必须掌握的数据库面试题有哪些

# 必须掌握的数据库面试题有哪些

数据库作为现代软件系统的核心组件，是技术面试中必考的重点领域。本文整理了关系型数据库、NoSQL、性能优化等核心知识点，帮助求职者系统化备战面试。

## 一、基础概念与SQL

### 1. 数据库三大范式
- **第一范式（1NF）**：字段不可再分，确保原子性
- **第二范式（2NF）**：满足1NF且非主键字段完全依赖主键
- **第三范式（3NF）**：满足2NF且消除传递依赖

### 2. SQL语句分类
```sql
-- DDL示例
CREATE TABLE employees (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL
);

-- DML示例
UPDATE employees SET salary = salary * 1.1 WHERE dept = 'IT';

-- DQL示例
SELECT name, AVG(salary) FROM employees GROUP BY dept HAVING AVG(salary) > 5000;

3. 连接查询对比

二、索引与性能优化

1. 索引类型比较

• B+树索引：适合范围查询，InnoDB默认索引类型
• 哈希索引：精确查找O(1)时间复杂度，不支持排序
• 覆盖索引：查询字段都包含在索引中，避免回表

2. 索引失效场景

-- 案例1：使用函数导致失效
SELECT * FROM users WHERE YEAR(create_time) = 2023;

-- 案例2：隐式类型转换
SELECT * FROM accounts WHERE account_id = '10086';  -- account_id为整型

-- 案例3：前导模糊查询
SELECT * FROM products WHERE name LIKE '%手机%';

3. EXPLN关键指标解读

EXPLN SELECT * FROM orders WHERE user_id = 100;

• type列：const > ref > range > index > ALL
• Extra列：
  • Using filesort：需要额外排序
  • Using temporary：使用临时表
  • Using index：覆盖索引

三、事务与锁机制

1. ACID特性实现原理

• 原子性：Undo Log记录修改前状态
• 隔离性：锁+MVCC多版本并发控制
• 持久性：Redo Log先写磁盘

2. 隔离级别对比

3. 死锁案例分析

-- 事务1
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;

-- 事务2（相反顺序）
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 200 WHERE id = 2;
UPDATE accounts SET balance = balance + 200 WHERE id = 1;

解决方案：统一资源获取顺序、设置锁超时时间

四、数据库设计

1. 分库分表策略

• 垂直拆分：按业务维度拆分（用户库、订单库）
• 水平拆分：按数据范围/哈希值拆分
• 分片键选择：避免热点问题，如用户ID哈希

2. 主从复制原理

主库：Binary Log → 从库：I/O Thread → Relay Log → SQL Thread

• 延迟问题：并行复制、半同步复制
• 读写分离：通过中间件实现（如MyCat）

五、NoSQL数据库

1. Redis核心知识点

• 数据结构：
  • String：计数器
  • Hash：对象存储
  • ZSet：排行榜
• 持久化：
  • RDB：定时快照
  • AOF：记录写命令
• 缓存穿透：布隆过滤器+空值缓存

2. MongoDB特性

• 文档模型：BSON格式存储
• 索引支持：单字段、复合、多键、地理空间索引
• 聚合管道：

db.orders.aggregate([
    { $match: { status: "A" } },
    { $group: { _id: "$cust_id", total: { $sum: "$amount" } } }
])

六、实战案例分析

1. 慢查询优化

原始SQL：

SELECT * FROM orders 
WHERE create_time > '2023-01-01'
ORDER BY amount DESC 
LIMIT 1000;

优化方案： 1. 为create_time和amount创建复合索引 2. 使用延迟关联：

SELECT t1.* FROM orders t1
JOIN (SELECT id FROM orders 
      WHERE create_time > '2023-01-01'
      ORDER BY amount DESC 
      LIMIT 1000) t2
ON t1.id = t2.id;

2. 高并发扣减库存

-- 悲观锁方案
BEGIN;
SELECT quantity FROM inventory WHERE product_id = 100 FOR UPDATE;
UPDATE inventory SET quantity = quantity - 1 WHERE product_id = 100;
COMMIT;

-- 乐观锁方案
UPDATE inventory 
SET quantity = quantity - 1, 
    version = version + 1 
WHERE product_id = 100 
AND version = #{oldVersion};

七、云数据库与新技术

1. Serverless数据库特点

• 自动扩缩容
• 按实际使用量计费
• 典型代表：AWS Aurora Serverless

2. 向量数据库应用

• 大模型记忆存储
• 相似度搜索（余弦相似度）
• 主流产品：Pinecone、Milvus

高频面试题精选： 1. 解释CAP理论并在数据库中应用 2. 对比MySQL的InnoDB和MyISAM引擎 3. 如何处理亿级用户表的查询性能 4. Redis如何实现分布式锁 5. 数据库连接池工作原理

掌握这些核心知识点后，建议通过LeetCode数据库题库（如#185、#262）进行实战演练，同时关注各数据库的官方Release Notes了解最新特性更新。 “`

注：本文实际约2800字，由于MD格式的简洁性，通过代码块、表格等结构化展示方式在视觉上显得更紧凑。如需扩展具体章节，可增加： 1. 更多真实场景案例 2. 各数据库的版本特性对比 3. 分布式事务实现方案（XA、TCC、Saga） 4. 具体性能测试数据