系统知识 · 数据库系统

数据库的四个关键词：B+ 树索引、事务 ACID、隔离级别、执行计划——从使用到底层。

系统知识技术栈：SQL / MySQL / 概念图解来源：GitHub 参考

知识简介

数据库系统 提供持久化存储与高效查询。理解重点：索引为何加速（B+ 树）、事务如何保证（ACID）、并发隔离级别如何取舍、慢查询如何优化（EXPLAIN）。

核心概念

B+ 树索引：非叶子存键、叶子存数据且有链表，适合范围查询；聚簇索引=主键即数据。
事务 ACID：原子性（undo log）、一致性（应用约束）、隔离性（锁/MVCC）、持久性（redo log）。
隔离级别：读未提交（脏读）/读已提交（不可重复读）/可重复读（幻读）/串行化。
MVCC：多版本并发控制，快照读不加锁，写写才冲突。
执行计划：EXPLAIN 看 type / key / rows，全表扫描（ALL）是慢查询头号元凶。

代码示例：索引与慢查询分析

sql

-- 建表并加索引
CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  email VARCHAR(64) NOT NULL,
  city VARCHAR(32),
  created_at DATETIME
);
ALTER TABLE users ADD INDEX idx_email (email);      -- 等值查询加速
ALTER TABLE users ADD INDEX idx_city_time (city, created_at);  -- 联合索引

-- 查看执行计划：type=ref/range 说明用到索引，ALL 是全表扫描
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE city = 'Shenzhen' ORDER BY created_at;

-- 反例：对索引列做函数运算会导致索引失效
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE YEAR(created_at) = 2026;  -- 尽量改为范围查询

代码示例：事务与隔离级别

sql

-- 查看/设置隔离级别（MySQL）
SELECT @@transaction_isolation;
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

-- 事务示例：转账
START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;
COMMIT;  -- 失败时 ROLLBACK，保证原子性

-- 模拟脏读（读未提交级别下，事务 A 未提交的修改能被 B 读到）

学习路径

用 EXPLAIN 分析自己项目的慢查询，学会看索引命中。
读《高性能 MySQL》索引与事务章节。
亲手实现一个极简 B+ 树（Python），理解层高与扇出。
进阶：读 MySQL 源码 InnoDB 的 MVCC 实现。

来源参考

GitHub 关键词：simple-btree、mysql-index-demo、db-internals-notes（链接可替换为实际仓库地址）。