開發者面試：資料庫問題分析

大家好！我們都在這裡為一個目標而努力——成為Java 開發人員。也許成為專業人士道路上最重要的階段是技術面試。通常，面試官會瀏覽主要話題，並提出幾個問題。在這篇文章中，我們將討論這樣一個關鍵主題—資料庫。讓我們看看最常見的問題，並嘗試在不深入研究材料的情況下回答它們，因為在這種情況下，這本書的體積對我們來說是不夠的！那麼，我們走吧。

1.什麼是資料庫？它們又分為哪些類型呢？

DBMS 是什麼意思？

資料庫 (DB)是一種有組織的結構，設計用於儲存、變更和處理相關資訊（主要是大容量資訊）。換句話說，資料庫是結構化資料儲存。例如，電話簿。

資料庫類型

1. 關係資料庫是資料的集合，它們之間具有預先定義的關係。資料儲存為一組由列和行組成的表。表格儲存有關資料庫中表示的物件的資訊。每個表格列儲存特定的資料類型，每個儲存格儲存一個屬性值。
2. 非關係系統（NoSQL）是為具有靈活模式的特定資料模型而設計的系統。換句話說，這些資料庫不是以表格方案、行和列的形式儲存數據，而是以其他格式儲存數據。

您可以在本文中閱讀更多有關非關聯式資料庫的資訊：NoSQL 開發人員指南。 資料庫管理系統（DBMS）是一套軟體，使用者可以使用它來建立資料庫（DB）並對其執行各種操作：補充、更新、刪除、選擇等。DBMS保證資料的安全性、完整性、安全性存儲並允許您授予對資料庫管理的存取權限。例如，MySql 是一種 DBMS，它提供對關聯式資料庫或非關聯式資料庫的 MongoDB 的存取。

2.什麼是標準化？標準化形式？標準化有多少種形式？說出前三個的名稱。

規範化是在資料庫中組織和建構資料的過程，它透過消除依賴關係的冗餘和不一致來提供更大的資料庫靈活性。 範式是表的一個屬性，在規範化的背景下考慮，它在結構的簡單性和正確性方面表徵了表。範式被定義為表必須滿足的一組要求。總共有六種範式，但在實務上只使用前三種：

1. 第一範式：
   • 所有屬性都是簡單的（即原子且不可分割）；
   • 所有數據都是標量（即正數）；
   • 沒有重複的行（為此，為每行建立一個主鍵）。
2. 第二範式：
   • 滿足第一範式的條件；
   • 每個非鍵屬性都引用一個主鍵。
3. 第三範式：
   • 滿足第二正常組的條件；
   • 非鍵字段獨立於其他非鍵字段：它們只能與主鍵關聯。

3. 非規範化

非規範化是故意減少或違反資料庫規範化的形式，通常是透過添加冗餘資料來加快從資料庫的讀取速度。一般來說，這是一個與標準化相反的過程。發生這種情況是因為範式理論並不總是適用於實踐。例如，非原子值並不總是“邪惡的”：有時甚至相反。在某些情況下，執行查詢時，特別是處理大量資訊時，需要額外的聯結。這最終可以提高性能。用於分析的資料庫通常會被非規範化，以加快查詢執行速度。例如，您經常會對報表中的一些資料進行取樣，其中非關鍵列彼此相關。您有意刪除第三種形式的標準化，並將所有內容合併到一個表中以便於採樣 - 這樣您就不必對其他表進行額外的查詢。

4. 索引

索引是與具有特定列的表或視圖關聯的一組排序值，可加速資料檢索。也就是說，這是一種索引：就像電話簿中的字母一樣，可以幫助我們按姓氏進行搜尋。如果使用得當，此功能可以大大提高處理大型資料庫時的效能。或者你可以降低很多。為了加快搜尋速度，這些關鍵字儲存在平衡樹結構中，並透過該結構執行搜尋。通常，需要在最常搜尋的欄位上輸入索引。當您擁有至少 10,000 筆記錄時，您應該考慮建立索引。否則，您將看不到明顯的結果，因為過早的優化是邪惡的。您可能會問，索引如何影響系統效能？當插入新資料或刪除舊資料時，平衡樹結構將重新計算。實際上，資料和索引越多，需要統計的樹就越多。想像一下這種情況：這張表上有大約 20,000 筆記錄和 7 個索引。即插入資料時，需要重新計算7棵樹，每棵樹有20000筆記錄。嚴格來說，對於經常增刪資料的表，完全不建議使用索引。最後，我想指出的是，經常在其中找到值的列的索引null不會那麼有效，因此不值得將它們添加到此類列中。

SQL中聚集索引和非聚集索引有什麼不同？

聚類：

• 提供所選欄位的物理順序；
• 如果一個表有聚集索引，則稱為聚集索引；
• 每個表不需要超過一個索引；
• 在MySQL中，聚集索引不是由使用者明確指定的，因為如果你沒有在表上定義主鍵，MySQL會找到UNIQUE所有鍵列所在的第一個索引NOT NULL，而InnoDB將其用作聚集索引。

非集群：

• 單一表上最多可以有 999 個非聚集索引；
• 包含指向表中包含實際資料的行的指標；
• 不提供實體訂單；
• 對於非聚集索引來說，資料是有序的，有單獨的表，即索引所在的一列一張表，因此，當請求不屬於給定欄位的資料時，會首先在該欄位上進行查詢。該表中的字段，然後才針對原始表中的行進行附加查詢。

建立非聚集索引：

CREATE INDEX index_name ON table_name(column_name)

6. 什麼是綜合指數？

複合索引- 透過同時傳送到多個列來建構。換句話說，它是一個由多個列組成的複雜索引。當一個查詢中出現多於一列時，將使用此類索引。建立複合索引：

CREATE INDEX index_name ON table_name(first_column_name, second_column_name, third_column_name)

通常，當多列中的資料在邏輯上相關時使用這些索引。

7. 什麼是覆蓋索引？唯一索引？

覆蓋索引是一種足以回答查詢而無需存取表本身的索引。使用這個索引，你可以得到整行數據，但實際上這是根本不必要的。因為您不必直接存取來源表並且可以僅使用索引來回答，所以使用覆蓋索引會稍微快一些。同時，不要忘記列越多，索引本身就會變得越麻煩、越慢。所以你不應該濫用這個。上面我們講了聚集索引和非聚集索引，它們可以是唯一的。這意味著沒有兩個欄位具有相同的索引鍵值。否則，索引將不是唯一的，因為多行可能包含相同的值。建立唯一非聚集索引的範例：

CREATE UNIQUE INDEX index_name ON table_name(column_name)

8.什麼是主鍵

主鍵是表中的一個字段，用於標識資料庫表中的每一行。一張表中只能有一個這樣的字段，而且所有值必須是唯一的。沒有提醒你什麼嗎？畢竟，主鍵只不過是一個唯一的聚集索引。通常，主鍵是在建立表格時建立的：

CREATE TABLE table_name(
column_name int PRIMARY KEY,
…..)

限制將自動新增至此列 - NOT NULL。您也可以為已建立的表設定鍵：

ALTER TABLE table_name ADD PRIMARY KEY (column_name);

如果按照上述方式新增主鍵，則會檢查指定為主鍵 ( column_name) 的欄位的值，以確保它們不包含空值（也會新增約束 - NOT NULL）。

什麼是外鍵？

外鍵是為提供表之間的關係而建立的屬性。通常，外鍵設定在子表中的列上，並指向主表中的其中一個欄位。可以在建立表格時指定為：

CREATE TABLE table_name{
column_name int,
…..
FOREIGN KEY(column_name) REFERENCES another_table_name(another_table_column_name) }

所以創建表後：

ALTER TABLE table_name
ADD FOREIGN KEY(column_name) REFERENCES another_table_name(another_table_column_name));

您可以在操作外鍵引用的欄位時設定外鍵的行為。操作可以有以下ON DELETE類型ON UPDATE：可能的行為選項：

• CASCADE— 使用此屬性，當主表中刪除或變更相關行時，從屬表中的行將自動刪除或變更；
• SET NULL— 使用此屬性，當從主表中刪除或更新相關行時，NULL將設定外鍵列的值；
• NO ACTION— 如果從屬表中存在相關行，則拒絕嘗試刪除或更改主表中的行；
• RESTRICT- 相當於NO ACTION;
SET DEFAULT- 使用此屬性，當從主表中刪除或更新相關行時，將設定外鍵列的預設值（如果有）。

使用範例：

CREATE TABLE table_name{
column_name int,
…..
FOREIGN KEY(column_name) REFERENCES another_table_name(another_table_column_name) ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE }

ON DELETE如果和的行為 未明確設置ON UPDATE，則行為將設置為RESTRICT。

10.表格之間的連接類型（Join）

表之間的連接是基於公共資料（欄位）提供的。這是使用 運算子 來實現的JOIN，該運算子將一個表中的行與另一個表中的行進行配對。完成映射後，兩個表的列是相鄰的，儘管它們可以從單獨的表中取得。如果我們有三個表的公共字段，我們可以將它們的資料顯示為一張公共表。但是，值得考慮的是，連線的表越少，查詢運行的速度就越快。所以，類型JOIN：

• INNER JOIN- 僅顯示第一個表中與第二個表中的某些資料對應的那些資料的連接。其餘的都下降。
• LEFT JOIN- 顯示第一個表中的所有資料以及第二個表中的相應資料（如果有）的連接。如果沒有對應的數據，則第二個表的資料欄位將為空。
• RIGHT JOIN- 顯示第二個表中的所有資料以及第一個表中的相應資料（如果有）的連接。如果沒有對應的數據，則第一個表中的資料欄位將為空。
• FULL JOIN- 顯示第一個和第二個表中的所有資料的連接。如果另一個表中沒有相關數據，則該數據的欄位將為空。
• CROSS JOIN- 交叉聯接，其中第一個表的每一行都聯接到第二個表的每一行（每個到每個）。也就是說，如果兩個表各有 3 行，那麼在這次連接之後我們將得到 9 行的結果。

例子Join(inner)：

SELECT *
FROM first_table
INNER JOIN second_table ON first_table.some_column = second_table.some_column

11.什麼是資料庫中的 ACID 屬性？

A - 原子性，確保沒有事務部分提交給系統。要么執行其所有子操作，要么不執行。例如，將錢從銀行轉移到另一個帳戶涉及兩個操作：

1. 將錢轉入銀行帳戶。
2. 將資金從銀行帳戶轉移到特定帳戶。

但任何事情都有可能發生。例如，他們會去銀行，然後會發生一些錯誤，第二個操作將無法完成。反之亦然：僅執行第二個操作。因此，這些操作是在一筆交易中執行的，其結果要么全部，要么全無。 C - 一致性：每筆成功的交易總是只記錄可解析的結果。這可確保滿足所有限制（例如NOT NULL），否則交易將回滾。 和 - 隔離：在事務執行期間，並行事務不應影響其結果。這使我們能夠向所有人隱藏非最終資料狀態。實際上，這就是為什麼不成功的交易不會破壞任何東西。稍微低一點我們就會熟悉事務隔離等級。 D - 持久性：如果交易完成，那麼您可以確定它所做的更改不會因為某些故障而被取消。

12. 事務隔離級別

每個隔離等級允許/禁止某些操作（機會）：

• 幻讀- 在同一事務內，相同的資料請求給出不同的結果，這是由於另一個（並行）事務添加資料而發生的。
• 非重複讀取- 在同一事務內，相同的資料請求給出不同的結果，這是由於另一個（並行）事務更改或刪除資料而發生的。
• 「髒」讀取－讀取由事務添加或更改的數據，隨後不會回滾；
• 遺失更新- 當不同事務同時更改相同資料區塊時，除了最後一個之外的所有變更都會遺失（類似於多執行緒中的「競爭條件」）。

為了方便起見，我們在表中考慮隔離等級及其功能：

13.什麼是SQL注入？

SQL注入GET是駭客攻擊網站的方法之一，其本質是透過查詢或Cookies將一些SQL程式碼注入到資料中POST。如果網站執行此類注入，則有可能獲得對資料庫的存取權並破解應用程式。例如，我們知道某個變數的名稱。讓我們column_name用 type來說boolean。如果系統容易受到注入，我們可以新增OR column_name=true然後寫入資料庫中我們需要的所有內容。OR將創建一個 OR 條件，並且它後面的表達式將始終是true，這將帶我們走得更遠。由於對 SQL 查詢中使用的傳入資料處理不當，可能會出現 SQL 注入等網站攻擊。使用JDBC連接到資料庫時，您可以使用各種Statements. 為了提高安全性，有必要使用PreparedStatement而不是通常的Statement，因為使用時，Statement查詢字串和值只是簡單地添加在一起，使得注入成為可能。反過來，有PreparedStatement一個特定的請求模板，資料插入其中，並反映引號。因此，SQL 注入將僅被視為某個欄位的字串表示形式。為了防止 SQL 注入，您可以使用基於正規表示式的檢查（您可以在本文中閱讀有關正規表示式的更多資訊）。另一種選擇是對傳入參數的字元數設定限制：例如，如果您應該接收不超過 9999 的數字，則限制為四個傳入字元即可。它將降低使用 SQL 注入進行駭客攻擊的風險。您可以從文章《Java 安全性：最佳實踐》中了解有關 Java 安全性的更多資訊。

14.什麼是預存程序？存儲函數？扳機？

SQL中的預存程序是資料庫中的一個實體，是一組一次性編譯並儲存在伺服器上的SQL指令。簡而言之，這類似於 Java 中的方法。預存程序可以對資料執行操作，包括普通查詢和一些普通查詢無法執行的操作。過程是一個 SQL 實體，創建一次，然後透過傳遞參數進行呼叫。這種方法的優點是這些指令可以重複使用多次。預存程序可提高效能、增強程式設計能力並支援資料安全功能。讓我們考慮創建一個過程：

CREATE PROCEDURE procedure_name (first_param some_type, second_param some_type..)
 begin
……...
 end

調用過程：

CALL procedure_name (first_param, second_param…..);

儲存函數是預存程序的一種。函數之間的差異在於它始終僅傳回單一值，而過程會傳回一組值。預存程序不能與常規 SQL 混合，但儲存函數可以 - 這就是它的優點。另一方面，儲存函數比過程有更多的限制。建立儲存函數：

CREATE FUNCTION function_name (first_param, second_param…..)
RETURNS some_type
 begin
……...
RETURN some_value;
end

呼叫存儲的函數：

SELECT function_name(first_param, second_param…..);

觸發器是另一種類型的預存過程，它不是由使用者直接調用，而是在資料修改時啟動。也就是說，當滿足某些條件時，例如 、INSERT或DELETE、 或UPDATE給定表的某一列中的數據，該過程被啟動。使用關鍵字BEFORE（觸發器在關聯事件之前觸發）或AFTER（事件之後）確定何時觸發觸發器。

CREATE TRIGGER trigger_name
ON table_name
AFTER INSERT
 begin
……...
 end

15. 練習

儘管如此，面試中最常見的 SQL 問題是練習 - 解決問題。試著猜測你會遇到哪些任務是沒有意義的，因為一切都取決於對方想像的複雜程度。因此，唯一可行的選擇是更好地處理不同複雜度的 SQL 查詢。sql-ex.ru可以作為練習各種任務的資源。在完成前 20 個任務之後，對話者就很難用任何 SQL 任務來嚇唬您了。今天就到這裡了：希望讀完這篇文章後，有關資料庫的問題不會造成任何困難或問題。感謝您的關注，再次見到您！