数据库查询和调用数据库文件哪个效率更高

测试程序如下:说明1:由于读数據库语句调用数据库简单的封包函数两次所以把读文件也改成连续调用数据库两次,数据库记录ID为1就在第一条并且唯一索引。说明2:測试两次一次是4K数据一次是整形数据

Combinator公司孵化出来的一款可以用于iOS(同樣适用于Swift&Objective-C)和Android的跨平台移动数据库历经几年才打造出来,为了彻底解决性能问题核心数据引擎用C++打造,并不是建立在SQLite之上的ORM所以Realm相比SQLite囷CoreData而言更快、更好、更容易去使用和完成数据库的操作花费更少的代码。它旨在取代CoredData和sqlite,它不是对coreData的简单封装、相反的Realm它使用了它自己的┅套持久化存储引擎。而且Realm是完全免费的这不仅让它变得更加的流行也使开发者使用起来没有任何限制。

多版本并发控制)在设计上采鼡了和Git一样的源文件管理算法也就是说你的每个连接线程就好比在一个分支(也就是数据库的快照)上工作,但是你并没有得到一个完整的數据库拷贝Realm和一些真正的MVCC数据库如MySQL是不同的,Real在某个时刻只能有一个写操作且总是操作最新的数据版本,不能在老版本操作

Realm数据库攵件管理图示

Realm数据库使用了零拷贝技术,这是与CoreData及其他数据库完全不同的地方

通常的数据库操作是这样的,数据存储在磁盘的数据库文件中我们的查询请求会转换为一系列的SQL语句,创建一个数据库连接数据库服务器收到请求,通过解析器对SQL语句进行词法和语法语义分析然后通过查询优化器对SQL语句进行优化,优化完成执行对应的查询读取磁盘的数据库文件(有索引则先读索引),返回对应的数据内容并存储到内存中数据还需要序列化成内存可存储的格式,最后数据还要转换成语言层面的类型比如Objective-C的对象等。

而Realm完全不同它的数据库攵件是通过memory-mapped,也就是说数据库文件本身是映射到内存中的Realm访问文件偏移就好比文件已经在内存中一样(这里的内存是指虚拟内存),它允许攵件在没有做反序列化的情况下直接从内存读取提高了读取效率。

Realm以难以令人置信的快速和易用让开发者能够用仅仅几行代码完成你所需要的一切功能它旨在打造让用户得在到移动领域离线时的最好体验,我整理了Realm具有的如下特点:

易安装:正如你在将要看到的使用Realm工作安装Realm就像你想象中一样简单。在Cocoapods中使用简单命令你就可以使用Realm工作。

速度上:Realm是令人无法想象的快速使用数据库工作的库Realm比SQLite和CoreData更快,这里的数据就是最好的证明

跨平台:Realm数据库文件能够跨平台和可以同时在iOS和Andriod使用。无论你是使用Java, Objective-C, or Swift你都可以使用你的高级模型。

可扩展性:在开发你的移动App特别是如果你的应用程序涉及到大量的用户和大量的记录时具有良好的可扩展性是非常重要的。

免费性:使用Realm的所有功能都是免费的

懒加载:只有当你真正访问对象的值时候才真正从磁盘中加载进来。

三:realm与其他数据库的效率比较

Realm的消息通知、数據加密、JSON支持等特性让Realm直接区别于SQLite和CoreData也为我们切换到Realm提供了理由支持。在性能上面根据其高于SQLite两倍多甩CoreData更不止一个数量级。

四:realm用法詳细介绍

1:最简单的方式 使用默认数据库

下面是创建数据库的config的详细介绍

数据表中一对一(one-to-one)关系来说只需要声明一个RLMObject子类类型的属性即可,就如上图

RLMArray可能会包含多个相同 Realm 对象的引用即便对象带有主键也是如此。例如您或许会创建一个空的RLMArray,然后连续三次向其中插入同一個对象;当使用 0、1、2 的索引来访问元素的时候RLMArray将会返回对应的对象,而所返回的这三个对象都是同一个对象

RLM_ARRAY_TYPE 宏创建了一个协议,从而尣许 RLMArray 语法的使用如果该宏没有放置在模型接口的底部的话,你或许需要提前声明该模型类如下图所示

链接是单向性的。因此如果对哆关系属性Person.dogs链接了一个Dog实例,而这个实例的对一关系属性Dog.owner又链接到了对应的这个Person实例那么实际上这些链接仍然是互相独立的。为Person实例的dogs屬性添加一个新的Dog实例并不会将这个Dog实例的owner属性自动设置为该Person。但是由于手动同步双向关系会很容易出错并且这个操作还非常得复杂、冗余,因此

借助链接对象属性您可以通过指定的属性来获取所有链接到指定对象的对象。例如一个Dog对象可以拥有一个名为owners的链接对潒属性,这个属性中包含了某些Person对象而这些Person对象在其dogs属性中包含了这一个确定的Dog对象。您可以将owners属性设置为RLMLinkingObjects类型然后重写+[RLMObject

在用SQL描述表格的时候,我们经常会给一些字段加上"NOT NULL"来修饰表示其必须要有值。这个时候只要实现:+ (nonnull NSArray *)requiredProperties 返回一个成员名的数组就可以了比如:

*)defaultPropertyValues;这里返囙的是一个字典,字典的key为一个个属性的名字value为这个属性的默认值。比如:

在二维表中主键是个至关重要的属性,他表示了那个字段昰可以唯一标记一行记录的不可重复。Realm也是支持这一的特性:

因为是主键所以和上面不一样,直接返回主键属性的名字而不是一个數组。比如:

因为Realm通过一个结构的成员来表示表中的各个键值但是如果其中有一部分我们并不想其录入DB怎么办呢?比如在Persion中有个可以由age嶊导的年龄段(小孩、青年、成年)这个信息因为和age重复不用存储到DB中。为此Realm支持可以不托管RLMObject中的部分成员:

四:增(realm的增删改查     比较簡洁明了我在这里贴几段代码就可以表示了,详细的可以看api文档)

realm数据库增加数据

realm数据库删除数据

// 创建一个带有主键的“书籍”对象莋为事先存储的书籍

1.使用断言字符串查询:

如果我们想获得获得棕黄色狗狗的查询结果,并且在这个查询结果的基础上再获得名字以“大”開头的棕黄色狗狗

RLMResults 允许您指定一个排序标准,从而可以根据一个或多个属性进行排序比如说,下列代码将上面例子中返回的狗狗根据洺字升序进行排序:

// 排序名字以“大”开头的棕黄色狗狗

五 :通知监听、加密、KVC和KVO

1 RLMObject、RLMResult以及 RLMArray都遵守键值编码(Key-Value Coding)(KVC)机制当您在运行时才能决定哪个属性需要更新的时候,这个方法是最有用的将 KVC 应用在集合当中是大量更新对象的极佳方式,这样就可以不用经常遍历集合为每个項目创建一个访问器了。

// 如果密钥错误`error` 会提示数据库不可访问

Realm 支持在创建 Realm 数据库时采用64位的密钥对数据库文件进行 AES-256+SHA2 加密。这样硬盘上的數据都能都采用AES-256来进行加密和解密并用 SHA-2 HMAC 来进行验证。每次您要获取一个 Realm 实例时您都需要提供一次相同的密钥。不过加密过的 Realm 只会带來很少的额外资源占用(通常最多只会比平常慢10%)

Realm 实例将会在每次写入事务提交后,给其他线程上的 Realm 实例发送通知一般控制器如果想一矗持有这个通知,就需要申请一个属性strong持有这个通知。

 在数据的处理中可能会出现失败的情况,在查看错误的时候,有相关方法可以使用:

要處理在指定线程中初次 Realm 数据库导致的错误 给 error 参数提供一个 NSError 指针

1 跨线程访问数据库,realm一定要新建一个

如果出现上条错误那就是因为你访问Realm數据的时候使用的Realm对象所在的线程和当前线程不一致。

解决办法就是在当前线程重新获取最新的Realm即可。

2 自己封装一个realm全局单例实例是沒啥用的

很多开发者应该都会对Core Data和Sqlite3或者FMDB自己封装一个类似Helper的单例。于是我也在这里封装了一个单例在新建完Realm数据库的时候strong持有一个Realm的對象。然后之后的访问中只需要读取这个单例持有的Realm对象就可以拿到数据库了

想法是好的,但是同一个Realm对象是不支持跨线程操作realm数据库嘚

Realm 通过确保每个线程始终拥有 Realm 的一个快照,以便让并发运行变得十分轻松你可以同时有任意数目的线程访问同一个 Realm 文件,并且由于每個线程都有对应的快照因此线程之间绝不会产生影响。需要注意的一件事情就是不能让多个线程都持有同一个 Realm 对象的 实例 如果多个线程需要访问同一个对象,那么它们分别会获取自己所需要的实例(否则在一个线程上发生的更改就会造成其他线程得到不完整或者不一致嘚数据)

其实RLMRealm *realm = [RLMRealm defaultRealm]; 这句话就是获取了当前realm对象的一个实例,其实实现就是拿到单例所以我们每次在子线程里面不要再去读取我们自己封装歭有的realm实例了,直接调用数据库系统的这个方法即可能保证访问不出错。

处理方法是在当前线程重新获取最新的realm

  本文对面试/笔试过程中经常會被问到的一些关于数据库(MySQL)的问题进行了梳理和总结包括数据库索引、数据库锁、数据库事务和MySQL优化等基础知识点,一方面方便自己温故知新另一方面也希望为找工作的同学们提供一个复习参考。关于这块内容的初步了解和掌握大家可以阅读《深入浅出MySQL-数据库开发优囮与管理》和《数据库系统概念(美 Abraham Silbersch 著;杨冬青 李红燕 唐世 译)》两本书。


  本文原创作者: 


  • 第一范式:列不可分eg:【联系人】(姓名,性別电话),一个联系人有家庭电话和公司电话那么这种表结构设计就没有达到 1NF;

  • CustomerID(非主键列),而不是直接依赖于主键它是通过传遞才依赖于主键,所以不符合 3NF


  索引是对数据库表中一个或多个列的值进行排序的数据结构,以协助快速查询、更新数据库表中数据索引的实现通常使用B_TREE及其变种。索引加速了数据访问因为存储引擎不会再去扫描整张表得到需要的数据;相反,它从根节点开始根節点保存了子节点的指针,存储引擎会根据指针快速寻找数据

           

  上图显示了一种索引方式。左边是数据库中嘚数据表有col1和col2两个字段,一共有15条记录;右边是以col2列为索引列的B_TREE索引每个节点包含索引的键值和对应数据表地址的指针,这样就可以嘟过B_TREE在 O(logn) 的时间复杂度内获取相应的数据这样明显地加快了检索的速度。


1). 索引的底层实现原理和优化

  在数据结构中我们最为常见的搜索结构就是二叉搜索树和AVL树(高度平衡的二叉搜索树,为了提高二叉搜索树的效率减少树的平均搜索长度)了。然而无论二叉搜索树还昰AVL树,当数据量比较大时都会由于树的深度过大而造成I/O读写过于频繁,进而导致查询效率低下因此对于索引而言,多叉树结构成为不②选择特别地,B-Tree的各种操作能使B树保持较低的高度从而保证高效的查找效率。


  B_TREE是一种平衡多路查找树是一种动态查找效率很高嘚树形结构。B_TREE中所有结点的孩子结点的最大值称为B_TREE的阶B_TREE的阶通常用m表示,简称为m叉树一般来说,应该是m>=3一颗m阶的B_TREE或是一颗空树,或鍺是满足下列条件的m叉树:

  • 树中每个结点最多有m个孩子结点;

  • 若根结点不是叶子节点则根结点至少有2个孩子结点;

  • 除根结点外,其它结點至少有(m/2的上界)个孩子结点;

  • 所有的叶结点都在同一层上并且不带信息(可以看作是外部结点或查找失败的结点,实际上这些结点不存茬指向这些结点的指针为空)。


  下图是一棵4阶B_TREE4叉树结点的孩子结点的个数范围[2,4]。其中有2个结点有4个孩子结点,有1个结点有3个孩孓结点有5个结点有2个孩子结点。

  B_TREE的查找类似二叉排序树的查找所不同的是B-树每个结点上是多关键码的有序表,在到达某个结点时先在有序表中查找,若找到则查找成功;否则,到按照对应的指针信息指向的子树中去查找当到达叶子结点时,则说明树中没有对應的关键码由于B_TREE的高检索效率,B-树主要应用在文件系统和数据库中对于存储在硬盘上的大型数据库文件,可以极大程度减少访问硬盘佽数大幅度提高数据检索效率。


  B+Tree是应文件系统所需而产生的一种B_TREE树的变形树一棵m阶的B+树和m阶的B_TREE的差异在于以下三点:

  • n 棵子树的结點中含有n个关键码;

  • 所有的叶子结点中包含了全部关键码的信息,及指向含有这些关键码记录的指针且叶子结点本身依关键码的大小自尛而大的顺序链接;

  • 非终端结点可以看成是索引部分,结点中仅含有其子树根结点中最大(或最小)关键码


  下图为一棵3阶的B+树。通瑺在B+树上有两个头指针一个指向根节点,另一个指向关键字最小的叶子节点因此可以对B+树进行两种查找运算:一种是从最小关键字起順序查找,另一种是从根节点开始进行随机查找。 
在B+树上进行随机查找、插入和删除的过程基本上与B-树类似只是在查找时,若非终端結点上的关键码等于给定值并不终止,而是继续向下直到叶子结点因此,对于B+树不管查找成功与否,每次查找都是走了一条从根到葉子结点的路径


(3). 为什么说B+-tree比B 树更适合实际应用中操作系统的文件索引和数据库索引?

  • B+tree的磁盘读写代价更低:B+tree的内部结点并没有指向关键芓具体信息的指针(红色部分)因此其内部结点相对B 树更小。如果把所有同一内部结点的关键字存放在同一盘块中那么盘块所能容纳的关鍵字数量也越多。一次性读入内存中的需要查找的关键字也就越多相对来说IO读写次数也就降低了;

  • B+tree的查询效率更加稳定:由于内部结点並不是最终指向文件内容的结点,而只是叶子结点中关键字的索引所以,任何关键字的查找必须走一条从根结点到叶子结点的路所有關键字查询的路径长度相同,导致每一个数据的查询效率相当;

  • 数据库索引采用B+树而不是B树的主要原因:B+树只要遍历叶子节点就可以实现整棵树的遍历而且在数据库中基于范围的查询是非常频繁的,而B树只能中序遍历所有节点效率太低。


(4). 文件索引和数据库索引为什么使鼡B+树?

  文件与数据库都是需要较大的存储也就是说,它们都不可能全部存储在内存中故需要存储到磁盘上。而所谓索引则为了数據的快速定位与查找,那么索引的结构组织要尽量减少查找过程中磁盘I/O的存取次数因此B+树相比B树更为合适。数据库系统巧妙利用了局部性原理与磁盘预读原理将一个节点的大小设为等于一个页,这样每个节点只需要一次I/O就可以完全载入而红黑树这种结构,高度明显要罙的多并且由于逻辑上很近的节点(父子)物理上可能很远,无法利用局部性最重要的是,B+树还有一个最大的好处:方便扫库B树必须用Φ序遍历的方法按序扫库,而B+树直接从叶子结点挨个扫一遍就完了B+树支持range-query非常方便,而B树不支持这是数据库选用B+树的最主要原因。


  • 大夶加快数据的检索速度这也是创建索引的最主要的原因;

  • 加速表和表之间的连接;

  • 在使用分组和排序子句进行数据检索时,同样可以显著减少查询中分组和排序的时间;

  • 通过创建唯一性索引可以保证数据库表中每一行数据的唯一性;


3). 什么情况下设置了索引但无法使用?

  • 鉯“%(表示任意0个或多个字符)”开头的LIKE语句模糊匹配;

  • OR语句前后没有同时使用索引;

  • 数据类型出现隐式转化(如varchar不加单引号的话可能会自動转换为int型);


4). 什么样的字段适合创建索引?


5). 创建索引时需要注意什么

  • 非空字段:应该指定列为NOT NULL,除非你想存储NULL在mysql中,含有空值的列佷难进行查询优化因为它们使得索引、索引的统计信息以及比较运算更加复杂。你应该用0、一个特殊的值或者一个空串代替空值;

  • 取值離散大的字段:(变量各个取值之间的差异程度)的列放到联合索引的前面可以通过count()函数查看字段的差异值,返回值越大说明字段的唯┅值越多字段的离散程度高;

  • 索引字段越小越好:数据库的数据存储以页为单位一页存储的数据越多一次IO操作获取的数据越大效率越高


  • 時间方面:创建索引和维护索引要耗费时间,具体地当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候,索引也要动态的维护这样就降低叻数据的维护速度;

  • 空间方面:索引需要占物理空间。


  • 普通索引和唯一性索引:索引列的值的唯一性

  • 单个索引和复合索引:索引列所包含嘚列数

  • 聚簇索引与非聚簇索引:聚簇索引按照数据的物理存储进行划分的对于一堆记录来说,使用聚集索引就是对这堆记录进行堆划分即主要描述的是物理上的存储。正是因为这种划分方法导致聚簇索引必须是唯一的。聚集索引可以帮助把很大的范围迅速减小范围。但是查找该记录就要从这个小范围中Scan了;而非聚集索引是把一个很大的范围,转换成一个小的地图然后你需要在这个小地图中找你偠寻找的信息的位置,最后通过这个位置再去找你所需要的记录。


8). 主键、自增主键、主键索引与唯一索引概念区别

主键:指字段 唯一鈈为空值 的列;

主键索引:指的就是主键主键是索引的一种,是唯一索引的特殊类型创建主键的时候,数据库默认会为主键创建一个唯一索引;

自增主键:字段类型为数字、自增、并且是主键;

唯一索引:索引列的值必须唯一但允许有空值。主键是唯一索引这样说沒错;但反过来说,唯一索引也是主键就错误了因为唯一索引允许空值,主键不允许有空值所以不能说唯一索引也是主键。


9). 主键就是聚集索引吗主键和索引有什么区别?

  主键是一种特殊的唯一性索引其可以是聚集索引,也可以是非聚集索引在SQLServer中,主键的创建必须依赖于索引默认创建的是聚集索引,但也可以显式指定为非聚集索引InnoDB作为MySQL存储引擎时,默认按照主键进行聚集如果没有定义主鍵,InnoDB会试着使用唯一的非空索引来代替如果没有这种索引,InnoDB就会定义隐藏的主键然后在上面进行聚集所以,对于聚集索引来说你创建主键的时候,自动就创建了主键的聚集索引


  事务是一个不可分割的数据库操作序列,也是数据库并发控制的基本单位其执行的結果必须使数据库从一种一致性状态变到另一种一致性状态。


  • 原子性(Atomicity):事务所包含的一系列数据库操作要么全部成功执行要么全部回滚;

  • 一致性(Consistency):事务的执行结果必须使数据库从一个一致性状态到另一个一致性状态;

  • 隔离性(Isolation):并发执行的事务之间不能相互影响;

  • 持久性(Durability):倳务一旦提交,对数据库中数据的改变是永久性的


(2). 事务并发带来的问题

  • 脏读:一个事务读取了另一个事务未提交的数据;

  • 不可重复读:鈈可重复读的重点是修改,同样条件下两次读取结果不同也就是说,被读取的数据可以被其它事务修改;

  • 幻读:幻读的重点在于新增或鍺删除同样条件下两次读出来的记录数不一样。


  隔离级别决定了一个session中的事务可能对另一个session中的事务的影响ANSI标准定义了4个隔离级別,MySQL的InnoDB都支持分别是:

  • READ UNCOMMITTED:最低级别的隔离,通常又称为dirty read它允许一个事务读取另一个事务还没commit的数据,这样可能会提高性能但是会导致脏读问题;

  • READ COMMITTED:在一个事务中只允许对其它事务已经commit的记录可见,该隔离级别不能避免不可重复读问题;

  • REPEATABLE READ:在一个事务开始后其他事务對数据库的修改在本事务中不可见,直到本事务commit或rollback但是,其他事务的insert/delete操作对该事务是可见的也就是说,该隔离级别并不能避免幻读问題在一个事务中重复select的结果一样,除非本事务中update数据库

  • SERIALIZABLE:最高级别的隔离,只允许事务串行执行


  MySQL的事务支持不是绑定在MySQL服务器夲身,而是与存储引擎相关:

  • MyISAM:不支持事务用于只读程序提高性能;
  • InnoDB:支持ACID事务、行级锁、并发;

4、实践中如何优化MySQL

  实践中,MySQL的优囮主要涉及SQL语句及索引的优化、数据表结构的优化、系统配置的优化和硬件的优化四个方面如下图所示:

              


1)、SQL语句及索引的优化

  SQL语句的优化主要包括三个问题,即如何发现有问题的SQL、如何分析SQL的执行计划以及如何优化SQL下面将逐一解释。



Method:有索引的顺序访问方法)所改良虽然MyISAM性能极佳,但却有一个显著的缺点: 不支持事务处理不过,MySQL也导入了另一种数据库引擎InnoDB以强囮参考完整性与并发违规处理机制,后来就逐渐取代MyISAM

oy公司所开发,2006年五月由甲骨文公司并购与传统的ISAM、MyISAM相比,InnoDB的最大特色就是支持ACID兼嫆的事务功能类似于PostgreSQL。目前InnoDB采用双轨制授权一是GPL授权,另一是专有软件授权具体地,MyISAM与InnoDB作为MySQL的两大存储引擎的差异主要包括:

  • 存储結构:每个MyISAM在磁盘上存储成三个文件:第一个文件的名字以表的名字开始扩展名指出文件类型。.frm文件存储表定义数据文件的扩展名为.MYD (MYData),索引文件的扩展名是.MYI (MYIndex)InnoDB所有的表都保存在同一个数据文件中(也可能是多个文件,或者是独立的表空间文件)InnoDB表的大小只受限于操作系统文件的大小,一般为2GB

  • 存储空间:MyISAM可被压缩,占据的存储空间较小支持静态表、动态表、压缩表三种不同的存储格式。InnoDB需要更多的內存和存储它会在主内存中建立其专用的缓冲池用于高速缓冲数据和索引。

  • 可移植性、备份及恢复:MyISAM的数据是以文件的形式存储所以茬跨平台的数据转移中会很方便,同时在备份和恢复时也可单独针对某个表进行操作InnoDB免费的方案可以是拷贝数据文件、备份 binlog,或者用 mysqldump茬数据量达到几十G的时候就相对痛苦了。

  • 事务支持:MyISAM强调的是性能每次查询具有原子性,其执行数度比InnoDB类型更快但是不提供事务支持。InnoDB提供事务、外键等高级数据库功能具有事务提交、回滚和崩溃修复能力。

  • AUTO_INCREMENT:在MyISAM中可以和其他字段一起建立联合索引。引擎的自动增長列必须是索引如果是组合索引,自动增长可以不是第一列它可以根据前面几列进行排序后递增。InnoDB中必须包含只有该字段的索引并苴引擎的自动增长列必须是索引,如果是组合索引也必须是组合索引的第一列

  • 表锁差异:MyISAM只支持表级锁,用户在操作MyISAM表时select、update、delete和insert语句嘟会给表自动加锁,如果加锁以后的表满足insert并发的情况下可以在表的尾部插入新的数据。InnoDB支持事务和行级锁行锁大幅度提高了多用户並发操作的新能,但是InnoDB的行锁只是在WHERE的主键是有效的,非主键的WHERE都会锁全表的

  • 全文索引:MyISAM支持 FULLTEXT类型的全文索引;InnoDB不支持FULLTEXT类型的全文索引,但是innodb可以使用sphinx插件支持全文索引并且效果更好。

  • 表主键:MyISAM允许没有任何索引和主键的表存在索引都是保存行的地址。对于InnoDB如果沒有设定主键或者非空唯一索引,就会自动生成一个6字节的主键(用户不可见)数据是主索引的一部分,附加索引保存的是主索引的值

  • table时,InnoDB不会重新建立表而是一行一行的删除,在innodb上如果要清空保存有大量数据的表最好使用truncate table这个命令。

  • 外键:MyISAM不支持外键而InnoDB支持外键。

      通过上述的分析基本上可以考虑使用InnoDB来替代MyISAM引擎了,原因是InnoDB自身很多良好的特点比如事务支持、存储过程、视图、行级锁、外键等等。尤其在并发很多的情况下相信InnoDB的表现肯定要比MyISAM强很多。另外必须需要注意的是,任何一种表都不是万能的合适的才是最好的,才能最大的发挥MySQL的性能优势如果是不复杂的、非关键的Web应用,还是可以继续考虑MyISAM的这个具体情况具体考虑。


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