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Web后端基础：数据库

ds 2025/7/4 21:17:01

Web后端基础：数据库

一、数据库基本概念

1. 数据库类型

关系型数据库（RDBMS）
- 基于关系模型（二维表），支持SQL，如MySQL、Oracle、PostgreSQL。
- 特点：数据结构化、支持事务、强一致性。
非关系型数据库（NoSQL）
- 基于键值、文档、列族或图结构，如Redis（键值）、MongoDB（文档）、Cassandra（列族）。
- 特点：灵活 schema、高扩展性、弱一致性。

2. SQL分类

DDL（数据定义语言）：CREATE、ALTER、DROP。
DML（数据操作语言）：INSERT、UPDATE、DELETE。
DQL（数据查询语言）：SELECT。
DCL（数据控制语言）：GRANT、REVOKE。

二、MySQL基础操作

1. 创建数据库与表

-- 创建数据库
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS mydb CHARACTER SET utf8mb4;-- 使用数据库
USE mydb;-- 创建表
CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,username VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,password VARCHAR(100) NOT NULL,email VARCHAR(100) UNIQUE,created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

2. 增删改查（CRUD）

-- 插入数据
INSERT INTO users (username, password, email) VALUES 
('Alice', '123456', 'alice@example.com'),
('Bob', 'abcdef', 'bob@example.com');-- 查询数据
SELECT * FROM users WHERE username = 'Alice';-- 更新数据
UPDATE users SET password = 'newpass' WHERE id = 1;-- 删除数据
DELETE FROM users WHERE id = 2;

3. 表关联查询

-- 创建订单表
CREATE TABLE orders (order_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,user_id INT,amount DECIMAL(10, 2),FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);-- 多表查询
SELECT u.username, o.amount 
FROM users u 
JOIN orders o ON u.id = o.user_id;

三、JDBC（Java Database Connectivity）

1. 核心组件

DriverManager：管理数据库驱动。
Connection：数据库连接对象。
Statement：SQL执行对象（含PreparedStatement、CallableStatement）。
ResultSet：结果集对象。

2. JDBC操作步骤

import java.sql.*;public class JdbcExample {public static void main(String[] args) {String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";String username = "root";String password = "123456";try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM users")) {while (rs.next()) {System.out.println(rs.getInt("id") + ", " + rs.getString("username"));}} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}
}

3. PreparedStatement 防止SQL注入

String sql = "SELECT * FROM users WHERE username = ? AND password = ?";
try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql)) {pstmt.setString(1, "Alice");pstmt.setString(2, "123456");try (ResultSet rs = pstmt.executeQuery()) {if (rs.next()) {System.out.println("登录成功");}}
}

四、数据库设计原则

1. 三范式

第一范式（1NF）：字段原子性，不可再分。
第二范式（2NF）：消除部分依赖，非主键字段完全依赖主键。
第三范式（3NF）：消除传递依赖，非主键字段不依赖其他非主键字段。

2. 索引优化

适用场景：高频查询的字段（如WHERE条件、JOIN关联字段）。
避免滥用：索引会降低写操作性能，占用额外存储空间。

3. 事务管理

ACID特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

示例：

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password)) {conn.setAutoCommit(false); // 开启事务try (Statement stmt = conn.createStatement()) {stmt.executeUpdate("UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1");stmt.executeUpdate("UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2");conn.commit(); // 提交事务} catch (SQLException e) {conn.rollback(); // 回滚事务throw e;}
}

五、数据库连接池

1. 常用连接池

HikariCP：高性能连接池，Spring Boot默认选择。
Druid：阿里巴巴开源，支持监控和SQL防火墙。
C3P0：老牌连接池，配置灵活。

2. HikariCP配置示例

HikariConfig config = new HikariConfig();
config.setJdbcUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb");
config.setUsername("root");
config.setPassword("123456");
config.setMaximumPoolSize(10); // 最大连接数try (HikariDataSource ds = new HikariDataSource(config);Connection conn = ds.getConnection();Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM users")) {// 处理结果
}

六、常见面试问题

主键与唯一键的区别？
- 主键：唯一标识记录，不允许NULL，一个表只能有一个主键。
- 唯一键：值唯一，允许NULL，一个表可多个唯一键。
索引的优缺点？
- 优点：提高查询速度。
- 缺点：增加写操作开销，占用存储空间。
如何优化慢SQL？
- 分析执行计划（EXPLAIN），添加合适索引，避免全表扫描。
事务的隔离级别有哪些？
- 读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。

JDBC批处理如何实现？

try (Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO users (username) VALUES (?)")) {for (String name : names) {pstmt.setString(1, name);pstmt.addBatch(); // 添加到批处理}pstmt.executeBatch(); // 执行批处理
}