560字带你彻底搞懂:MySQL的索引优化分析

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正文

一、SQL分析

性能下降、SQL慢、执行时间长、等待时间长

  • 查询语句写得差
  • 索引失效关联查询太多join(设计缺陷)单值索引:在user表中给name属性创建索引,create index idx_name on user(name);复合索引:在user表中给name、email属性创建索引,create index idx_name_email on user(name,email);
  • 服务器调优及各个参数设置(缓冲、线程数等)

二,join查询

1,SQL执行顺序

a)手写SQL

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b)机读

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c)总结

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2,JOIN查询

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a)建表语句

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b)满足条件的join语句

#左连接
SELECT * FROM tbl_dept t1 LEFT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId;
#右连接
SELECT * FROM tbl_dept t1 RIGHT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId;
#内连接(交集)
SELECT * FROM tbl_dept t1 INNER JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId;
#左连接(只取A独有的)
SELECT * FROM tbl_dept t1 LEFT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId WHERE t2.deptId is NULL;
#右连接(只取B独有的)
SELECT * FROM tbl_dept t1 RIGHT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId WHERE t1.id is NULL; 
#A和B均有
SELECT * FROM tbl_dept t1 LEFT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId
UNION 
SELECT * FROM tbl_dept t1 RIGHT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId;
#A和B均是独有
SELECT * FROM tbl_dept t1 LEFT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId WHERE t2.deptId is NULL
UNION
SELECT * FROM tbl_dept t1 RIGHT JOIN tbl_emp t2 on t1.id = t2.deptId WHERE t1.id is NULL;

三、索引

1,索引是什么

  • 索引(Index)是帮助MySQL高效获取数据的数据结构
  • 排好序的快速查找数据结构,即索引 = 排序 + 查找
  • 一般来说索引本身占用内存空间也很大,不可能全部存储在内存中,因此索引往往以文件形式存储在硬盘上
  • 聚集索引,次要索引,覆盖索引,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。当然,除了B+树这种类型的索引之外,还有哈希索引(hash index)等。

2,索引原理

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3,索引优劣势

a)索引的优势

  • 索引能提高数据检索的效率,降低数据库的IO成本
  • 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
  • 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
  • 加速两个表之间的连接,一般在外键上创建索引

b)劣势

  • 实际上索引也是一张表,该表保存了主键和索引字段,并指向实体表的记录,所以索引列也是要占用空间
  • 虽然索引大大提高了查询速度,同时却也会降低更新表的速度,如对表insert、update和delete。因为更新表时,不仅要保存数据,还要保存一下索引文件。
  • 索引只是提高效率的一个因素,如果你的MySQL有大数据量的表,就需要花时间研究建立优秀的索引,或优化查询语句

4,MySQL索引分类

  1. 普通索引:是最基本的索引,它没有任何限制,即一个索引只包含单个列,一个表可以有多个单列索引;建议一张表索引不要超过5个,优先考虑复合索引
  2. 唯一索引:与前面的普通索引类似,不同的就是:索引列的值必须唯一,但允许有空值。如果是组合索引,则列值的组合必须唯一
  3. 主键索引:是一种特殊的唯一索引,一个表只能有一个主键,不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引
  4. 复合索引:指多个字段上创建的索引,只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段,索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合
  5. 全文索引:主要用来查找文本中的关键字,而不是直接与索引中的值相比较。fulltext索引跟其它索引大不相同,它更像是一个搜索引擎,而不是简单的where语句的参数匹配

5,MySQL索引语法

  • 创建索引
CREATE [UNIQUE] INDEX  index_name ON mytable(column_name(length));
  • 删除索引
DROP INDEX index_name ON mytable;
  • 查看索引(\G表示将查询到的横向表格纵向输出,方便阅读)
SHOW INDEX FROM table_name\G
  • 采用alter方式添加索引
#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 tbl_name ADD PRIMARY KEY(column_list)
#这条语句创建索引的值必须是唯一的(除了NULL外,NULL可能会出现多次)
ALTER TABLE tbl_name ADD UNIQUE index_name(column_list)
#添加普通索引,索引值可出现多次。
ALTER TABLE tbl_name ADD INDEX index_name(column_list)
#该语句指定了索引为FULLTEXT,用于全文索引。
ALTER TABLE tbl_name ADD FULLTEXT index_name(column_list)

6,MySQL的索引结构

  详情可查看:多路查找树(B-Tree,B+Tree,B*Tree)

a)B-Tree与B+Tree的区别

  B-树的关键字(数据项)和记录是放在一起的; B+树的非叶子节点中只有关键字和指向下一个节点的索引, 记录只放在叶子节点中。

b)B+Tree 与 BTree 的查找过程

  1.  B 树中, 越靠近根节点的记录查找时间越快, 只要找到关键字即可确定记录的存在; 而 B+ 书中每个记录的查找时间基本是一样的, 都需要从根节点走到叶子节点, 而且在叶子节点中还要再比较关键字。
  2. 从这个角度看 B 树的性能好像要比 B+ 树好, 而在实际应用中却是 B+ 树的性能要好些。 因为 B+ 树的非叶子节点不存放实际的数据,这样每个节点可容纳的元素个数比 B 树多, 树高比 B 树小, 这样带来的好处是减少磁盘访问次数
  3. 尽管 B+ 树找到一个记录所需的比较次数要比 B 树多, 但是一次磁盘访问的时间相当于成百上千次内存比较的时间, 因此实际中B+ 树的性能可能还会好些, 而且 B+树的叶子节点使用指针连接在一起, 方便顺序遍历(范围搜索), 这也是很多数据库和文件系统使用 B+树的缘故。

7,创建索引的场景

a)何时需要创建索引

  1. 主键自动建立唯一索引
  2. 频繁作为查询的条件的字段应该创建索引
  3. 查询中与其他表关联的字段,外键关系建立索引
  4. 频繁更新的字段不适合创建索引
  5. Where 条件里用不到的字段不创建索引
  6. 单间/组合索引的选择问题(在高并发下倾向创建组合索引)
  7. 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的速度
  8. 查询中统计或者分组字段

b)何时不创建索引

  1. 表记录太少
  2. 经常增删改的表
  3. 数据重复且分布平均的表字段。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。

四、Explain

1,作用

  1. 表的读取顺序id 字段,越大优先级越高)
  2. 数据读取操作的操作类型select_type 字段)
  3. 哪些索引可以使用possible_keys 字段)
  4. 哪些索引被实际使用keys 字段)
  5. 表之间的引用(ref 字段)
  6. 每张表有多少行被优化器查询rows 字段)

2,id

  • id相同,执行顺序由上至下
  • 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
  • id相同不同,同时存在:id如果相同,可以认为是一组,从上往下顺序执行;在所有组中,id值越大,优先级越高,越先执行;衍生=DERIVED
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2,select_type

  select_type:查询的类型,主要用于区别普通查询、联合查询、子查询等复杂查询

  1. SIMPLE:简单的select查询,查询中不包含子查询或者UNION
  2. PRIMARY:查询中若包含任何复杂的子部分,最外层查询则被标记为PRIMARY
  3. SUBQUERY:在SELECT或者WHERE列表中包含了子查询
  4. DERIVED:在FROM列表中包含的子查询被标记为DERIVED(衍生)MySQL会递归执行这些子查询,把结果放在临时表里
  5. UNION:若第二个SELECT出现在UNION之后,则被标记为UNION;若UNION包含在FROM子句的子查询中,外层SELECT将被标记为:DERIVED
  6. UNION RESULT:从UNION表获取结果的SELECT

3,table

  table:显示这一行的数据是关于哪张表的

4,type

  type:访问类型排列,显示查询使用了何种类型,其中从好到坏依次是:system>const>eq_ref>ref>fultext>ref_or_null>index_merge>unique_subquery>index_subquery>range>index>ALL。其中,相比比较重要的指标为:system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

  • system表只有一行记录(等于系统表),这是const类型的特例,平时不会出现,这个也可以忽略不计
  • const:表示通过索引一次就能找到了,const用于比较primary key或者unique索引。因为只匹配一行数据,所以很快。如将主键置于where列表中,MySQL就能将该查询转换为一个常量
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  • eq_ref唯一性索引,对于每个索引建,表中只有一条记录与之匹配,常见于主键或唯一索引扫描
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  • ref非唯一索引扫描,返回匹配某个单独值的所有行。本质上也是一种索引访问,它返回所有匹配某个单独值的行。不过,它可能找到多个符合条件的行,所以它应该属于查找和扫描的混合体
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  • 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,一般就是你的where语句中出现了between、<、>、in等的查询,这种范围扫描索引比全表扫描要好,因为他只需要开始索引的某一个点,而结束于另一点,不用扫描全部索引
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  • index:Full Index Scan,index与ALL区别为index类型只遍历索引树。这通常比ALL快,因为索引文件通常比数据文件小。(也就是说虽然all和index都是读全表,但index是从索引中读取的,而all是从硬盘数据库文件中读的)
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  • ALL:Full Table Scan,将遍历全表以找到匹配的行(全表扫描)
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5,possible_keys

  • 显示可能应用在这张表上的索引,一个或多个
  • 若查询涉及的字段上存在索引,则该索引将被列出,但不一定被查询实际使用

6,key

  • 实际使用的索引,如果为null,则没有使用索引
  • 若查询中使用了覆盖索引,则该索引仅出现在key列表中
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7,key_len

  • 表示索引中使用的字节数,可通过该列计算查询中使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下,长度越短越好
  • key_len显示的值为索引最大可能长度,并非实际使用长度,即key_len是根据表定义计算而得,不是通过表内检索出的
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8,ref

  • 显示索引哪一列被使用了,如果可能的话,最好是一个常数。哪些列或常量被用于查找索引列上的值
  • 由key_len可知t1表的的索引idx_col1_col2被充分使用,t1表的col1匹配t2表的col1,t1表的col2匹配一个常量('ac')
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9,rows

  根据表统计信息及索引选用情况,大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数

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10,Extra

a)Using filesort(文件排序)

  • 在使用order by关键字的时候,如果待排序的内容不能由所使用的索引直接完成排序的话,那么mysql有可能就要进行文件排序
  • filesort是通过相应的排序算法,将取得的数据在内存中进行排序
  • MySQL需要将数据在内存中进行排序所使用的内存区域也就是我们通过sort_buffer_size 系统变量所设置的排序区
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b)Using temporary(创建临时表)

  • using temporary一般出现在多张表的数据需要排序的情况下. MySQl会先使用using temporary保存临时数据, 然后再在临时表上使用filesort进行排序
  • 如果有ORDER BY子句和一个不同的GROUP BY子句, 或者如果ORDER BY或GROUP BY中的字段都来自其他的表而非连接顺序中的第一个表的话, 就会创建一个临时表了。
  • MySQL首先创建heap引擎的临时表, 如果临时的数据过多, 超过max_heap_table_size配置的大小, 会自动把临时表转换成MyISAM引擎的表来使用
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c)Using indexing(覆盖索引)

  • 表示相应的select操作中使用了覆盖索引(Coveing Index),避免访问了表的数据行。
  • 如果同时出现using where,表明索引被用来执行索引键值的查找
  • 如果没有同时出现using where,表明索引用来读取数据而非执行查找动作 
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覆盖索引:
  理解方式一:就是select的数据列只用从索引中就能够取得,不必读取数据行,MySQL可以利用索引返回select列表中的字段,而不必根据索引再次读取数据文件,换句话说查询列要被所建的索引覆盖。
  理解方式二:索引是高效找到行的一个方法,但是一般数据库也能使用索引找到一个列的数据,因此它不必读取整个行。毕竟索引叶子节点存储了它们索引的数据;当能通过读取索引就可以得到想要的数据,那就不需要读取行了。一个索引包含了(或覆盖了)满足查询结果的数据就叫做覆盖索引。
  注意:如果要使用覆盖索引,一定要注意select列表中只取出需要的列,不可select * ,因为如果将所有字段一起做索引会导致索引文件过大,查询性能下降。

d)Using where

  表示使用了where过滤

e)Using join buffer

  表示使用了连接缓存

f)impossible where

  where子句的值总是false,不能用来获取任何元组

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g)select tables optimized away

在没有GROUP BY子句的情况下,基于索引优化MIN/MAX操作或者对于MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作,不必等到执行阶段再进行计算,查询执行计划生成的阶段即完成优化。

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h)distinct

  优化distinct,在找到第一匹配的元组后即停止找同样值的工作

 

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