数据库面试题（1）关系型数据库
1 说说数据库的第一、第二、第三范式？
第一范式（1NF）：数据库表中的字段都是单一属性的，不可再分。这个单一属性由基本类型构成，包括整型、实数、字符型、逻辑型、日期型等。
第二范式（2NF）：数据库表中不存在非关键字段对任一候选关键字段的部分函数依赖（部分函数依赖指的是存在组合关键字中的某些字段决定非关键字段的情况），也即所有非关键字段都完全依赖于任意一组候选关键字。
第三范式（3NF）：在第二范式的基础上，数据表中如果不存在非关键字段对任一候选关键字段的传递函数依赖则符合第三范式。所谓传递函数依赖，指的是如 果存在A → B → C的决定关系，则C传递函数依赖于A。因此，满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系： 关键字段 → 非关键字段 x → 非关键字段y。
2 存储过程是什么？
而存储过程（Stored Procedure）是一组为了完成某种特定功能的SQL语句集，经编译后存储在数据库中，用户通过指定存储过程的名字并给定参数（如果该存储过程带有参数）来调用执行它。一个存储过程是一个可编程的函数，它在数据库中创建并保存。它可以有SQL语句和一些特殊的控制结构组成。当希望在不同的应用程序或平台上执行相同的函数，或者封装特定功能时，存储过程是非常有用的。数据库中的存储过程可以看做是对面向对象方法的模拟，它允许控制数据的访问方式。
（1）存储过程增强了SQL语言的功能和灵活性：存储过程可以用流控制语句编写，有很强的灵活性，可以完成复杂的判断和较复杂的运算。
（2）存储过程允许标准组件式编程：存储过程被创建后，可以在程序中被多次调用，而不必重新编写该存储过程的SQL语句。而且可以随时对存储过程进行修改，对应用程序源代码毫无影响。
（3）存储过程能实现较快的执行速度：如果某一操作包含大量的Transaction-SQL代码或分别被多次执行，那么存储过程要比批处理的执行速度快很多。因为存储过程是预编译的。在首次运行一个存储过程时，优化器对其进行分析优化，并且给出最终被存储在系统表中的执行计划。而批处理的Transaction-SQL语句在每次运行时都要进行编译和优化，速度相对要慢一些。
（4）存储过程能减少网络流量：针对同一个数据库对象的操作（如查询、修改），如果这一操作所涉及的Transaction-SQL语句被组织成存储过程，那么当在客户计算机上调用该存储过程时，网络中传送的只是该调用语句，从而大大增加了网络流量并降低了网络负载。
（5）存储过程可被作为一种安全机制来充分利用：系统管理员通过执行某一存储过程的权限进行限制，能够实现对相应的数据的访问权限的限制，避免了非授权用户对数据的访问，保证了数据的安全。
2 数据库事务是什么？
事务（Transaction）是并发控制的基本单位。所谓的事务，它是一个操作序列，由一条或者多条sql语句组成，这些操作要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位。事务应该具有4个属性：原子性、一致性、隔离性、持久性。
原子性（Atomicity）：指整个数据库事务是不可分割的工作单位。只有事务中所有的数据库操作都执行成功，整个事务的执行才算成功。事务中任何一个sql语句执行失败，那么已经执行成功的sql语句也必须撤销，数据库状态应该退回到执行事务前的状态。
一致性（Consistency）：事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束，也就是说在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性约束没有被破坏
隔离性（Isolation）：隔离性也叫做并发控制、可串行化或者锁。事务的隔离性要求每个读写事务的对象与其它事务的操作对象能相互分离，即该事务提交前对其它事务都不可见，这通常使用锁来实现多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行。
持久性（Durability）：表示事务一旦提交了，其结果就是永久性的，也就是数据就已经写入到数据库了，如果发生了宕机等事故，数据库也能将数据恢复。
3 数据库的快照读是什么？
快照读是一种一致性不加锁的读，读取的是回滚段里的数据（即旧版本数据），这里的数据不会修改，可以随便并发读。这是innodb高并发的核心原因之一。普通的select语句都是快照读，除非显示地加锁。多个事务，在同一个索引，同一个范围区间插入记录时，如果插入的位置不冲突，不会阻塞彼此。
4 说说悲观锁和乐观锁的原理、应用场景？
乐观并发控制(乐观锁)和悲观并发控制（悲观锁）是并发控制主要采用的技术手段。悲观锁和乐观锁，都是人们定义出来的概念，不仅仅是关系型数据库系统中有乐观锁和悲观锁的概念，像memcache、hibernate、tair等都有类似的概念。不同的业务场景应该选用不同的并发控制方式，不要把乐观并发控制和悲观并发控制狭义的理解为DBMS中的概念，更不要把他们和数据中提供的锁机制（行锁、表锁、排他锁、共享锁）混为一谈。
- 悲观锁
当我们要对一个数据库中的一条数据进行修改的时候，为了避免同时被其他人修改，最好的办法就是直接对该数据进行加锁以防止并发。这种借助数据库锁机制在修改数据之前先锁定，再修改的方式被称之为悲观并发控制（又名“悲观锁”，Pessimistic Concurrency Control，缩写“PCC”）。比如，执行SQL select *** for update
悲观并发控制实际上是“先取锁再访问”的保守策略，为数据处理的安全提供了保证。但是在效率方面，处理加锁的机制会让数据库产生额外的开销，还有增加产生死锁的机会；另外，在只读型事务处理中由于不会产生冲突，也没必要使用锁，这样做只能增加系统负载；还有会降低了并行性，一个事务如果锁定了某行数据，其他事务就必须等待该事务处理完才可以处理那行数。
- 乐观锁
乐观锁（ Optimistic Locking ） 相对悲观锁而言，乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。
相对于悲观锁，在对数据库进行处理的时候，乐观锁并不会使用数据库提供的锁机制。一般的实现乐观锁的方式就是记录数据版本。当读取数据时，将版本标识的值一同读出，数据每更新一次，同时对版本标识进行更新。当我们提交更新的时候，判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的版本标识进行比对，如果数据库表当前版本号与第一次取出来的版本标识值相等，则予以更新，否则认为是过期数据。
实现数据版本有两种方式，第一种是使用版本号，第二种是使用时间戳。使用版本号时，可以在数据初始化时指定一个版本号，每次对数据的更新操作都对版本号执行+1操作。并判断当前版本号是不是该数据的最新的版本号。
乐观并发控制相信事务之间的数据竞争(data race)的概率是比较小的，因此尽可能直接做下去，直到提交的时候才去锁定，所以不会产生任何锁和死锁。
5 关系型数据库和非关系型数据库区别？
关系型数据库：容易理解、使用方便、易于维护、支持SQL、支持事物。但是为了维护一致性所付出的巨大代价就是其读写性能比较差；它是固定的表结构；并且不支持高并发读写需求，也不支持海量数据的高效率读写。
非关系型数据库：使用键值对存储数据，是分布式。且无需经过SQL层的解析，读写性能很高。基于键值对，数据没有耦合性，容易扩展。
6 数据库连接池的作用？
数据库连接是一项有限的昂贵资源。一个数据库连接对象对应一个物理数据库连接，每次使用都要打开一个物理连接，使用完都关闭。建立数据库连接时非常耗费资源和时间的，首先要建立TCP连接；然后TCP协议三次握手的发送与响应；客户端的账户验证，服务器返回确认；用户验证后，需要传输相关链接变量如是否自动提交事务的设置等，会有很多次的数据交互，然后才能建立连接。
数据库连接池的作用是避免重复打开数据库连接浪费系统资源。连接池将已经创建好的连接保存在池中，当有请求来时，直接使用已经创建好的连接对数据库进行访问，减少了创建和销毁连接的次数，提高系统的性能。具体步骤如下：
（1）建立数据库连接池对象（服务器启动）。
（2）按照事先指定的参数创建对应初始数量的数据库连接（即空闲连接），设置连接池连接数量极值（最大活跃链接）。
（3）对于一个数据库的访问请求，直接从连接池中得到一个连接。如果数据库连接池对象中没有空闲连接，且数量没有达到极值（即：最大活跃链接），创建一个新的数据库连接。
（4）存取数据库。
（5）关闭数据库，释放大于初始数量的空闲数据库连接。（并非真正关闭，而是将其放入空闲队列中。如实际空闲连接大于初始数量空闲连接则释放连接）。
（6）释放数据库连接池对象（服务器停止）维护期间，释放数据库连接池对象，并释放所有连接）。
连接池的优势：
（1）资源复用：由于数据库连接得到重用，避免了频繁创建、释放引起的大量性能开销。在减少系统消耗的基础上，在另一方面也增进了系统运行环境的平稳性（减少内存碎片及数据库临时进程/线程的数量）
（2）更快的系统响应速度：数据库连接池在初始化过程中，往往已经创建了若干个数据库连接置于池中备用，此时连接的初始化工作均已完成。对于业务请求处理而言，直接利用现有的可用连接，避免了数据库连接初始化和释放过程的时间，从而缩减了系统整体相应时间。
（3）统一的连接管理，避免数据库连接泄露。在较为完备的数据库连接池实现中，可根据预先的连接占用超时设定，强制收回被占用连接，从而避免了常规数据库连接操作中可能出现的资源泄露。
7 varchar和char有什么区别?
varchar是可变字符类型，char是不可变。char(M)类型的数据列里，每个值都占用M个字节，如果某个长度小于M，MySQL就会在它的右边用空格字符补足。在varchar(M)类型的数据列里，每个值只占用刚好够用的字节再加上一个用来记录其长度的字节（即总长度为L+1字节）。
参考
https://blog.csdn.net/zgsxhdzxl/article/details/104608158
https://blog.csdn.net/SDKLHKJAS/article/details/114702673
https://zhuanlan.zhihu.com/p/359786156
https://blog.csdn.net/qq_37621623/article/details/108349391
本文链接：https://www.codingbrick.com/archives/1228.html
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