MySql教程

Mysql索引优化和锁机制

本文主要是介绍Mysql索引优化和锁机制,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

1. mysql的架构

  1. 存储引擎
对比项MyISAMInnoDB
主外键不支持支持
事务不支持支持
行表锁表锁,即使操作一条记录也会锁住整个表,不适合高并发的操作行锁,操作时只锁某一行,不对其他行有影响,适合高并发的操作
缓存只缓存索引,不缓存真实数据不仅缓存索引还要缓存真实数据,对内存要求较高,而且内存大小对性能有决定性的影响。
表空间
关注点性能事务
默认安装YY
  1. mysql逻辑架构分四层

    • 连接层:与其他语言的链接,如Perl、Python
    • 服务层:mysql查询,内部优化
    • 引擎层:可拔插的引擎,innoDB、myISAM
    • 存储层:硬件
  2. 查看引擎

    show engines;
    show variables like '%engine%';
    

2. 索引

1. 性能下降SQL慢,执行时间长,等待时间长原因

  • 查询语句写的烂

  • 索引失效

    • 单值索引(在查的时候只给某个表的某一个字段建索引)

      select * from user where name = '';
      /*
      根据user表的name字段建立索引
      */
      create index idx_user_name on user(name);
      
    • 复合索引

      select * from user where name = '' and email = '';
      /*
      根据user表的name字段和email建立复合索引
      */
      create index idx_user_nameEmail on user(name,email);
      
  • 关联查询太多join(设计缺陷或不得已的需求)

  • 服务器调优及各个参数设置(缓冲、线程数等)

2. 如何进行MySql优化

mysql优化的总结

  • 开启慢查询,捕获慢sql
  • explain+慢sql分析
  • show profile查询sql在Mysql服务器里面的执行细节和生命周期情况
  • sql数据库服务器参数的调优

3. 什么是索引

  • 索引 :是帮助提高mysql高效获取数据的【【 数据结构】】
  • 可以简单的理解为:排好序的快速查找数据结构
  • 数据本身之外,数据库还维护着一个满足特定查找算法的【数据结构】,这些数据结构以某种方式指向数据,这样就可以在这些数据的基础上实现高级查找算法,这种数据结构就是索引。
  • 索引往往以索引文件的形式存储在磁盘上
  • 索引往往指的是B树(多路搜索树)结构组织的索引
  • 聚集索引、全文索引、复合索引、前缀索引、唯一索引默认都是使用B+树索引,统称索引。
  • 除了B+树类型,还有哈希索引(hash index)
  • 主键索引一定是唯一索引,反过来不一定

4. 索引的优势劣势

  • 优势
    • 提高数据检索的效率,降低数据库IO的成本
    • 降低数据排序成本,降低了CPU的消耗
  • 劣势
    • 实际上索引也是一张表,该表保存了主键与索引字段,并指向实体表的记录,所以索引列也是要占空间的
    • 提高查询速度的同时,降低了更新表的速度(增删改时,索引也会发生变化)
    • 数据量较大,需要花时间研究建立最优秀的索引

5. 索引分类

  • 单值索引:一个索引只包含单个列,一个表可以有多个单列索引,但一个表最好不超过五个单值索引
  • 唯一索引:索引列的值必须唯一,但允许有空值
  • 复合索引:一个索引包含多个列

6. 索引基本语法

  • 创建

    CREATE INDEX indexName ON mytable(字段);
    
  • 删除

    DROP INDEX [indexName] ON mytable;
    
  • 查看

    show index from mytable;
    

7. 有四种方式来添加数据表的索引

  • ALTER TABLE table_name ADD PRIMARY KEY(column_list):该语句添加一个主键,这意味着索引值必须是唯一的,且不能为null;
  • ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE index_name (column_list):该语句创建索引的值必须是唯一的(除了null,null可能会出现多次)
  • ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name (column_list):添加普通索引,所以只可出现多次
  • ALTER TABLE table_name ADD FULLTEXT index_name (column_list):该语句指定了索引为FULLTEXT,用于全文索引

8. mysql索引结构

  • 主要探究BTee索引的结构

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tgSEfa4Q-1621561685749)(C:\Users\p0152550\Desktop\image\40f0ade6f1bdf1d770d324d13785cdff.png)]

  • 最底层是叶子节点,只有叶子节点保存数据,其他节点只保存指针和关键字
  • 父节点的关键字在子节点中存在,要么取子节点最大值,要么最小值,如果子节点是升序排列,则父节点关键字取最小值
  • 比如查找28,过程:因为28大于20小于35,所以由数据页1的p2指针指向数据页3,因为28小于30,所以由数据页3的p1指针指向数据页7,最后找到28存储的data

9. 哪些情况需要创建索引

  • 主键自动建立唯一索引
  • 频繁作为查询条件的字段应该创建索引
  • 查询中与其它表关联的字段,外键关系建立索引
  • 频繁更新的字段不适合创建索引,因为每次更新不单单是更新了记录,还会更新索引,加重IO负担
  • where条件里用不到的字段不创建索引
  • 在高并发下倾向创建组合索引
  • 查询中排序的字段,排序字段若通过索引去访问将大大提高排序速度
  • 查询中统计或者分组字段

10. 哪些情况不需要创建索引

  • 表记录太少(3百万以下)
  • 经常增删改的表
  • 数据重复且分布平均的表字段,因此应该只为最经常查询和最经常排序的数据列建立索引。注意,如果某个数据列包含许多重复的内容,为它建立索引就没有太大的实际效果。

11. 性能分析 Explain

  • 用法 :explain sql语句;
  • 作用 :
    • 表的读取顺序
    • 数据读取操作的操作类型
    • 哪些索引可以使用
    • 是哪索引被实际使用
    • 表之间的引用
    • 每张表有多少行被优化器查询
  • explain的字段:
    • id
      • id相同,执行顺序从上到下
      • id不同,如果是子查询,id的序号会递增,id值越大优先级越高,越先被执行
    • select_type
      • SIMPLE : 最简单的查询,不包含子查询和union
      • PRIMARY:主查询,最外层 ,最后执行
      • SUBQUERY:from之前的子查询
      • DERIVED:from字句中出现的子查询,也叫做派生表
      • UNION:union关键字后面的表的select_type都是union
      • UNION RESULT:从union表获取结果的select
    • table
      • 显示这一张行数据是关于哪张表的
    • type
      • 显示查询使用了何种类型,由好到坏依次为:system>const>eq_ref>ref>range>index>All
      • system:系统表,只有一行数据,const的特例,忽视掉
      • const:表示通过索引一次就找到了,用于比较primary和unique索引,因为只匹配一行数据,如where查主键的一个值
      • eq_ref:常用于主键和唯一性索引扫描,对于每一个索引键,表中只有一条记录与之匹配
      • ref:非唯一性索引扫描,返回匹配某个单独值的所有行(符合条件的多行)
      • range:只检索给定范围的行,使用一个索引来选择行。key列显示使用了哪个索引。一般就是在你的where语句中出现了between、<、>、in等的查询。这种范围扫描索引扫描比全表扫描要好,不会扫描全部索引
      • index:.与all的区别在于index只遍历索引数
      • ALL:遍历全表
    • possible_keys
      • 显示可能应用在这张表的索引,一个或者多个(但不一定被查询实际使用)
    • key
      • 实际使用的索引 【查询中若使用了覆盖索引,则该索引仅出现在key列表中】
      • 覆盖索引:select的字段和复合索引的个数和顺序一致,举例:用c1、c2建索引,查询为select c1,c2 from …
    • key_len
      • 索引中使用的字节数,可通过该值计算 查询中使用的索引的长度。在不损失精度的情况下,【长度越短越好】。该值为索引字段的最大可能长度,【并非实际使用长度】
      • 即key_len是根据表计算而得,不是通过表内检索出来的
    • ref
      • 显示索引的哪一列被使用了,如果可能的话,是一个常数。哪些列或常量被用于查找索引列上的值。查询中与其它表关联的字段,外键关系建立索引
    • rows
      • 根据 表统计信息 及索引选用情况,大致估算出找到所需记录要读取的行数,越小越好
      • 也就是每个表有多少行被优化器查询
    • Extra
      • 包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息
        • using filesort:说明mysql会对数据使用一个外部的索引排序,而不是按照表内的索引顺序进行读取。MySQL中无法利用索引完成的排序操作成为“文件排序”。
        • using temporary:使用了临时表保存中间结果,MYsql对查询结果排序时使用临时表
          常见于order by 和 group by
        • using index:查询中使用了覆盖索引,【效率不错】
          同时出现了using where 表明索引被用来执行索引键值的查找(where 后面的列被用于建索引)
          没出现using where表明索引中的列只用来select,没进行where
        • using index condition:搜索条件中虽然出现了索引列,但是有部分条件无法使用索引,会根据能用索引的条件先搜索一遍再匹配无法使用索引的条件
        • using where:使用了where
        • using join buffer:使用了连接缓存,配置文件里的using buffer调大
        • impossible where:where子句的值总是false,不能用来获取任何元组
        • selec table optimized away:在没有group by子句的情况下,基于索引优化min/max
        • distinct:优化distinct操作,在找到第一匹配的元组后即停止找同样的动作
    • Filtered:它指返回结果的行占需要读到的行(rows列的值)的百分比

12. 索引的建立和优化

单表索引优化:查询category_id为1,且comments>1的情况下,views最多的article_id

CREATE table if not exists `article`(
    `id` int(10) unsigned not null primary key auto_increment,
    `author_id` int(10) unsigned not null,
    `category_id` int(10) unsigned not null,
    `views` int(10) unsigned not null,
    `comments` int(10) unsigned not null,
    `title` varbinary(255) not null,
    `content` text not null
);

insert into `article`(`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');

select * from article;
  1. explain查询语句,发现 type为all,extra提示using filesort,需要建立索引优化SQL
explain select id, author_id from article where category_id=1 and comments>1 order by views DESC limit 1;
  1. 新建索引后再explain,type为range,但是extra还是提示using filesort,因为comments为范围查询,sql无法利用索引再对后面的views进行检索,即range类型查询字段后面的索引无效。此索引不合格,删掉重来
create index idx_article_ccv on article(category_id, comments, views);
  1. 创建索引时越过需要范围查询的comments字段,explain发现type为ref,using filesort也没了,优化成功。
create index idx_article_cv on article(category_id, views);

两表索引优化:两表索引优化,左拼给右表加索引。

create table if not exists `class` (
    `id` int(10) unsigned not null AUTO_INCREMENT,
    `card` int(10) unsigned not null,
    primary key(`id`)
);
create table if not exists `book` (
    `bookid` int(10) unsigned not null AUTO_INCREMENT,
    `card` int(10) unsigned not null,
    primary key(`bookid`)
);
insert into class(card) values(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
insert into book(card) values(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
  1. explain查询语句,发现 type为all,需要建立索引优化SQL
explain select * from class left join book on class.card=book.card;
  1. 给右表建立索引,分析发现class为all,book为ref
Alter table `book` add index Y (`card`);
  1. 给左表建立索引,分析发现class为index,book为all
  2. 得出结论:两表索引优化,左连给右表加索引

三表索引优化:三表连接,用小表驱动大表,索引建立在left 或 right 后面的表

create table if not exists `phone`(
`phoneid` int(10) unsigned not null auto_increment,
`card` int(10) unsigned not null,
primary key(`phoneid`)
)engine=InnoDB;
insert into phone(card) values(floor(1+(rand()*20)));
insert into phone(card) values(floor(1+(rand()*20)));

show index from book;
drop index Y on book;

alter table `phone` add index z (`card`);
alter table `book` add index Y (`card`);

explain select * from class left join book on class.card=book.card left join phone on book.card=phone.card;

13. 如何避免索引失效

create table staffs(
    id int primary key auto_increment,
    NAME varchar(24) not null default '' COMMENT '姓名',
    age int not null default 0 comment '年龄',
    pos varchar(20) not null default '' COMMENT '职位',
    add_time timestamp not null default current_timestamp comment '入职时间'
)charset utf8 comment '员工记录表';

insert into staffs(NAME, age, pos, add_time) values('z3', 22, 'manager', NOW());
insert into staffs(NAME, age, pos, add_time) values('July', 23, 'dev', NOW());
insert into staffs(NAME, age, pos, add_time) values('2000', 23, 'dev', NOW());

alter table staffs add index idx_staffs_nameAgePos(name, age, pos);

select * from staffs where age=25 and pos='dev';
select * from staffs where pos='dev';

explain select * from staffs where age=25 and pos='dev';
explain select * from staffs where pos='dev';

经过分析,发现上面索引失效。

防止索引失效

  • 全值匹配我最爱(推荐全职匹配)
  • 最佳左前缀法则(最重要)
    • 建立索引时的第一个字段不能丢失,否则会造成索引失效。
    • 例如索引是idx_staffs_nameAgePos(name, age, pos);则必须从name开始,不能跳过name直接age或者pos。
  • 不在索引列上作任何操作(计算、函数、(自动or手动)类型转换),会导致索引失效而转向全表扫描
  • 存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列
  • 尽量使用覆盖索引(只访问索引的查询(索引列和查询列一致)),减少select *
  • mysql在使用不等于(!=或者<>)的时候无法使用索引会导致全表扫描
  • is null,is not null也无法使用索引
  • like以通配符开头(‘%abc…’)mysql索引失效会变成全表扫描的操作
    • 解决方法:like%加右边
    • 正确写法:where a = 3 and b like ‘kk%’ and c = 4;
  • 字符串不加单引号索引失效
  • 少用or,用它来连接时会索引失效

口诀:

全职匹配我最爱,最左点缀要遵守
带头大哥不能死,中间兄弟不能断
索引列上少计算,范围之后全失效
like百分写最右,覆盖索引不写星
不等空值还有or,索引失效要少用
var引号不可丢 ,SQL高级也不难

14. 索引优化面试题

create table test03 (
	id int primary key not null auto_increment,
    c1 char(10),
    c2 char(10),
    c3 char(10),
    c4 char(10),
    c5 char(10)
);

insert into test03(c1,c2,c3,c4,c5) values('a1','a2','a3','a4','a5');
insert into test03(c1,c2,c3,c4,c5) values('b1','b2','b3','b4','b5');
insert into test03(c1,c2,c3,c4,c5) values('c1','c2','c3','c4','c5');
insert into test03(c1,c2,c3,c4,c5) values('d1','d2','d3','d4','d5');
insert into test03(c1,c2,c3,c4,c5) values('e1','e2','e3','e4','e5');

select * from test03;

create index idx_test03_c1234 on test03(c1,c2,c3,c4);
show index from test03;

问题:根据以下sql分析下索引使用情况

1. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' and c3='a3' and c4='a4';
2. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' and c4='a4' and c3='a3';
3. explain select * from test03 where c4='a4' and c3='a3' and c2='a2' and c1='a1';
4. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' and c3>'a3' and c4='a4';
5. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' and c4>'a4' and c3='a3';
6. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' and c4='a4' order by c3;
7. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' order by c3;
8. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' order by c4;
9. explain select * from test03 where c1='a1' and c5='a5' order by c2,c3;
10. explain select * from test03 where c1='a1' and c5='a5' order by c3,c2;
11. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' order by c2,c3;
12. explain select * from test03 where c1='a1' and c2='a2' order by c3,c2;

第一条sql:正常

第二条sql:和第一条一样,正常,因为mysql会自动调优,但不推荐这样写

第三条sql:和第一条一样,正常,因为mysql会自动调优,但不推荐这样写

第四条sql:出问题,type为range,ref为null,using index condition,只用到了3个索引,因为范围之后全失效。

第五条sql:type为range,ref为null,using index condition,用到了4个索引,因为mysql底层会自动调优,把C3放到C4前面。

第六条sql:type为ref,只用到了c1,c2两个索引,其实c3也用到了,但是只使用了c3的排序功能,所以没有统计到explain里面。

第七条sql:和第六条一样,但filtered仅为20%

第八条sql:用到了c1,c2索引,但是有文件内排序错误,因为违背了最佳左前缀法则,没写c3直接写的c4

第九条sql:只用c1一个字段索引,c2,c3用于排序,无filesort。

第十条sql:出现了filesort,因为违背了最佳左前缀法则。

第十一条sql:只用c1,c2两个字段索引,c2,c3用于排序,无filesort。

第十二条sql:没有filesort,因为前面有c2字段索引,所以后面group by没有filesort。建议与第十条对比。

  • group by会导致排序,如果错乱后会导致临时表产生

15. 查询截取分析

查询优化的原则

  • 小表驱动大表
select * from tbl_emp;  -- 大表
select * from tbl_dept; -- 小表

explain select * from tbl_emp e where e.deptId in (select id from tbl_dept d);
-- 当tbl_dept的数据集小于tbl_emp的数据集时,用in优于用exists
explain select * from tbl_emp e where exists (select 1 from tbl_dept d where d.id=e.deptId);
-- 当tbl_emp的数据集小于tbl_dept的数据集时,用exists优于用in

/**
mysql中exists和in的区别:
1. in是把外表和内表做hash连接,先查询内表,也就是先查询in括号里面的表;
2. exists是对外表做loop循环,循环后拿外表的每一项对内表进行验证,看看外表的每一项在内表是否存在,也就是说,EXISTS()查询是将主查询的结果集放到子查询中做验证,根据验证结果是true或false来决定主查询数据结果是否得以保存;
在外表大的时用in效率更快,内表大用exists更快。
**/
  • Order by排序优化

    • ORDER BY满足两种情况,会使用Index方式排序:

      • ORDER BY语句使用索引最左前列
      • 使用Where子句与ORDER BY子句条件列组合满足索引最左前列
    • 提高order by 的方法:

      • 使用order by大忌使用select * ,应该只查询需要的字段

        • 当查询的字段的大小总和<max_length_for_sort_data而且排序字段不是text/BLOB时,会使用改进算法–单路排序,否则使用对路排序,速度慢

        • 单路多路都可能超过sort_buffer的容量(单路可能性更大),超出后会创建temporary,导致慢速

      • 尝试提高sort_buffer_size

      • 尝试提高max_length_for_sort_data,但是设置太高,容易超过sort_buffer_size

  • group by :同order by,但能用where就不用having

16. 开启慢sql日志

  • 开启:set global slow_query_log=1;

  • 查看是否开启:show variables like ‘%slow_query_log%’;

  • 查看慢查询设置时间:show variables like ‘%long_query_time%’;

  • 设置阈值为1秒:set global long_query_time=1;

  • 显示当前系统中较慢的sql 条数:show global status like ‘%show_queries%’;

  • 若执行超过阈值的sql会在慢查询中显示:select sleep(2);

17 批量数据脚本 - 往表里插入50W条数据

create database bigData;
use bigData;

-- 部门表
create table dept(
	id int unsigned primary key auto_increment,
    deptno mediumint unsigned not null default 0,
    dname varchar(20) not null default "",
    loc varchar(13) not null default ""
)engine=innodb default charset=GBK;

-- 员工表
create table emp(
	id int unsigned primary key auto_increment,
    empno mediumint unsigned not null default 0,/*编号*/
    ename varchar(20) not null default "",/*名字*/
    job varchar(9) not null default "",/*工作*/
    mgr mediumint unsigned not null default 0,/*上级编号*/
    hiredate Date not null,/*入职时间*/
    sal decimal(7,2) not null,/*薪水*/
    comm decimal(7,2) not null,/*红利*/
    deptno mediumint unsigned not null default 0 /*部门编号*/
)engine=innodb default charset=GBK;

-- 这个值要设为ON
show variables like 'log_bin_trust_function_creators';

-- 随机产生字符串
DELIMITER $$
create function rand_string(n int) returns varchar(255)
begin
	declare chars_str varchar(100) default 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZ';
    declare return_str varchar(255) default '';
    declare i int default 0;
    while i < n do
    set return_str=concat(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));
    set i = i + 1;
    end while;
    return return_Str;
end $$

-- 随机产生部门编号
DELIMITER $$
create function rand_num()
returns int(5)
begin
	declare i int default 0;
    set i = floor(100+rand()*10);
	return i;
end $$

-- 假如要删除
-- drop function rand_num;

-- 创建存储过程
DELIMITER $$
create procedure insert_emp(in start int(10), in max_num int(10))
begin
	declare i int default 0;
    -- set autocommit = 0;
    repeat
    set i = i + 1;
    insert into emp(empno, ename, job, mgr, hiredate, sal, comm, deptno) values ((start+i), rand_string(6), 'SALESMAN', 0001, curdate(), 2000, 400, rand_num());
    until i = max_num
    end repeat;
    commit;
end $$

-- 创建存储过程,往dept表添加随机数据
DELIMITER $$
create procedure insert_dept(in start int(10), in max_num int(10))
begin
	declare i int default 0;
    set autocommit = 0;
    repeat
    set i = i + 1;
    insert into dept(deptno, dname, loc) values ((start + i), rand_string(10),rand_string(8));
    until i = max_num
    end repeat;
    commit;
end $$
-- drop procedure insert_dept;

-- 调用存储过程
DELIMITER ;
CALL insert_dept(100, 10);

DELIMITER ;
CALL insert_emp(100001, 500000);

18. Show Profile

  • Show Profile是mysql提供的可以用来分析当前会话中语句执行的资源消耗情况。可以用于SQL的调优的测量

  • 默认情况下,参数处于关闭状态,并保存最近15次的运行结果

show variables like '%profiling%';
set profiling = on;
show profiles;
show profile cpu, block io for query 17;#一条sql内部执行的完整生命周期
/**
#如果status出现以下条目,降低速度
1 coverting HEAP to MyISAM :查询结果太大,内存不够,往磁盘上搬了
2 creating tpm table :创建临时表,[拷贝数据到临时表][用完再删除]
3 cooying to tmp table on disk :把内存中临时表复制到磁盘。危险!! 
4 locked
**/

19. Mysql锁机制

  • 锁的分类
    • 从对数据操作的粒度来分:

      • 表锁
      • 行锁
    • 从对数据操作的类型:

      • 读锁(共享锁):针对同一份数据,多个读操作可以同时进行,不会互相影响
      • 写锁(排它锁):当前写锁没有完成之前,它会阻断其他写锁和读锁
      • 总结:读锁阻塞改表,写锁阻塞读写
use test01;
show open tables from test01;
lock table tbla read, book write;
unlock tables; -- 释放锁
select * from tbla;
  • 表锁(MyISAM默认使用表锁)
    • 锁定表:LOCK TABLES tbl_name {READ | WRITE},[ tbl_name {READ | WRITE},…]
    • 表锁:级操作一条记录也会锁着整张表,不适合高并发的操作
  • 行锁(innodb的特点)
    • 锁定一行:sql语句+for update;
    • 行锁的前提:使用索引,使用事务
    • 索引失效后,行锁会变表锁
  • 间隙锁
    • 有事务A和事务B,事务A会对数据库表增加10-15这个区间锁,这时insert id = 12 的数据的时候就会因为区间锁10-15而被锁住无法执行,即使12这个id在表中实际上不存在,但他仍然会锁住。
这篇关于Mysql索引优化和锁机制的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!