Java岗大厂面试百日冲刺 - 日积月累,每日三题【Day14】—— 数据库3

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本文已获得原作者 _陈哈哈 授权并经过重新整理规划后发布。

本栏目Java开发岗高频面试题主要出自以下各技术栈:Java基础知识、集合容器、并发编程、JVM、Spring全家桶、MyBatis等ORMapping框架、MySQL数据库、Redis缓存、RabbitMQ消息队列、Linux操作技巧等。

面试题1:MySQL有哪些数据类型?

MySQL支持多种类型,大致可以分为三类:数值、日期/时间和字符串(字符)类型。

数值类型

MySQL支持所有标准SQL数值数据类型。

这些类型包括严格数值数据类型(INTEGER、SMALLINT、DECIMAL和NUMERIC),以及近似数值数据类型(FLOAT、REAL和DOUBLE PRECISION)。

关键字INT是INTEGER的同义词,关键字DEC是DECIMAL的同义词。

BIT数据类型保存位字段值,并且支持MyISAM、MEMORY、InnoDB和BDB表。

作为SQL标准的扩展,MySQL也支持整数类型TINYINT、SMALLINT、MEDIUMINT、INT和BIGINT。分别使用8、16、24、32、64位存储空间,

他们存储值的范围为:-2^(n-1) ~ 2^(n-1)-1,其中N是存储空间的位数。

下表显示了需要的每个整数类型的存储和范围。

类型 大小 范围(有符号) 范围(无符号) 用途
TINYINT 1 byte (-128,127) (0,255) 小整数值
SMALLINT 2 byte (-32 768,32 767) (0,65 535) 大整数值
MEDIUMINT 3 byte (-8 388 608,8 388 607) (0,16 777 215) 大整数值
INT或INTEGER 4 byte (-2 147 483 648,2 147 483 647) (0,4 294 967 295) 大整数值
BIGINT 8 byte (-9,223,372,036,854,775,808,9 223 372 036 854 775 807) (0,18 446 744 073 709 551 615) 极大整数值
FLOAT 4 byte (-3.402 823 466 E+38,-1.175 494 351 E-38),0,(1.175 494 351 E-38,3.402 823 466 351 E+38) 0,(1.175 494 351 E-38,3.402 823 466 E+38) 单精度,浮点数值
DOUBLE 8 byte (-1.797 693 134 862 315 7 E+308,-2.225 073 858 507 201 4 E-308),0,(2.225 073 858 507 201 4 E-308,1.797 693 134 862 315 7 E+308) 0,(2.225 073 858 507 201 4 E-308,1.797 693 134 862 315 7 E+308) 双精度,浮点数值
DECIMAL 对DECIMAL(M,D) ,如果M>D,为M+2否则为D+2 依赖于M和D的值 依赖于M和D的值 小数值

日期和时间类型

表示时间值的日期和时间类型为DATETIME、DATE、TIMESTAMP、TIME和YEAR。

每个时间类型有一个有效值范围和一个"零"值,当指定不合法的MySQL不能表示的值时使用"零"值。

TIMESTAMP类型有专有的自动更新特性,将在后面描述。

类型 大小( bytes) 范围 格式 用途
DATE 3 1000-01-01/9999-12-31 YYYY-MM-DD 日期值
TIME 3 ‘-838:59:59’/‘838:59:59’ HH:MM:SS 时间值或持续时间
YEAR 1 1901/2155 YYYY 年份值
DATETIME 8 1000-01-01 00:00:00/9999-12-31 23:59:59 YYYY-MM-DD HH:MM:SS 混合日期和时间值
TIMESTAMP 4 1970-01-01 00:00:00/2038结束时间是第 2147483647 秒,北京时间 2038-1-19 11:14:07,格林尼治时间 2038年1月19日 凌晨 03:14:07 YYYYMMDD HHMMSS 混合日期和时间值,时间戳

字符串类型

字符串类型指CHAR、VARCHAR、BINARY、VARBINARY、BLOB、TEXT、ENUM和SET。该节描述了这些类型如何工作以及如何在查询中使用这些类型。

类型 大小 用途
CHAR 0-255 bytes 定长字符串
VARCHAR 0-65535 bytes 变长字符串
TINYBLOB 0-255 bytes 不超过 255 个字符的二进制字符串
TINYTEXT 0-255 bytes 短文本字符串
BLOB 0-65 535 bytes 二进制形式的长文本数据
TEXT 0-65 535 bytes 长文本数据
MEDIUMBLOB 0-16 777 215 bytes 二进制形式的中等长度文本数据
MEDIUMTEXT 0-16 777 215 bytes 中等长度文本数据
LONGBLOB 0-4 294 967 295 bytes 二进制形式的极大文本数据
LONGTEXT 0-4 294 967 295 bytes 极大文本数据

注意:

  • char(n) 和 varchar(n) 中括号中 n 代表字符的个数,并不代表字节个数,比如 CHAR(30) 就可以存储 30 个字符。
  • CHAR 和 VARCHAR 类型类似,但它们保存和检索的方式不同。它们的最大长度和是否尾部空格被保留等方面也不同。在存储或检索过程中不进行大小写转换。
  • BINARY 和 VARBINARY 类似于 CHAR 和 VARCHAR,不同的是它们包含二进制字符串而不要非二进制字符串。也就是说,它们包含字节字符串而不是字符字符串。这说明它们没有字符集,并且排序和比较基于列值字节的数值值。
  • BLOB 是一个二进制大对象,可以容纳可变数量的数据。有 4 种 BLOB 类型:TINYBLOB、BLOB、MEDIUMBLOB 和 LONGBLOB。它们区别在于可容纳存储范围不同。
  • 有 4 种 TEXT 类型:TINYTEXT、TEXT、MEDIUMTEXT 和 LONGTEXT。对应的这 4 种 BLOB 类型,可存储的最大长度不同,可根据实际情况选择。

追问1:char 和 varchar 的区别是什么?

1、固定长度 & 可变长度

VARCHAR

VARCHAR类型用于存储可变长度字符串,是最常见的字符串数据类型。它比固定长度类型更节省空间,因为它仅使用必要的空间(根据实际字符串的长度改变存储空间)。

有一种情况例外,如果MySQL表使用ROW_FORMAT=FIXED创建的话,每一行都会使用定长存储。

CHAR

CHAR类型用于存储固定长度字符串:MySQL总是根据定义的字符串长度分配足够的空间。当存储CHAR值时,MySQL会删除字符串中的末尾空格(在MySQL 4.1和更老版本中VARCHAR 也是这样实现的——也就是说这些版本中CHAR和VARCHAR在逻辑上是一样的,区别只是在存储格式上)。

同时,CHAR值会根据需要采用空格进行剩余空间填充,以方便比较和检索。但正因为其长度固定,所以会占据多余的空间,也是一种空间换时间的策略;

2、存储方式

VARCHAR

VARCHAR需要使用1或2个额外字节记录字符串的长度:如果列的最大长度小于或等于255字节,则只使用1个字节表示,否则使用2个字节。假设采用latinl字符集,一个VARCHAR(10)的列需要11个字节的存储空间。VARCHAR(1000)的列则需要1002 个字节,因为需要2个字节存储长度信息。

VARCHAR节省了存储空间,所以对性能也有帮助。但是,由于行是变长的,在UPDATE时可能使行变得比原来更长,这就导致需要做额外的工作。如果一个行占用的空间增长,并且在页内没有更多的空间可以存储,在这种情况下,不同的存储引擎的处理方式是不一样的。例如,MylSAM会将行拆成不同的片段存储,InnoDB则需要分裂页来使行可以放进页内。

CHAR

CHAR适合存储很短或长度近似的字符串。例如,CHAR非常适合存储密码的MD5值,因为这是一个定长的值。对于经常变更的数据,CHAR也比VARCHAR更好,因为定长的CHAR类型不容易产生碎片。对于非常短的列,CHAR比VARCHAR在存储空间上也更有效率。例如用CHAR(1)来存储只有Y和N的值,如果采用单字节字符集只需要一个字节,但是VARCHAR(1)却需要两个字节,因为还有一个记录长度的额外字节。

3、存储容量

CHAR

对于char类型来说,最多只能存放的字符个数为255,和编码无关,任何编码最大容量都是255。

VARCHAR

MySQL行默认最大65535字节,是所有列共享(相加)的,所以VARCHAR的最大值受此限制。

表中只有单列字段情况下,varchar一般最多能存放(65535 - 3)个字节,varchar的最大有效长度通过最大行数据长度和使用的字符集来确定,通常的最大长度是65532个字符(当字符串中的字符都只占1个字节时,能达到65532个字符);

为什么是65532个字符?算法如下(有余数时向下取整):

最大长度(字符数) = (行存储最大字节数 - NULL标识列占用字节数 - 长度标识字节数) / 字符集单字符最大字节数

  • NULL标识列占用字节数:允许NULL时,占一字节
  • 长度标识字节数:记录长度的标识,长度小于等于255(28)时,占1字节;小于65535时(216),占2字节

VARCHAR类型在4.1和5.0版本发生了很大的变化,使得情况更加复杂。从MySQL 4.1开始,每个字符串列可以定义自己的字符集和排序规则。这些东西会很大程度上影响性能。

  • 4.0版本及以下,MySQL中varchar长度是按字节展示,如varchar(20),指的是20字节;
  • 5.0版本及以上,MySQL中varchar长度是按字符展示。如varchar(20),指的是20字符。

当然,行总长度还是65535字节,而字符和字节的换算,则与编码方式有关,不同的字符所占的字节是不同的。编码划分如下:

GBK编码:
一个英文字符占一个字节,中文2字节,单字符最大可占用2个字节。

UTF-8编码:
一个英文字符占一个字节,中文3字节,单字符最大可占用3个字节。

utf8mb4编码:
一个英文字符占一个字节,中文3字节,单字符最大占4个字节(如emoji表情4字节)。

假设当前还有6字节可以存放字符,按单字符占用最大字节数来算,可以存放3个GBK、或2个utf8、或1个utf8mb4。

4、思考:既然VARCHAR长度可变,那我要不要定到最大?

没错,相信你已经有答案了,别这么干!

就像使用VARCHAR(5)和VARCHAR(200)存储 '陈哈哈'的磁盘空间开销是一样的。那么使用更短的列有什么优势呢?

事实证明有很大的优势。更长的列会消耗更多的内存,因为MySQL通常会分配固定大小的内存块来保存内部值。

当然,在没拿到存储引擎存储的数据之前,并不会知道我这一行拿出来的数据到底有多长,可能长度只有1,可能长度是500,那怎么办呢?那就只能先把最大空间分配好了,避免放不下的问题发生,这样实际上对于真实数据较短的varchar确实会造成空间的浪费。

举例:我向数据类型为:varchar(1000)的列插入了1024行数据,但是每个只存一个字符,那么这1024行真实数据量其实只有1K,但是我却需要约1M的内存去适应他。所以最好的策略是只分配真正需要的空间。

5、在SQL中需要注意的点

下面通过一个具体的示例来说明CHAR和VARCHAR类型存储时的区别。我们创建一张同时存在CHAR(10)字段、VARCHAR(10)字段的表,并且往里面插入一些值来做对比验证:

-- 建表语句
CREATE TABLE `str_table` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `str_char` char(10) DEFAULT NULL,
  `str_varchar` varchar(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

分别插入一些字符串前面和后面都有空格的示例

-- 插入测试数据
INSERT INTO `str_table` (`id`, `str_char`, `str_varchar`) 
VALUES 
(null, '陈哈哈', '陈哈哈'),
(null, '  陈哈哈', '  陈哈哈'),
(null, '陈哈哈  ', '陈哈哈  ');

测试数据查询语句如下,通过拼接能更好的看出对比效果:

-- 测试数据查询
select id,concat("|",str_char,"|") as `char`,concat("|",str_varchar,"|") as `varchar` from str_table;
mysql> select id,concat("|",str_char,"|") as `char`,concat("|",str_varchar,"|") as `varchar` from str_table;
+----+---------------+---------------+
| id | char          | varchar       |
+----+---------------+---------------+
|  6 | |陈哈哈|      | |陈哈哈|      |
|  7 | |  陈哈哈|    | |  陈哈哈|    |
|  8 | |陈哈哈|      | |陈哈哈  |    |
+----+---------------+---------------+
3 rows in set (0.00 sec)

当检索这些值的时候,会发现id=8行中,char类型的"陈哈哈 "末尾的空格被截断了,而VARCHAR(10)字段存储相同的值时,末尾的空格被保留了。

另外,id=7行的数据前面空格都被保留了。

可见,CHAR会默认切掉字符串末尾的空格,如果需要保留末尾的空格,记得用varchar类型!

追问2:varchar(50)、char(50)中50的涵义是什么?

varchar(50)

VARCHAR列中的值为可变长字符串。长度可以指定为0到65535之间的值。VARCHAR的最大有效长度由最大行大小和使用的字符集确定。

  • MySQL 4.1之前:VARCHAR(50)的“50”指的是50字节(bytes)。如果存放UTF8汉字时,那么最多只能存放16个(每个汉字3字节)。
  • MySQL 4.1版本及以后:VARCHAR(50)的“50”指的是50字符(character),无论存放的是数字、字母还是UTF8汉字(每个汉字3字节),都可以存放50个。

char(50)

CHAR和VARCHAR类型声明的长度表示保存的最大字符数。例如,CHAR(30)可以占用30个字符。

对于MyISAM表,推荐CHAR类型;对于InnoDB表,推荐VARCHAR类型。

另外,在进行检索的时候,若列值的尾部含有空格,则CHAR列会删除其尾部的空格,而VARCHAR则会保留空格。

追问3:那int(10)中10的涵义呢?int(1)和int(20)有什么不同?

int的范围

  • 有符号的整型范围是 -2147483648~2147483647 (-2^32 ~ 2^32)
  • 无符号的整型范围是 0~4294967295

int(10)的意思

int(10)的意思是假设有一个变量名为id,它的能显示的宽度能显示10位。在使用id时,假如我给id输入10,那么mysql会默认给你存储0000000010。

当你输入的数据不足10位时,会自动帮你补全位数。

假如我设计的id字段是int(20),那么我输入id = 10时,mysql会自动补全18个0(00000000000000000010),补到20位为止。

引用一下《高性能MySQL》的说明:

MySQL 可以为整数类型指定宽度, 例如INT(11), 对大多数应用这是没有意义的: 它不会限制值的合法范围, 只是规定了一些MySQL的交互工具(例如MySQL命令行客户端)用来显示字符的个数。对于存储和计算来说, INT(1) 和INT(20)是相同的。

面试题2:MySQL 的内连接、左连接、右连接有什么区别?

例:ab两表关联,a表数据有,b表关联数据没有,a表的就不要显示或显示null的问题;几个连接怎么使用,总结一下:

左链接取A集合,右链接取B集合,full join取并集,inner join 取交集。

面试题3:MySQL的隐式转换问题遇到过么?说说你的理解。

1、SQL语句中隐式转换的坑

先看一下官方的隐试转换说明:

InterviewForJavaByThreeQuestionsADay14-01.png

翻译成人话:

  1. 两个参数至少有一个是 NULL 时,比较的结果也是 NULL,例外是使用 <=> 对两个 NULL 做比较时会返回 1,这两种情况都不需要做类型转换。
  2. 两个参数都是字符串,会按照字符串来比较,不做类型转换
  3. 两个参数都是整数,按照整数来比较,不做类型转换
  4. 十六进制的值和非数字做比较时,会被当做二进制串
  5. 有一个参数是 TIMESTAMP 或 DATETIME,并且另外一个参数是常量,常量会被转换为 timestamp
  6. 有一个参数是 decimal 类型,如果另外一个参数是 decimal 或者整数,会将整数转换为 decimal 后进行比较,如果另外一个参数是浮点数,则会把 decimal 转换为浮点数进行比较
  7. 所有其他情况下,两个参数都会被转换为浮点数再进行比较。(这里所说的浮点数一般默认为double类型)

可以看到,非前六种以外的类型转换都要转成浮点类型来处理,这意味着什么?意味着MySQL承认了隐式转换这个事儿,还表示不爱看官方文档的哥们儿出问题活该~~

我们用一些具体示例来看一下,通过下述SQL可见,当1234没有引号也就是整数时,'1234abcd' = 1234 → true,说明MySQL对'1234abcd'做了转型,转成了浮点类型,结果是:1234abcd => 1234

# 0:false;1:true
mysql> SELECT '1234abcd' = '1234';
+---------------------+
| '1234abcd' = '1234' |
+---------------------+
|                   0 |
+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)

# 0:false;1:true
mysql> SELECT '1234abcd' = 1234;
+-------------------+
| '1234abcd' = 1234 |
+-------------------+
|                 1 |
+-------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

为啥1234abcd => 1234呢? 其实’1234’和’abcd’都会转成浮点数,即:1234+0=1234,非数字类型的都被直接转成了 0

mysql> SELECT '1234' + 'abcd';
+-----------------+
| '1234' + 'abcd' |
+-----------------+
|            1234 |
+-----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

你发现了什么?原来字符串涉及到 +、=、-、/ 等等运算符时都会进行隐式转型,也就是转成double,那么字符串转double是怎么转的呢?

# 转成:'1aaaa' = 1
mysql> SELECT '1aaaa' = 1;
+-------------+
| '1aaaa' = 1 |
+-------------+
|           1 |
+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

# 转成:'a1111' = 0
mysql> SELECT 'a1111' = 1;
+-------------+
| 'a1111' = 1 |
+-------------+
|           0 |
+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

# 转成:0 + 0 =0
mysql> SELECT 'aa' + 'aa' = 1;
+-----------------+
| 'aa' + 'aa' = 1 |
+-----------------+
|               0 |
+-----------------+
1 row in set, 2 warnings (0.00 sec)

# 转成:0 + 0 + 1 =1
mysql> SELECT 'aa' + 'aa' + '1' = 1;
+-----------------------+
| 'aa' + 'aa' + '1' = 1 |
+-----------------------+
|                     1 |
+-----------------------+
1 row in set, 2 warnings (0.00 sec)

可见,是以字符串从左向右取值的,且从非数字起后面的值都被转成 0,如a11111,第一位为a,则整体转为 0;1aaaa第一位为1,第二位为a,从第二位往后转成0,得a11111 → 0

mysql> SELECT * from t_user where `password`=1234;
+----+-----------+----------+
| id | username  | password |
+----+-----------+----------+
|  2 | 侨布斯    | 1234     |
|  3 | 提莫      | 1234abcd |
+----+-----------+----------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

现在我们就明白为什么能匹配到提莫了。因为在不同类型转换时"1234abcd"被转成了浮点类型,"abcd"转成浮点型后为0,因此MySQL判为:“1234abcd” = ‘1234’ + 0 。

2、黑客同学喜欢用隐式转换进行SQL注入攻击

通过第一部分隐式转换的了解,我们可以预测一些简单SQL注入的方式:

mysql> SELECT * from t_user where username='陈哈哈' and `password`=0;
+----+-----------+----------+
| id | username  | password |
+----+-----------+----------+
|  1 | 陈哈哈    | abcd1234 |
+----+-----------+----------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

果然,我账号的密码被毫无意外的攻破了。。。想想账号被陌生人登录,保存多年的情书也会被泄露出去~~

如果有些朋友公司的网站用的是下面的写法:

select * from t_user where username=${username} and `password`=${password};

不然有些小伙伴友好的把请求参数构建成 username → a' OR 1='1 ,那么password是啥都无所谓了,是吧。

当然,其实很多注入攻击的真实目的,并不是用来破解用户账号的,而是破坏服务器。一般我们在页面F12发现有问题的接口后,通过脚本模拟请求参数(构造注入参数),去不断尝试自定义构造limit、order、where等条件,或许花不了多久就能通过一个不规范的请求入口,检索出该表甚至其他大表全量信息。导致公司服务器负载异常,连接数打满,CPU200%等有趣的情况。有兴趣的同学可以花几小时尝试破解自己公司的web~~

3、索引中隐式转换的坑

同理,在MySQL根据索引进行查询时,如果你的username字段有索引且为varchar类型,且查询如下时:

select * from t_user where username=123;

该SQL会出现两个问题:

1、索引失效

无法使用到索引查询,因为mysql会在引擎层进行类型隐式转换(CONVERT_IMPLICIT),会先把username隐式转换成浮点数,然后再跟你的123进行比较,然而你的索引是建在username上的,并不是在转换后的username上的,所以进行转换后的username相当于没有索引。会全表扫描,换做大表中,无法使用索引,你懂得。

2、查询结果不准确

第一部分我们已经举例说明,MySQL在隐式转换时的varchar转double,会出现很多意想不到的情况,比如 “123”," 123","123a"都会转成123,实际场景中都是不允许出现的。

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