开发者面试：数据库问题分析

大家好！我们都在这里为一个目标而努力——成为Java 开发人员。也许成为专业人士道路上最重要的阶段是技术面试。通常，面试官会浏览主要话题，并提出几个问题。在这篇文章中，我们将讨论这样一个关键主题——数据库。让我们看看最常见的问题，并尝试在不深入研究材料的情况下回答它们，因为在这种情况下，这本书的体积对我们来说是不够的！那么，我们走吧。

1.什么是数据库？它们又分为哪些类型呢？

DBMS 是什么意思？

数据库 (DB)是一种有组织的结构，设计用于存储、更改和处理相关信息（主要是大容量信息）。换句话说，数据库是结构化数据存储。例如，电话簿。

数据库类型

1. 关系数据库是数据的集合，它们之间具有预定义的关系。数据存储为一组由列和行组成的表。表存储有关数据库中表示的对象的信息。每个表列存储特定的数据类型，每个单元格存储一个属性值。
2. 非关系系统（NoSQL）是为具有灵活模式的特定数据模型而设计的系统。换句话说，这些数据库不是以表格方案、行和列的形式存储数据，而是以其他格式存储数据。

您可以在本文中阅读有关非关系数据库的更多信息：NoSQL 开发人员指南。 数据库管理系统（DBMS）是一套软件，用户可以使用它创建数据库（DB）并对其执行各种操作：补充、更新、删除、选择等。DBMS保证数据的安全性、完整性、安全性存储并允许您授予对数据库管理的访问权限。例如，MySql 是一种 DBMS，它提供对关系数据库或非关系数据库的 MongoDB 的访问。

2.什么是标准化？标准化形式？标准化有多少种形式？说出前三个的名称。

规范化是在数据库中组织和构建数据的过程，它通过消除依赖关系的冗余和不一致来提供更大的数据库灵活性。 范式是表的一个属性，在规范化的背景下考虑，它在结构的简单性和正确性方面表征了表。范式被定义为表必须满足的一组要求。总共有六种范式，但在实践中只使用前三种：

1. 第一范式：
   • 所有属性都是简单的（即原子且不可分割）；
   • 所有数据都是标量（即正数）；
   • 没有重复的行（为此，为每行创建一个主键）。
2. 第二范式：
   • 满足第一范式的条件；
   • 每个非键属性都引用一个主键。
3. 第三范式：
   • 满足第二正常组的条件；
   • 非键字段独立于其他非键字段：它们只能与主键关联。

3. 非规范化

非规范化是故意减少或违反数据库规范化的形式，通常是通过添加冗余数据来加快从数据库的读取速度。一般来说，这是一个与标准化相反的过程。发生这种情况是因为范式理论并不总是适用于实践。例如，非原子值并不总是“邪恶的”：有时甚至相反。在某些情况下，执行查询时，特别是处理大量信息时，需要额外的联接。这最终可以提高性能。用于分析的数据库通常会被非规范化，以加快查询执行速度。例如，您经常会对报表中的一些数据进行采样，其中非关键列彼此相关。您有意删除第三种形式的标准化，并将所有内容合并到一个表中以便于采样 - 这样您就不必对其他表进行额外的查询。

4. 索引

索引是与具有特定列的表或视图关联的一组排序值，可加速数据检索。也就是说，这是一种索引：就像电话簿中的字母一样，可以帮助我们按姓氏进行搜索。如果使用得当，此功能可以极大地提高处理大型数据库时的性能。或者你可以降低很多。为了加快搜索速度，这些关键字存储在平衡树结构中，通过该结构执行搜索。通常，需要在最常搜索的字段上输入索引。当您拥有至少 10,000 条记录时，您应该考虑创建索引。否则，您将看不到明显的结果，因为过早的优化是邪恶的。您可能会问，索引如何影响系统性能？当插入新数据或删除旧数据时，平衡树结构将重新计算。实际上，数据和索引越多，需要统计的树就越多。想象一下这种情况：这张表上有大约 20,000 条记录和 7 个索引。即插入数据时，需要重新计算7棵树，每棵树有20000条记录。严格来说，对于经常增删数据的表，完全不建议使用索引。最后，我想指出的是，经常在其中找到值的列的索引null不会那么有效，因此不值得将它们添加到此类列中。

SQL中聚集索引和非聚集索引有什么区别？

聚类：

• 提供所选字段的物理顺序；
• 如果一个表有聚集索引，则称其为聚集索引；
• 每个表不需要超过一个索引；
• 在MySQL中，聚集索引不是由用户显式指定的，因为如果你没有在表上定义主键，MySQL会找到UNIQUE所有键列所在的第一个索引NOT NULL，而InnoDB将其用作聚集索引。

非集群：

• 单个表上最多可以有 999 个非聚集索引；
• 包含指向表中包含实际数据的行的指针；
• 不提供实物订单；
• 对于非聚集索引来说，数据是有序的，有单独的表，即索引所在的一列一张表，因此，当请求不属于给定字段的数据时，会首先在该字段上进行查询。该表中的字段，然后才针对原始表中的行进行附加查询。

创建非聚集索引：

CREATE INDEX index_name ON table_name(column_name)

6. 什么是综合指数？

复合索引- 通过同时发送到多个列来构建。换句话说，它是一个由多个列组成的复杂索引。当一个查询中出现多于一列时，将使用此类索引。创建复合索引：

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

通常，当多列中的数据在逻辑上相关时使用这些索引。

7. 什么是覆盖索引？唯一索引？

覆盖索引是一种足以回答查询而无需访问表本身的索引。使用这个索引，你可以得到整行数据，但实际上这是根本没有必要的。因为您不必直接访问源表并且可以仅使用索引来回答，所以使用覆盖索引会稍微快一些。同时，不要忘记列越多，索引本身就会变得越麻烦、越慢。所以你不应该滥用这个。上面我们讲了聚集索引和非聚集索引，它们可以是唯一的。这意味着没有两个字段具有相同的索引键值。否则，索引将不是唯一的，因为多行可能包含相同的值。创建唯一非聚集索引的示例：

CREATE UNIQUE INDEX index_name ON table_name(column_name)

8.什么是主键

主键是表中的一个字段，用于标识数据库表中的每一行。一张表中只能有一个这样的字段，并且所有值必须是唯一的。没有提醒你什么吗？毕竟，主键只不过是一个唯一的聚集索引。通常，主键是在创建表时创建的：

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

限制将自动添加到此列 - NOT NULL。您还可以为已创建的表设置键：

ALTER TABLE table_name ADD PRIMARY KEY (column_name);

如果按照上述方式添加主键，则会检查指定为主键 ( column_name) 的字段的值，以确保它们不包含空值（还会添加约束 - NOT NULL）。

什么是外键？

外键是为提供表之间的关系而创建的属性。通常，外键设置在子表中的列上，并指向主表中的列之一。可以在创建表时指定为：

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

所以创建表后：

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

您可以在操作外键引用的字段时设置外键的行为。操作可以有以下ON DELETE类型ON UPDATE：可能的行为选项：

• CASCADE— 使用此属性，当主表中删除或更改相关行时，从属表中的行将自动删除或更改；
• SET NULL— 使用此属性，当从主表中删除或更新相关行时，NULL将设置外键列的值；
• NO ACTION— 如果从属表中存在相关行，则拒绝尝试删除或更改主表中的行；
• RESTRICT- 相当于NO ACTION;
SET DEFAULT- 使用此属性，当从主表中删除或更新相关行时，将设置外键列的默认值（如果有）。

使用示例：

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如果和的行为 未显式设置ON UPDATE，则行为将设置为RESTRICT。

10.表之间的连接类型（Join）

表之间的连接是基于公共数据（字段）提供的。这是使用 运算符 来实现的JOIN，该运算符将一个表中的行与另一个表中的行进行匹配。完成映射后，两个表的列是相邻的，尽管它们可以从单独的表中获取。如果我们有三个表的公共字段，我们可以将它们的数据显示为一张公共表。但是，值得考虑的是，连接的表越少，查询运行的速度就越快。所以，类型JOIN：

• INNER JOIN- 仅显示第一个表中与第二个表中的某些数据对应的那些数据的连接。其余的都下降。
• LEFT JOIN- 显示第一个表中的所有数据以及第二个表中的相应数据（如果有）的连接。如果没有对应的数据，则第二个表的数据字段将为空。
• RIGHT JOIN- 显示第二个表中的所有数据以及第一个表中的相应数据（如果有）的连接。如果没有对应的数据，则第一个表中的数据字段将为空。
• FULL JOIN- 显示第一个和第二个表中的所有数据的连接。如果另一个表中没有相关数据，则该数据的字段将为空。
• CROSS JOIN- 交叉联接，其中第一个表的每一行都联接到第二个表的每一行（每个到每个）。也就是说，如果两个表各有 3 行，那么在这次连接之后我们将得到 9 行的结果。

例子Join(inner)：

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

11.什么是数据库中的 ACID 属性？

A - 原子性，确保没有事务部分提交给系统。要么执行其所有子操作，要么不执行。例如，将钱从银行转移到另一个帐户涉及两个操作：

1. 将钱转入银行账户。
2. 将资金从银行帐户转移到特定帐户。

但任何事情都有可能发生。例如，他们会去银行，然后会发生一些错误，并且第二个操作将无法完成。反之亦然：仅执行第二个操作。因此，这些操作是在一笔交易中执行的，其结果要么全部，要么全无。 C - 一致性：每笔成功的交易始终只记录可解析的结果。这可确保满足所有限制（例如NOT NULL），否则事务将回滚。 和 - 隔离：在事务执行期间，并行事务不应影响其结果。这使我们能够向所有人隐藏非最终数据状态。实际上，这就是为什么不成功的交易不会破坏任何东西。稍微低一点我们就会熟悉事务隔离级别。 D - 持久性：如果事务完成，那么您可以确定它所做的更改不会由于某些故障而被取消。

12. 事务隔离级别

每个隔离级别允许/禁止某些操作（机会）：

• 幻读- 在同一事务内，相同的数据请求给出不同的结果，这是由于另一个（并行）事务添加数据而发生的。
• 非重复读取- 在同一事务内，相同的数据请求给出不同的结果，这是由于另一个（并行）事务更改或删除数据而发生的。
• “脏”读——读取由事务添加或更改的数据，随后不会回滚；
• 丢失更新- 当不同事务同时更改同一数据块时，除了最后一个之外的所有更改都会丢失（类似于多线程中的“竞争条件”）。

为了方便起见，我们在表中考虑隔离级别及其功能：

13.什么是SQL注入？

SQL注入GET是黑客攻击网站的方法之一，其本质是通过查询或Cookies将一些SQL代码注入到数据中POST。如果网站执行此类注入，则有可能获得对数据库的访问权限并破解应用程序。例如，我们知道某个变量的名称。让我们column_name用 type来说boolean。如果系统容易受到注入，我们可以添加OR column_name=true然后写入数据库中我们需要的所有内容。OR将创建一个 OR 条件，并且它后面的表达式将始终是true，这将带我们走得更远。由于对 SQL 查询中使用的传入数据处理不当，可能会出现 SQL 注入等网站攻击。使用JDBC连接到数据库时，您可以使用各种Statements. 为了提高安全性，有必要使用PreparedStatement而不是通常的Statement，因为使用时，Statement查询字符串和值只是简单地添加在一起，使得注入成为可能。反过来，有PreparedStatement一个特定的请求模板，数据插入其中，并反映引号。因此，SQL 注入将仅被视为某个字段的字符串表示形式。为了防止 SQL 注入，您可以使用基于正则表达式的检查（您可以在本文中阅读有关正则表达式的更多信息）。另一种选择是对传入参数的字符数设置限制：例如，如果您应该接收不超过 9999 的数字，则限制为四个传入字符即可。它将降低使用 SQL 注入进行黑客攻击的风险。您可以从文章《Java 安全性：最佳实践》中了解有关 Java 安全性的更多信息。

14.什么是存储过程？存储函数？扳机？

SQL中的存储过程是数据库中的一个实体，是一组一次性编译并存储在服务器上的SQL指令。简而言之，这类似于 Java 中的方法。存储过程可以对数据执行操作，包括普通查询和一些普通查询无法执行的操作。过程是一个 SQL 实体，创建一次，然后通过传递参数进行调用。这种方法的优点是这些指令可以多次重复使用。存储过程可提高性能、增强编程能力并支持数据安全功能。让我们考虑创建一个过程：

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

调用过程：

CALL procedure_name (first_param, second_param…..);

存储函数是存储过程的一种。函数之间的区别在于它始终仅返回单个值，而过程始终返回一组值。存储过程不能与常规 SQL 混合，而存储函数可以 - 这就是它的优点。另一方面，存储函数比过程有更多的限制。创建存储函数：

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

调用存储的函数：

SELECT function_name(first_param, second_param…..);

触发器是另一种类型的存储过程，它不由用户直接调用，而是在数据修改时激活。也就是说，当满足某些条件时，例如 、INSERT或DELETE、 或UPDATE给定表的某一列中的数据，该过程被激活。使用关键字BEFORE（触发器在关联事件之前触发）或AFTER（事件之后）确定何时触发触发器。

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

15. 练习

尽管如此，面试中最常见的 SQL 问题是练习 - 解决问题。试图猜测你会遇到哪些任务是没有意义的，因为一切都取决于对方想象力的复杂程度。因此，唯一可行的选择是更好地处理不同复杂度的 SQL 查询。sql-ex.ru可以作为练习各种任务的资源。在完成前 20 个任务之后，对话者就很难用任何 SQL 任务来吓唬您了。今天就到这里了：希望读完这篇文章后，有关数据库的问题不会造成任何困难或问题。感谢您的关注，再次见到您！