mysql索引

1. 概述

  索引 (index) 是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构 (有序)。在数据之外,数据库系统还

维护着满足特定查找算法的数据结构,这些数据结构以某种方式引用(指向)数据, 这样就可

以在这些数据结构上实现高级查找算法,这种数据结构就是索引。

2. 索引结构

  MySQL的索引是在存储引擎层实现的,不同的存储引擎有不同的索引结构,主要包含以下几种:


  上述是MySQL中所支持的所有的索引结构,接下来,我们再来看看不同的存储引擎对于索引结构的支持情况。

注意: 我们平常所说的索引,如果没有特别指明,都是指B+树结构组织的索引。


3. 索引分类

  在 MySQL 数据库,将索引的具体类型主要分为以下几类:主键索引、唯一索引、常规索引、全文索引。


  而在在InnoDB存储引擎中,根据索引的存储形式,又可以分为以下两种:


聚集索引选取规则:

  • 如果存在主键,主键索引就是聚集索引。

  • 如果不存在主键,将使用第一个唯一(UNIQUE)索引作为聚集索引。

  • 如果表没有主键,或没有合适的唯一索引,则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

回表查询: 这种先到二级索引中查找数据,找到主键值,然后再到聚集索引中根据主键值,获取数据的方式,就称之为回表查询。

思考题:

以下两条SQL语句,那个执行效率高? 为什么?

A. select * from user where id = 10 ;

B. select * from user where name = 'Arm' ;

备注: id为主键,name字段创建的有索引;

解答:

A 语句的执行性能要高于B 语句。

因为A语句直接走聚集索引,直接返回数据。 而B语句需要先查询name字段的二级索引,然后再查询聚集索引,也就是需要进行回表查询。


4. 索引语法

  • 创建索引
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name (
index_col_name,... ) ;
  • 查看索引
SHOW INDEX FROM table_name ;
  • 删除索引
DROP INDEX index_name ON table_name ;


案例:

  1. name 字段为姓名字段,该字段的值可能会重复,为该字段创建索引。
CREATE INDEX idx_user_name ON tb_user(name);
  1. phone手机号字段的值,是非空,且唯一的,为该字段创建唯一索引。
CREATE UNIQUE INDEX idx_user_phone ON tb_user(phone);
  1. 为 profession、age、status 创建联合索引。
CREATE INDEX idx_user_pro_age_sta ON tb_user(profession,age,status);
  1. 为 email 建立合适的索引来提升查询效率。
CREATE INDEX idx_email ON tb_user(email);
  1. 完成上述的需求之后,我们再查看tb_user表的所有的索引数据。
show index from tb_user;

5. SQL 性能分析

5.1 SQL执行频率

  MySQL 客户端连接成功后,通过 show [session | global] status 命令可以提供服务器状态信息。通过如下指令,可以查看当前数据库的INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次:

-- session 是查看当前会话 ;

-- global 是查询全局数据 ;

SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';


            

  • Com_delete: 删除次数

  • Com_insert: 插入次数

  • Com_select: 查询次数

  • Com_update: 更新次数

通过上述指令,我们可以查看到当前数据库到底是以查询为主,还是以增删改为主,从而为数据库优化提供参考依据。 如果是以增删改为主,我们可以考虑不对其进行索引的优化。 如果是以查询为主,那么就要考虑对数据库的索引进行优化了。


5.2 慢查询日志

  慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数(long_query_time,单位:秒,默认10秒)的所有SQL语句的日志。

  MySQL的慢查询日志默认没有开启,我们可以查看慢日志是否开启和日志文件位置

show variables like '%slow_query_log%';

  以及慢日志阈值

show variables like '%long_query_time%';


            

  临时开启慢查询日志

# 临时开启开启MySQL慢日志查询开关

set slow_query_log=1;

# 设置慢日志的时间为2秒,SQL语句执行时间超过2秒,就会视为慢查询,记录慢查询日志

set long_query_time=2;


5.3 profile详情

  show profiles 能够在做 SQL 优化时帮助我们了解时间都耗费到哪里去了。通过

have_profiling 参数,能够看到当前MySQL是否支持 profile 操作:

SELECT @@have_profiling ;

SELECT @@profiling ;


        

  可以看到,当前MySQL是支持 profile操作的,开关是打开的的。如果没打开,可以通过set语句在 session/global 级别开启profiling:

SET profiling = 1;

  执行 SQL 语句后,查看查看指令的执行耗时:

-- 查看每一条SQL的耗时基本情况

show profiles;

-- 查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况

show profile for query query_id;

-- 查看指定query_id的SQL语句CPU的使用情况

show profile cpu for query query_id;


5.4 explain

  EXPLAIN 或者 DESC 命令获取 MySQL 如何执行 SELECT 语句的信息,包括在 SELECT 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。

-- 直接在select语句之前加上关键字 explain / desc

EXPLAIN SELECT 字段列表 FROM 表名 WHERE 条件 ;


Explain 执行计划中各个字段的含义:


6. 索引使用

6.1 最左前缀法则

  如果索引了多列(联合索引),要遵守最左前缀法则。最左前缀法则指的是查询从索引的最左列开始,并且不跳过索引中的列。如果跳跃某一列,索引将会部分失效(后面的字段索引失效)。

  以 t_user 表为例,我们先来查看一下之前 t_user 表所创建的索引。

  在 t_user 表中,有一个联合索引,这个联合索引涉及到三个字段,顺序分别为:name, age, email 。

  对于最左前缀法则指的是,查询时,最左变的列,也就是 name须存在,否则索引全部失效。
  而且中间不能跳过某一列,否则该列后面的字段索引将失效。


6.2 范围查询

  联合索引中,出现范围查询(>,<),范围查询右侧的列索引失效。在业务允许的情况下,尽可能的使用类似于 >= 或 <= 这类的范围查询,而避免使用 > 或 < 。


6.3 索引失效情况

  • 索引列运算

  不要在索引列上进行运算操作, 索引将失效。

  • 字符串不加引号

  字符串类型字段使用时,不加引号,索引将失效。

  • 模糊查询

  如果仅仅是尾部模糊匹配,索引不会失效。如果是头部模糊匹配,索引失效。

  • or 连接条件

  用or分割开的条件, 如果 or 前的条件中的列有索引,而后面的列中没有索引,那么涉及的索引都不会被用到。当or连接的条件,左右两侧字段都有索引时,索引才会生效。

  • 数据分布影响

  如果MySQL评估使用索引比全表更慢,则不使用索引。


6.4 SQL提示

  SQL提示,是优化数据库的一个重要手段,简单来说,就是在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的。

  • use index : 建议 MySQL 使用哪一个索引完成此次查询(仅仅是建议,mysql 内部还会再次进行评估)。
explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
  • ignore index : 忽略指定的索引。
explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
  • force index : 强制使用索引。
explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';


6.5 覆盖索引

  尽量使用覆盖索引,减少select *。 那么什么是覆盖索引呢? 覆盖索引是指查询使用了索引,并且需要返回的列,在该索引中已经全部能够找到 。


  因为,在 t_user 表中有一个联合索引 idx_user_name_age_email,该索引关联了三个字段 name、age、email,而这个索引也是一个二级索引,所以叶子节点下面挂的是这一行的主键id。 所以当我们查询返回的数据在 id、name、age、email 之中,则直接走二级索引直接返回数据了。 如果超出这个范围,就需要拿到主键id,再去扫描聚集索引,再获取额外的数据了,这个过程就是回表。 而我们如果一直使用select * 查询返回所有字段值,很容易就会造成回表查询(除非是根据主键查询,此时只会扫描聚集索引)。

思考题:

  一张表, 有四个字段(id, username, password, status), 由于数据量大, 需要对
以下SQL语句进行优化, 该如何进行才是最优方案:

select id,username,password from tb_user where username ='itcast';

答案: 针对于 username, password建立联合索引, sql为:

create index idx_user_name_pass on tb_user(username,password);

这样可以避免上述的SQL语句,在查询的过程中,出现回表查询


6.6 前缀索引

  当字段类型为字符串(varchar,text,longtext等)时,有时候需要索引很长的字符串,这会让索引变得很大,查询时,浪费大量的磁盘 IO, 影响查询效率。此时可以只将字符串的一部分前缀,建立索引,这样可以大大节约索引空间,从而提高索引效率。

  • 语法
create index idx_xxxx on table_name(column(n)) ;


示例:

  为 t_user 表的 email 字段,建立长度为5的前缀索引。

create index idx_email_5 on tb_user(email(5));
  • 前缀长度

  可以根据索引的选择性来决定,而选择性是指不重复的索引值(基数)和数据表的记录总数的比值,索引选择性越高则查询效率越高, 唯一索引的选择性是1,这是最好的索引选择性,性能也是最好的。

select count(distinct email) / count(*) from t_user ;

select count(distinct substring(email,1,5)) / count(*) from t_user ;
  • 前缀索引的查询流程


6.7 单列索引与联合索引

  • 单列索引:即一个索引只包含单个列。

  • 联合索引:即一个索引包含了多个列。

在业务场景中,如果存在多个查询条件,考虑针对于查询字段建立索引时,建议建立联合索引,
而非单列索引。

如果查询使用的是联合索引,具体的结构示意图如下:


7. 索引设计原则

  • 针对于数据量较大,且查询比较频繁的表建立索引。

  • 针对于常作为查询条件(where)、排序(order by)、分组(group by)操作的字段建立索
    引。

  • 尽量选择区分度高的列作为索引,尽量建立唯一索引,区分度越高,使用索引的效率越高。

  • 如果是字符串类型的字段,字段的长度较长,可以针对于字段的特点,建立前缀索引。

  • 尽量使用联合索引,减少单列索引,查询时,联合索引很多时候可以覆盖索引,节省存储空间,避免回表,提高查询效率。

  • 要控制索引的数量,索引并不是多多益善,索引越多,维护索引结构的代价也就越大,会影响增删改的效率。

  • 如果索引列不能存储 NULL 值,请在创建表时使用 NOT NULL 约束它。当优化器知道每列是否包含 NULL 值时,它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。

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