一：索引

索引是一种特殊的文件，包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引，并指定索引的类型，各类索引有各自的数据结构实现。

1.1索引的意义

索引的意义：加快查找速度，但需要付出额外的空间代价，保存索引可能会拖慢增删改的速度，但是总体来说还是利大于弊的，因为在平时中，我们查询的频率会比增删改的效率高

索引是数据库中的一种数据结构，用于加速查询操作。它类似于书籍的目录，可以快速找到需要的数据行，而无需扫描整个表。索引可以根据一个或多个列创建，通过将这些列的值映射到对应的数据行位置，实现快速的数据检索。

1.2 索引的作用

索引的作用主要体现在以下几个方面：

1. 提高查询效率：通过使用索引，数据库可以快速定位到匹配条件的数据行，从而加快查询速度。特别是在大型表中，索引的使用可以大幅提升查询效率。

2. 加速排序和分组：当使用ORDER BY或GROUP BY语句进行排序或分组时，索引可以提供排序或分组的依据，加快排序和分组操作的速度。

3. 实现唯一约束：索引可以强制保持列的唯一性，防止数据冗余或重复。

4. 加速连接操作：当进行表连接操作时，通过创建适当的索引，可以减少连接操作所需的时间。

1.3 索引的使用场景

索引的使用场景与以下情况相关：

1. 经常被查询的列：如果某个列经常被用于查询条件，那么为该列创建索引可以加速查询。

2. 大型表：在大型表中，数据量庞大，扫描整个表会消耗大量时间，使用索引可以显著减少查询时间。

3. 经常需要排序和分组的列：对于需要经常排序或分组的列，通过创建索引，可以提高排序和分组操作的效率。

4. 外键关联的列：对于与其他表有外键关联的列，为其创建索引可以提高连接操作的速度。

1.4查看创建和删除索引

1. 查看索引

show index from 表名;

案例：查看学生表已有的索引

show index from student;

2. 创建索引

对于非主键、非唯一约束、非外键的字段，可以创建普通索引

create index 索引名 on 表名(字段名);

案例：创建班级表中，name字段的索引

create index idx_classes_name on classes(name);

3. 删除索引

drop index 索引名 on 表名;

案例：删除班级表中name字段的索引

drop index idx_classes_name on classes;

1.5索引的案例

以下是一个用于演示索引使用的示例数据：

表结构如下：

CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(50),
  email VARCHAR(100),
  age INT,
  city VARCHAR(50)
);

现在，我们随机生成一些数据并插入表中：

INSERT INTO users (id, name, email, age, city)
VALUES
  (1, 'Alice', 'alice@example.com', 25, 'New York'),
  (2, 'Bob', 'bob@example.com', 30, 'London'),
  (3, 'Charlie', 'charlie@example.com', 35, 'Paris'),
  (4, 'David', 'david@example.com', 27, 'Los Angeles'),
  (5, 'Emily', 'emily@example.com', 32, 'Tokyo'),
  (6, 'Frank', 'frank@example.com', 29, 'Berlin'),
  (7, 'Grace', 'grace@example.com', 33, 'Sydney'),
  (8, 'Henry', 'henry@example.com', 28, 'Toronto'),
  (9, 'Isabella', 'isabella@example.com', 31, 'Moscow'),
  (10, 'Jack', 'jack@example.com', 26, 'Beijing');

接下来，我们将创建索引来优化查询操作。

1. 创建一个联合索引，包含name和age字段：

CREATE INDEX idx_name_age ON users (name, age);

这个联合索引将使得按照name和age进行查询更加高效。

2. 创建一个单列索引，包含city字段：

CREATE INDEX idx_city ON users (city);

这个单列索引将使得按照city进行查询更加高效。

现在，我们可以进行一些查询操作来演示索引的使用。

1. 查找名字为"Alice"并且年龄为25的用户：

SELECT * FROM users WHERE name = 'Alice' AND age = 25;

这个查询将使用名为idx_name_age的联合索引来加速搜索。

2. 查找年龄大于30的用户，并按照城市进行排序：

SELECT * FROM users WHERE age > 30 ORDER BY city;

这个查询将使用名为idx_age的单列索引来加速搜索，并使用索引排序来提高性能。

注意：我们在创建主键约束（PRIMARY KEY）、唯一约束（UNIQUE）、外键约束（FOREIGN KEY）时，会自动创建
对应列的索引。

二：事务

2.1事务的特性

在MySQL中，事务是一组数据库操作的单元，它们被视为一个不可分割的工作单元。事务具有以下四个特性，通常被称为ACID属性：

1. 原子性（Atomicity）：事务是原子操作的集合，表示事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部回滚。如果发生错误，所有已执行的操作都将被撤消，数据库将回到事务执行前的状态。

2. 一致性（Consistency）：事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏。换句话说，事务的执行不会破坏数据库的一致性。

3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间应该相互隔离，每个事务都感觉不到其他事务的存在。隔离性确保事务之间的操作互不干扰。

4. 持久性（Durability）：事务成功提交后，对数据库的修改将永久保存，即使系统发生故障也不会丢失。

事务的作用是保证数据库在并发操作时的一致性和完整性。当多个用户同时对数据库进行读写操作时，事务可以确保数据的正确性，并防止出现数据丢失或不一致的情况。

在MySQL中，可以使用以下语句来定义和使用事务：

1. 开启事务：START TRANSACTION;
2. 提交事务：COMMIT;（全部成功）
3. 回滚事务：ROLLBACK;（全部失败）

在事务中，可以执行多个SQL语句，包括插入、更新、删除以及查询等操作。可以使用以下语句来控制事务的行为：

1. 设置保存点（Savepoint）：SAVEPOINT savepoint_name;，可以在需要的地方设置保存点，并在需要时回滚到保存点。
2. 设置自动提交模式：SET autocommit = 0;，禁用自动提交模式，使得在一个事务中的操作可以一次性提交。
3. 设置事务隔离级别：SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL level;，可以设置事务的隔离级别，包括读未提交（Read Uncommitted）、读提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。

2.2事务的案例

start transaction;
-- 阿里巴巴账户减少2000
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴';
-- 四十大盗账户增加2000
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗';
commit;

start transaction表示开启事务，commit表示提交事务，到这一步就相当于事务执行完了

事务的本质就是把多个sql语句打包成一个整体，这个整体要么全部执行成功，要都不成功，而不会出现一半成功一半失败的情况，如果在执行过程中，执行一半出错了，出错之后，会自动把数据还原成未执行前的状态，这个回复数据的操作叫做回滚，所以我们需要额外的部分来记录事务中的操作步骤（数据库有个专门用来记录事务的日志），正因如此，使用事务，执行sql的开销会更大，效率也就更低了

三：java的JDBC编程

JDBC，即Java Database Connectivity，java数据库连接。是一种用于执行SQL语句的Java API，它是Java中的数据库连接规范。这个API由 java.sql.,javax.sql. 包中的一些类和接口组成，它为Java开发人员操作数据库提供了一个标准的API，可以为多种关系数据库提供统一访问。

3.1数据库编程的必备条件

• 编程语言，如Java，C、C++、Python等

• 数据库，如Oracle，MySQL，SQL Server等

• 数据库驱动包：不同的数据库，对应不同的编程语言提供了不同的数据库驱动包，如：MySQL提供了Java的驱动包mysql-connector-java，需要基于Java操作MySQL即需要该驱动包。同样的，要基于Java操作Oracle数据库则需要Oracle的数据库驱动包ojdbc

3.2 JDBC的使用

3.2.1数据库驱动包的添加

首先准备数据库驱动包，并添加到项目的依赖中：在项目中创建文件夹lib，并将依赖包mysql-connector-java-5.1.47.jar复制到lib中。再配置该jar包到本项目的依赖中：右键点击项目Open Module Settings，在Modules中，点击项目，配置Dependencies，点击+，JARS or Directories，将该lib文件夹配置进依赖中，表示该文件夹下的jar包都引入作为依赖。

示图如下：

3.2.2 建立数据库连接

// 加载JDBC驱动程序。
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

// 创建数据库连接
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test? user=root&password=root&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8");

在Java中，Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 是用于加载并注册 MySQL JDBC 驱动程序的代码。

具体来说，这段代码做了以下几个操作：

1. 通过调用 Class.forName() 方法，加载位于 "com.mysql.jdbc.Driver" 包中的类。
2. 加载类的过程中，MySQL JDBC 驱动程序会自动注册到 DriverManager 中。
3. DriverManager 将负责管理可用的数据库驱动程序。
4. 注册驱动程序后，才可以使用 JDBC API 连接和操作 MySQL 数据库。

而第二行代码是使用JDBC连接到MySQL数据库的示例。

1. DriverManager 是Java提供的用于管理数据库驱动程序的类。
2. getConnection() 是 DriverManager 类的方法，用于建立与数据库的连接。
3. "jdbc:mysql://localhost:3306/test?user=root&password=root&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8" 是连接URL的格式和参数。
   • jdbc:mysql:// ：表示使用MySQL数据库驱动程序。
   • localhost:3306 ：数据库服务器的主机名（在本例中为本地主机）和端口号（本地主机默认为3306）。
   • test ：数据库的名称。
   • user=root&password=root ：登录数据库的用户名和密码。
   • useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8 ：表示使用Unicode编码和UTF-8字符集进行字符处理。

综上所述，这行代码的作用是建立一个与MySQL数据库的连接，并使用给定的用户名、密码和其他参数进行身份验证和配置。所以要确保替换正确的主机名、端口号、数据库名称、用户名和密码以适应实际情况。

3.3.3创建操作命令

Statement statement = connection.createStatement();

这行代码的意思是创建一个Statement对象，用于执行SQL语句。

Statement是Java JDBC中的一个接口，用于向数据库发送SQL语句并获取结果。通过connection.createStatement()方法可以在connection对象上创建一个Statement对象。

具体使用Statement对象的步骤如下：

1. 首先，通过connection对象创建一个Statement对象。这个对象负责与数据库进行通信。
2. 然后，使用Statement对象的executeQuery()方法来执行SQL查询语句，或使用executeUpdate()方法执行SQL更新语句。
3. 如果是执行查询语句，可以使用ResultSet对象来获取查询结果。

需要注意的是，使用Statement对象执行SQL语句存在SQL注入的安全风险，建议使用PreparedStatement来替代Statement，可以有效避免SQL注入问题。

3.3.4 执行sql语句

ResultSet resultSet= statement.executeQuery("select id, sn, name, qq_mail, classes_id from student");

这一行代码是在执行一条SQL查询语句并将其结果存储在一个ResultSet对象中。

让我们一步一步来解释这段代码的含义：

1. ResultSet resultSet: 这是一个变量声明，用于存储查询结果的对象。它是一个指向结果集的游标，通过它可以依次访问结果集中的每一行数据。

2. statement.executeQuery("select id, sn, name, qq_mail, classes_id from student"): 这是一个Statement对象的方法调用，通过它执行了一条SQL查询语句。具体来说，这个查询语句从名为"student"的表中选择了"id"、“sn”、“name”、“qq_mail”、"classes_id"这五个字段，并将查询结果存储在ResultSet对象中。

这段代码的作用是执行一条查询语句来获取表中所有学生的"id"、“sn”、“name”、"qq_mail"和"classes_id"字段的数据，并将查询结果存储在ResultSet对象中供后续的处理和操作使用。

需要注意的是，这段代码仅仅是查询语句的执行，获取到的查询结果还需要进一步操作和处理才能得到最终的结果。

3.3.5处理结果集

while (resultSet.next()) {
      int id = resultSet.getInt("id");
      String sn = resultSet.getString("sn");
      String name = resultSet.getString("name");
      int classesId = resultSet.getInt("classes_id");
      System.out.println(String.format("Student: id=%d, sn=%s, name=%s,
classesId=%s", id, sn, name, classesId));
   }

这段代码是一个循环，用于迭代结果集中的每一行数据。它使用resultSet.next()方法来移动结果集的光标到下一行数据，并返回一个布尔值，表示是否还有更多的数据可供迭代。

在每次迭代的循环体内，通过使用resultSet.getInt()和resultSet.getString()等方法，我们可以从结果集中获取指定列的数据。这些方法接受列名称或列索引作为参数，并返回相应的数据类型的值。

在这段代码中，我们通过resultSet.getInt("id")获取了"id"列的整数值，通过resultSet.getString("sn")获取了"sn"列的字符串值，通过resultSet.getString("name")获取了"name"列的字符串值，通过resultSet.getInt("classes_id")获取了"classes_id"列的整数值。

最后，使用System.out.println()方法将每一行数据输出到控制台，使用String.format()方法来格式化输出的字符串。

总结来说，这段代码的作用是循环遍历结果集中的每一行数据，然后提取每行的不同列的值，并将其打印输出到控制台。

3.3.6释放资源（关闭结果集，命令，连接）

//关闭结果集
if (resultSet != null) {
  try {
    resultSet.close();
 } catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
 }
}
//关闭命令
if (statement != null) {
  try {
    statement.close();
 } catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
 }
}
//关闭连接命令
if (connection != null) {
  try {
    connection.close();
 } catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
 }
}

这段代码的作用是关闭数据库连接中的相关资源，以释放系统资源并确保数据完整性。

首先，它检查resultSet对象是否为null，如果不是null则尝试关闭resultSet。

然后，它检查statement对象是否为null，如果不是null则尝试关闭statement。

最后，它检查connection对象是否为null，如果不是null则尝试关闭connection。

关闭这些资源是很重要的，因为它们与数据库有关，如果不及时关闭可能会导致资源泄漏和性能问题。在关闭资源之前，通常会将它们用于执行数据库操作或查询。关闭资源可以释放它们占用的内存，并允许其他操作使用这些资源。

在这段代码中，如果关闭过程中发生了SQLException异常，它会被捕获并使用e.printStackTrace()打印出异常的堆栈跟踪信息，以便进行调试和错误处理。异常处理是为了防止在资源关闭过程中出现问题导致程序中断。

3.3.7JDBC使用步骤总结

1. 创建数据库连接Connection
2. 创建操作命令Statement
3. 使用操作命令来执行SQL
4. 处理结果集ResultSet
5. 释放资源

四：JDBC常用的接口和类

4.1 数据库连接Connection

Connection接口实现类由数据库提供，获取Connection对象通常有两种方式：

• 一种是通过DriverManager（驱动管理类）的静态方法获取：

// 加载JDBC驱动程序
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

// 创建数据库连接
Connection connection = DriverManager.getConnection(url);

• 一种是通过DataSource（数据源）对象获取。实际应用中会使用DataSource对象。

DataSource ds = new MysqlDataSource();
((MysqlDataSource) ds).setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/test");
((MysqlDataSource) ds).setUser("root");
((MysqlDataSource) ds).setPassword("root");
Connection connection = ds.getConnection();

以上两种方式的区别是：

1. DriverManager类来获取的Connection连接，是无法重复利用的，每次使用完以后释放资源时，通过connection.close()都是关闭物理连接。
2. DataSource提供连接池的支持。连接池在初始化时将创建一定数量的数据库连接，这些连接是可以复用的，每次使用完数据库连接，释放资源调用connection.close()都是将Conncetion连接对象回收。

4.2Statement对象

Statement对象主要是将SQL语句发送到数据库中。JDBC API中主要提供了三种Statement对象

实际开发中最常用的是PreparedStatement对象，以下对其的总结：

两种常用执行SQL的方法：

• executeQuery() 方法执行后返回单个结果集的，通常用于select语句
• executeUpdate()方法返回值是一个整数，指示受影响的行数，通常用于update、insert、delete语句

4.3ResultSet对象

ResultSet对象它被称为结果集，它代表符合SQL语句条件的所有行，并且它通过一套getXXX方法提供了对这些行中数据的访问。

ResultSet里的数据一行一行排列，每行有多个字段，并且有一个记录指针，指针所指的数据行叫做当前数据行，我们只能来操作当前的数据行。我们如果想要取得某一条记录，就要使用ResultSet的next()方法 ,如果我们想要得到ResultSet里的所有记录，就应该使用while循环。