >
# 一些概念
**数据模型** 由数据结构、数据操作和完整性三个要素组成。
**数据库系统** 包括了数据库，数据库管理系统，应用程序以及数据库管理员和用户，还包括相关的硬件和软件。也就是说数据库系统包含所有与数据库相关的内容。
# 参考资料
- 史嘉权. 数据库系统概论[M]. 清华大学出版社有限公司, 2006.
- [MySQL 乐观锁与悲观锁 ](https://www.jianshu.com/p/f5ff017db62a )
