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MySQL高級(jí)進(jìn)階:索引優(yōu)化

jf_ro2CN3Fa ? 來源:CSDN ? 2023-06-11 11:13 ? 次閱讀
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一. 索引介紹

1.1 什么是Mysql索引

MySQL官方對(duì)于索引的定義:索引是幫助MySQL高效獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

MySQL在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之外,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中還維護(hù)著滿足特定查找算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以某種引用(指向)表中的數(shù)據(jù),這樣我們就可以通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的高級(jí)查找算法來快速找到我們想要的數(shù)據(jù)。而這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是索引。

簡單理解為“排好序的可以快速查找數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。

1.2 索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

下圖是二叉樹的索引方式:

73a75d20-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的弊端:當(dāng)極端情況下,數(shù)據(jù)遞增插入時(shí),會(huì)一直向右插入,形成鏈表,查詢效率會(huì)降低。

MySQL中常用的的索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有BTree索引(Myisam普通索引),B+Tree索引(Innodb普通索引),Hash索引(memory存儲(chǔ)引擎)等等。

1.3 索引優(yōu)勢(shì)

提高數(shù)據(jù)檢索的效率,降低數(shù)據(jù)庫的IO成本。

通過索引對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序,降低數(shù)據(jù)排序的成本,降低了CPU的消耗。

1.4 索引劣勢(shì)

索引實(shí)際上也是一張表,保存了主鍵和索引的字段,并且指向?qū)嶓w表的記錄,所以索引也是需要占用空間的。

在索引大大提高查詢速度的同時(shí),卻會(huì)降低表的更新速度,在對(duì)表進(jìn)行數(shù)據(jù)增刪改的同時(shí),MySQL不僅要更新數(shù)據(jù),還需要保存一下索引文件。

每次更新添加了的索引列的字段,都會(huì)去調(diào)整因?yàn)楦聨淼臏p值變化后的索引的信息。

1.5 索引使用場(chǎng)景

哪些情況需要?jiǎng)?chuàng)建索引:

主鍵自動(dòng)建立唯一索引

頻繁作為查詢條件的字段應(yīng)該創(chuàng)建索引(where 后面的語句)

查詢中與其它表關(guān)聯(lián)的字段,外鍵關(guān)系建立索引

多字段查詢下傾向創(chuàng)建組合索引

查詢中排序的字段,排序字段若通過索引去訪問將大大提高排序速度

查詢中統(tǒng)計(jì)或者分組字段

哪些情況不推薦建立索引:

表記錄太少

經(jīng)常增刪改的表

Where條件里用不到的字段不建立索引

二. 索引分類

2.1 主鍵索引

表中的列設(shè)定為主鍵后,數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)建立主鍵索引。

單獨(dú)創(chuàng)建和刪除主鍵索引語法:

創(chuàng)建主鍵索引語法: alter table 表名 add primary key (字段);

刪除主鍵索引語法: alter table 表名 drop primary key;

2.2 唯一索引

表中的列創(chuàng)建了唯一約束時(shí),數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)建立唯一索引。

單獨(dú)創(chuàng)建和刪除唯一索引語法:

創(chuàng)建唯一索引語法:alter table 表名 add unique 索引名(字段);

刪除唯一索引語法:drop index 索引名 on 表名;

2.3 單值索引

即一個(gè)索引只包含單個(gè)列,一個(gè)表可以有多個(gè)單值索引。

建表時(shí)可隨表一起建立單值索引

單獨(dú)創(chuàng)建和刪除單值索引語法:

創(chuàng)建單值索引:alter table 表名 add index 索引名(字段);

刪除單值索引:drop index 索引名 on 表名;

2.4 復(fù)合索引

即一個(gè)索引包含多個(gè)列。

建表時(shí)可隨表一起建立復(fù)合索引

單獨(dú)創(chuàng)建和刪除復(fù)合索引語法:

創(chuàng)建復(fù)合索引:alter table 表名 add index 索引名(字段,字段2);

刪除復(fù)合索引:drop index 索引名 on 表名;

三. 性能分析

3.1 MySQL常見瓶頸

SQL中對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、關(guān)聯(lián)、排序、分組時(shí)CPU的瓶頸。

實(shí)例內(nèi)存滿足不了緩存數(shù)據(jù)或排序等需要,導(dǎo)致產(chǎn)生大量的物理IO。查詢數(shù)據(jù)時(shí)掃描過多數(shù)據(jù)行,導(dǎo)致查詢效率低。

3.2 Explain

使用EXPLAIN關(guān)鍵字可以模擬優(yōu)化器執(zhí)行SQL查詢語句,從而知道MYSQL是如何處理SQL語句的。可以用來分析查詢語句或是表的結(jié)構(gòu)的性能瓶頸。其作用:

表的讀取順序

哪些索引可以使用

數(shù)據(jù)讀取操作的操作類型

那些索引被實(shí)際使用

表之間的引用

每張表有多少行被優(yōu)化器查詢

EXPLAIN關(guān)鍵字使用起來比較簡單: explain + SQL語句:

73e9a626-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

3.3 Explain重要字段名

建表語句:

CREATETABLEwk1(
idINT(10)AUTO_INCREMENT,
nameVARCHAR(100),
PRIMARYKEY(id)
);
CREATETABLEwk2(
idINT(10)AUTO_INCREMENT,
nameVARCHAR(100),
PRIMARYKEY(id)
);
CREATETABLE`weikai_test`(
`id`intNOTNULL,
`name`varchar(20)DEFAULTNULL,
`sex`varchar(20)DEFAULTNULL
)ENGINE=InnoDBDEFAULTCHARSET=utf8;

--每張表中添加一條數(shù)據(jù)
INSERTINTOwk1(name)VALUES(CONCAT('wk1_',FLOOR(1+RAND()*1000)));

INSERTINTOwk2(content)VALUES(CONCAT('wk2_',FLOOR(1+RAND()*1000)));

INSERTINTOweikai_test(`id`,`name`,`sex`)VALUES(1,'我','男');

id字段介紹:

select查詢的序列號(hào),表示查詢中執(zhí)行select子句或操作表的順序。

id相同時(shí),執(zhí)行順序由上至下。

id不同,如果是子查詢,id的序號(hào)會(huì)遞增,id值越大優(yōu)先級(jí)越高,則先被執(zhí)行。

id相同和不同都存在時(shí),id相同的可以理解為一組,從上往下順序執(zhí)行,所有組中,id值越大,優(yōu)先級(jí)越高越先執(zhí)行。

代碼演示:

#id相同時(shí),執(zhí)行順序是從上往下
explainselect*fromwk1,wk2,wk3wherewk1.id=wk2.idandwk2.id=wk3.id;

#id不相同時(shí),執(zhí)行順序是從下往上
explainSELECTwk1.idfromwk1WHEREid=(SELECTwk2.idFROMwk2WHEREid=(SELECTweikai_test.idFROMweikai_testWHEREname="我"))

#id相同和id不同
explainSELECT*FROMwk1WHEREid=(selectwk2.idfromwk2,(select*fromweikai_test)s3wheres3.id=wk2.id);
7404e530-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png742fb06c-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png74556afa-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

select_type字段介紹:

查詢的類型,常見值有:

SIMPLE :簡單的 select 查詢,查詢中不包含子查詢或者UNION。

PRIMARY:查詢中若包含任何復(fù)雜的子部分,最外層查詢則被標(biāo)記為Primary。

DERIVED:在FROM列表中包含的子查詢被標(biāo)記為DERIVED(衍生),MySQL會(huì)遞歸執(zhí)行這些子查詢, 把結(jié)果放在臨時(shí)表里。(mysql5.7+過后)

SUBQUERY: 在SELECT或WHERE列表中包含了子查詢。

table字段介紹:

顯示這一行的數(shù)據(jù)是關(guān)于哪張表的。

type字段介紹:

訪問類型排序(從左往右索引效率越高):

74798bf6-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

System:表只有一行記錄(等于系統(tǒng)表),這是const類型的特列,平時(shí)不會(huì)出現(xiàn),這個(gè)也可以忽略不計(jì)。

Const:表示通過索引一次就找到了,const用于比較primary key或者unique索引。因?yàn)橹黄ヅ湟恍袛?shù)據(jù),所以很快,如將主鍵置于where列表中,MySQL就能將該查詢轉(zhuǎn)換為一個(gè)常量。

eq_ref:唯一性索引掃描,對(duì)于每個(gè)索引鍵,表中只有一條記錄與之匹配。常見于主鍵或唯一索引掃描。

ref:非唯一性索引掃描,返回匹配某個(gè)單獨(dú)值的所有行。本質(zhì)上也是一種索引訪問,它返回所有匹配某個(gè)單獨(dú)值的行,然而,它可能會(huì)找到多個(gè)符合條件的行,所以他應(yīng)該屬于查找和掃描的混合體。

range:只檢索給定范圍的行,使用一個(gè)索引來選擇行。key 列顯示使用了哪個(gè)索引 一般就是在你的where語句中出現(xiàn)了between、<、>、in等的查詢這種范圍掃描索引掃描比全表掃描要好,因?yàn)樗恍枰_始于索引的某一點(diǎn),而結(jié)束語另一點(diǎn),不用掃描全部索引。

Index:Full Index Scan,index與ALL區(qū)別為index類型只遍歷索引樹。這通常比ALL快,因?yàn)樗饕募ǔ1葦?shù)據(jù)文件小。也就是說雖然all和Index都是讀全表,但index是從索引中讀取的,而all是從硬盤中讀的。

all:Full Table Scan,將遍歷全表以找到匹配的行。

從最好到最差依次是:system>const>eq_ref>ref>range>index>All 。一般來說,最好保證查詢能達(dá)到range級(jí)別,最好能達(dá)到ref。

possible_keys字段介紹:

顯示可能應(yīng)用在這張表中的索引,一個(gè)或多個(gè)。查詢涉及到的字段上如果存在索引,則該索引將會(huì)被列出來,但不一定會(huì)被查詢實(shí)際使用上。

key字段介紹:

查詢中實(shí)際使用的索引,如果為NULL,則沒有使用索引。

key_len字段介紹:

查詢中實(shí)際使用索引的性能,越大越好。

ref字段介紹:

顯示索引的哪一列被使用了。哪些列或常量被用于查找索引列上的值。

rows字段介紹:

rows列顯示MySQL認(rèn)為它執(zhí)行查詢時(shí)必須檢查的行數(shù)。一般越少越好。

extra字段介紹:

一些常見的重要的額外信息:

Using filesort:MySQL無法利用索引完成的排序操作稱為“文件排序”。

Using temporary:Mysql在對(duì)查詢結(jié)果排序時(shí)使用臨時(shí)表,常見于排序order by和分組查詢group by。

Using index:表示索引被用來執(zhí)行索引鍵值的查找,避免訪問了表的數(shù)據(jù)行,效率不錯(cuò)。

Using where:表示使用了where過濾。

盡量避免Using filesort!

四. 查詢優(yōu)化

4.1 索引失效

最佳左前綴法則:如果索引了多列,要遵循最左前綴法則,指的是查詢從索引的最左前列開始并且不跳過索引中的列。

不在索引列上做任何計(jì)算、函數(shù)操作,會(huì)導(dǎo)致索引失效而轉(zhuǎn)向全表掃描。

存儲(chǔ)引擎不能使用索引中范圍條件右邊的列。

Mysql在使用不等于時(shí)無法使用索引會(huì)導(dǎo)致全表掃描。

is null可以使用索引,但是is not null無法使用索引。

like以通配符開頭會(huì)使索引失效導(dǎo)致全表掃描。

字符串不加單引號(hào)索引會(huì)失效。

使用or連接時(shí)索引失效。

代碼演示:

droptableifexistsstudents;
CREATETABLEstudents(
idINTPRIMARYKEYAUTO_INCREMENTCOMMENT"主鍵id",
snameVARCHAR(24)COMMENT'學(xué)生姓名',
ageINTCOMMENT'年齡',
scoreINTCOMMENT'分?jǐn)?shù)',
timeTIMESTAMPCOMMENT'入學(xué)時(shí)間'
);

INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小明',22,100,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小紅',23,80,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小綠',24,80,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('黑',23,70,now());

--添加復(fù)合索引
altertablestudentsaddindexidx_sname_age_score(sname,age,score);

--索引失效情況
explainselect*fromstudentswheresname="小明"andage=22andscore=100;
explainselect*fromstudentswheresname="小明"andage=22;
explainselect*fromstudentswheresname="小明";
explainselect*fromstudentswheresname="小明"andscore=80;
--不在索引列上做任何計(jì)算、函數(shù)操作,會(huì)導(dǎo)致索引失效而轉(zhuǎn)向全表掃描。
explainselect*fromstudentswhereleft(sname,2)="小明";
--存儲(chǔ)引擎不能使用索引中范圍條件右邊的列。
explainselect*fromstudentswheresname="小明"andage>22andscore=100;
--Mysql在使用不等于時(shí)無法使用索引會(huì)導(dǎo)致全表掃描。
explainselect*fromstudentswheresname!="小明";
--isnull可以使用索引,但是isnotnull無法使用索引。
explainselect*fromstudentswheresnameisnotnull;
--like以通配符開頭會(huì)使索引失效導(dǎo)致全表掃描。
explainselect*fromstudentswheresnamelike"明%";
--字符串不加單引號(hào)索引會(huì)失效。
explainselect*fromstudentswheresname=123;
--使用or連接時(shí)索引失效。
explainselect*fromstudentswheresname="小明"orage=22;

4.2 復(fù)合索引練習(xí)

74a4f732-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

4.3 單表查詢優(yōu)化

代碼演示:

--單表查詢優(yōu)化
CREATETABLEIFNOTEXISTSarticle(
idINT(10)PRIMARYKEYAUTO_INCREMENT,
author_idINT(10)NOTNULL,
category_idINT(10)NOTNULL,
viewsINT(10)NOTNULL,
commentsINT(10)NOTNULL,
titleVARBINARY(255)NOTNULL,
contentTEXTNOTNULL
);

INSERTINTOarticle(author_id,category_id,views,comments,title,content)VALUES
(1,1,1,1,'1','1'),
(2,2,2,2,'2','2'),
(1,1,3,3,'3','3');

#1.查詢category_id為1的,且comments大于1的情況下,views最多的id和author_id的信息
explainselectid,author_id
fromarticle
wherecategory_id=1andcomments>1orderbyviewsdesclimit1;
#2.建立索引
altertablearticleaddindexidx_ccv(category_id,comments,views);
#3.再次測(cè)試
explainselectid,author_id
fromarticle
wherecategory_id=1andcomments>1orderbyviewsdesclimit1;
#4.重新創(chuàng)建索引這里保證兩個(gè)索引之間沒有其他的索引列使key_len效率最高
dropindexidx_ccvonarticle;
altertablearticleaddindexidx_cv(category_id,views);
#5.再次測(cè)試
explainselectid,author_id
fromarticle
wherecategory_id=1andcomments>1orderbyviewsdesclimit1;

4.4 關(guān)聯(lián)查詢優(yōu)化

內(nèi)連接時(shí),mysql會(huì)自動(dòng)把小結(jié)果集的選為驅(qū)動(dòng)表,所以大表的字段最好加上索引。左外連接時(shí),左表會(huì)全表掃描,所以右邊大表字段最好加上索引,右外連接同理。我們最好保證被驅(qū)動(dòng)表上的字段建立了索引。

4.5 排序優(yōu)化

盡量避免使用Using FileSort方式排序。

order by語句使用索引最左前列或使用where子句與order by子句條件組合滿足索引最左前列。

where子句中如果出現(xiàn)索引范圍查詢會(huì)導(dǎo)致order by索引失效。

74d5fed6-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

4.6 分組優(yōu)化

代碼演示:

droptableifexistsstudents;
CREATETABLEstudents(
idINTPRIMARYKEYAUTO_INCREMENTCOMMENT"主鍵id",
snameVARCHAR(24)COMMENT'學(xué)生姓名',
ageINTCOMMENT'年齡',
scoreINTCOMMENT'分?jǐn)?shù)',
timeTIMESTAMPCOMMENT'入學(xué)時(shí)間'
);

INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小明',22,100,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小紅',23,80,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('小綠',24,80,now());
INSERTINTOstudents(sname,age,score,time)VALUES('黑',23,70,now());

--分組優(yōu)化
altertablestudentsaddindexidx_sas(sname,age,score);
explainselectcount(*),sname
fromstudents
wheresname="小明"andage>22
GROUPBYscore;

4.7 慢查詢?nèi)罩?/p>

介紹:MySQL的慢查詢?nèi)罩臼荕ySQL提供的一種日志記錄,他用來記錄在MySQL中響應(yīng)時(shí)間超過閥值的語句,具體指運(yùn)行時(shí)間超過long_query_time值的SQL,則會(huì)被記錄到慢查詢?nèi)罩局小?梢杂伤鼇聿榭茨男㏒QL超出了我們最大忍耐時(shí)間值。

默認(rèn)情況下,MySQL數(shù)據(jù)庫沒有開啟慢查詢?nèi)罩荆枰謩?dòng)設(shè)置參數(shù):

查看是否開啟:show variables like '%slow_query_log%';

開啟日志:set global slow_query_log = 1;

設(shè)置時(shí)間: set global long_query_time = 1;

查看時(shí)間: SHOW VARIABLES LIKE 'long_query_time%';

查看超時(shí)的sql記錄日志:Mysql的數(shù)據(jù)文件夾下/data/...-slow.log;在Navicat中輸入show variables like '%slow_query_log%命令',就可以得到文件目錄;

代碼演示:

--建表語句
DROPTABLEIFEXISTSperson;
CREATETABLEperson(
PIDint(11)AUTO_INCREMENTCOMMENT'編號(hào)',
PNAMEvarchar(50)COMMENT'姓名',
PSEXvarchar(10)COMMENT'性別',
PAGEint(11)COMMENT'年齡',
SALdecimal(7,2)COMMENT'工資',
PRIMARYKEY(PID)
);
--創(chuàng)建存儲(chǔ)過程
createprocedureinsert_person(inmax_numint(10))
begin
declareiintdefault0;
setautocommit=0;
repeat
seti=i+1;
insertintoperson(PID,PNAME,PSEX,PAGE,SAL)values(i,concat('test',floor(rand()*10000000)),IF(RAND()>0.5,'男','女'),FLOOR((RAND()*100)+10),FLOOR((RAND()*19000)+1000));
untili=max_num
endrepeat;
commit;
end;
--調(diào)用存儲(chǔ)過程
callinsert_person(30000);

--慢查詢?nèi)罩?--查看是否開啟:showvariableslike'%slow_query_log%';
showvariableslike'%slow_query_log%';
--開啟日志:setglobalslow_query_log=1;
setglobalslow_query_log=1;
--設(shè)置時(shí)間:setgloballong_query_time=1;
setgloballong_query_time=3;
--查看時(shí)間:SHOWVARIABLESLIKE'long_query_time%';
SHOWVARIABLESLIKE'long_query_time%';

select*fromperson;

結(jié)果:

7528dd54-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png754bf3f2-07fc-11ee-962d-dac502259ad0.png

注意:非調(diào)優(yōu)場(chǎng)景下,一般不建議啟動(dòng)改參數(shù),慢查詢?nèi)罩局С謱⑷罩居涗泴懭胛募_啟慢查詢?nèi)罩緯?huì)或多或少帶來一定的性能影響。





審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:MySQL高級(jí)進(jìn)階:索引優(yōu)化

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    <b class='flag-5'>MySQL</b><b class='flag-5'>索引</b>使用原則

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    一、前言 在MySQL中進(jìn)行SQL優(yōu)化的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)在一些情況下,對(duì)MySQL能否利用索引有一些迷惑。譬如:1、MySQL 在遇到范圍查詢條
    的頭像 發(fā)表于 01-06 16:13 ?1821次閱讀

    MySQL中的高級(jí)內(nèi)容詳解

    之前兩篇文章帶你了解了 MySQL 的基礎(chǔ)語法和 MySQL進(jìn)階內(nèi)容,那么這篇文章我們來了解一下 MySQL 中的高級(jí)內(nèi)容。 其他文章:
    的頭像 發(fā)表于 03-11 16:55 ?2484次閱讀
    <b class='flag-5'>MySQL</b>中的<b class='flag-5'>高級(jí)</b>內(nèi)容詳解

    關(guān)于MySQL索引的分類與原理及本質(zhì)解析

    索引,可能讓好很多人望而生畏,畢竟每次面試時(shí)候 MySQL索引一定是必問內(nèi)容,哪怕先撇開面試,就在平常的開發(fā)中,對(duì)于 SQL 的優(yōu)化也而是重中之重。
    的頭像 發(fā)表于 04-03 11:56 ?1823次閱讀
    關(guān)于<b class='flag-5'>MySQL</b>中<b class='flag-5'>索引</b>的分類與原理及本質(zhì)解析

    一百道關(guān)于MySQL索引解答

    數(shù)據(jù)庫 1. MySQL索引使用有哪些注意事項(xiàng)呢? 可以從三個(gè)維度回答這個(gè)問題:索引哪些情況會(huì)失效,索引不適合哪些場(chǎng)景,索引規(guī)則
    的頭像 發(fā)表于 06-13 15:51 ?2373次閱讀

    數(shù)據(jù)庫索引使用策略及優(yōu)化

    索引使用策略及優(yōu)化 MySQL優(yōu)化主要分為結(jié)構(gòu)優(yōu)化(Scheme optimization)和查詢優(yōu)化
    的頭像 發(fā)表于 11-02 15:13 ?1983次閱讀
    數(shù)據(jù)庫<b class='flag-5'>索引</b>使用策略及<b class='flag-5'>優(yōu)化</b>

    MySQL索引下推知識(shí)分享

    Mysql 是大家最常用的數(shù)據(jù)庫,下面為大家?guī)?mysql 索引下推知識(shí)點(diǎn)的分享,以便鞏固 mysql 基礎(chǔ)知識(shí),如有錯(cuò)誤,還請(qǐng)各位大佬們指正。
    的頭像 發(fā)表于 12-27 09:49 ?843次閱讀

    導(dǎo)致MySQL索引失效的情況以及相應(yīng)的解決方法

    導(dǎo)致MySQL索引失效的情況以及相應(yīng)的解決方法? MySQL索引的目的是提高查詢效率,但有些情況下索引可能會(huì)失效,導(dǎo)致查詢變慢或效果不如預(yù)期
    的頭像 發(fā)表于 12-28 10:01 ?1138次閱讀
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