微信公眾號(hào)【Java技術(shù)江湖】一位阿里 Java 工程師的技術(shù)小站。作者黃小斜,專注 Java 相關(guān)技術(shù):SSM、SpringBoot、MySQL、分布式、中間件、集群、Linux、網(wǎng)絡(luò)、多線程,偶爾講點(diǎn)Docker、ELK,同時(shí)也分享技術(shù)干貨和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),致力于Java全棧開(kāi)發(fā)!
創(chuàng)新互聯(lián)擁有10年成都網(wǎng)站建設(shè)工作經(jīng)驗(yàn),為各大企業(yè)提供成都網(wǎng)站建設(shè)、做網(wǎng)站服務(wù),對(duì)于網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、PC網(wǎng)站建設(shè)(電腦版網(wǎng)站建設(shè))、重慶APP開(kāi)發(fā)公司、wap網(wǎng)站建設(shè)(手機(jī)版網(wǎng)站建設(shè))、程序開(kāi)發(fā)、網(wǎng)站優(yōu)化(SEO優(yōu)化)、微網(wǎng)站、空間域名等,憑借多年來(lái)在互聯(lián)網(wǎng)的打拼,我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)積累了很多網(wǎng)站制作、網(wǎng)站設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷經(jīng)驗(yàn),集策劃、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、營(yíng)銷、管理等網(wǎng)站化運(yùn)作于一體,具備承接各種規(guī)模類型的網(wǎng)站建設(shè)項(xiàng)目的能力。
MySQL憑借著出色的性能、低廉的成本、豐富的資源,已經(jīng)成為絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司的首選關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。雖然性能出色,但所謂“好馬配好鞍”,如何能夠更好的使用它,已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)工程師的必修課,我們經(jīng)常會(huì)從職位描述上看到諸如“精通MySQL”、“SQL語(yǔ)句優(yōu)化”、“了解數(shù)據(jù)庫(kù)原理”等要求。我們知道一般的應(yīng)用系統(tǒng),讀寫(xiě)比例在10:1左右,而且插入操作和一般的更新操作很少出現(xiàn)性能問(wèn)題,遇到最多的,也是最容易出問(wèn)題的,還是一些復(fù)雜的查詢操作,所以查詢語(yǔ)句的優(yōu)化顯然是重中之重。
本人從13年7月份起,一直在美團(tuán)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)部做慢查詢的優(yōu)化工作,共計(jì)十余個(gè)系統(tǒng),累計(jì)解決和積累了上百個(gè)慢查詢案例。隨著業(yè)務(wù)的復(fù)雜性提升,遇到的問(wèn)題千奇百怪,五花八門,匪夷所思。本文旨在以開(kāi)發(fā)工程師的角度來(lái)解釋數(shù)據(jù)庫(kù)索引的原理和如何優(yōu)化慢查詢。
selectcount(*)fromtaskwherestatus=2 and operator_id=20839 and operate_time>1371169729 and operate_time<1371174603 and type=2;
系統(tǒng)使用者反應(yīng)有一個(gè)功能越來(lái)越慢,于是工程師找到了上面的SQL。
并且興致沖沖的找到了我,“這個(gè)SQL需要優(yōu)化,給我把每個(gè)字段都加上索引”
我很驚訝,問(wèn)道“為什么需要每個(gè)字段都加上索引?”
“把查詢的字段都加上索引會(huì)更快”工程師信心滿滿
“這種情況完全可以建一個(gè)聯(lián)合索引,因?yàn)槭亲钭笄熬Y匹配,所以operate_time需要放到最后,而且還需要把其他相關(guān)的查詢都拿來(lái),需要做一個(gè)綜合評(píng)估。”
“聯(lián)合索引?最左前綴匹配?綜合評(píng)估?”工程師不禁陷入了沉思。
多數(shù)情況下,我們知道索引能夠提高查詢效率,但應(yīng)該如何建立索引?索引的順序如何?許多人卻只知道大概。其實(shí)理解這些概念并不難,而且索引的原理遠(yuǎn)沒(méi)有想象的那么復(fù)雜。
索引目的
索引的目的在于提高查詢效率,可以類比字典,如果要查“mysql”這個(gè)單詞,我們肯定需要定位到m字母,然后從下往下找到y(tǒng)字母,再找到剩下的sql。如果沒(méi)有索引,那么你可能需要把所有單詞看一遍才能找到你想要的,如果我想找到m開(kāi)頭的單詞呢?或者ze開(kāi)頭的單詞呢?是不是覺(jué)得如果沒(méi)有索引,這個(gè)事情根本無(wú)法完成?
索引原理
除了詞典,生活中隨處可見(jiàn)索引的例子,如火車站的車次表、圖書(shū)的目錄等。它們的原理都是一樣的,通過(guò)不斷的縮小想要獲得數(shù)據(jù)的范圍來(lái)篩選出最終想要的結(jié)果,同時(shí)把隨機(jī)的事件變成順序的事件,也就是我們總是通過(guò)同一種查找方式來(lái)鎖定數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫(kù)也是一樣,但顯然要復(fù)雜許多,因?yàn)椴粌H面臨著等值查詢,還有范圍查詢(>、<、between、in)、模糊查詢(like)、并集查詢(or)等等。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該選擇怎么樣的方式來(lái)應(yīng)對(duì)所有的問(wèn)題呢?我們回想字典的例子,能不能把數(shù)據(jù)分成段,然后分段查詢呢?最簡(jiǎn)單的如果1000條數(shù)據(jù),1到100分成第一段,101到200分成第二段,201到300分成第三段......這樣查第250條數(shù)據(jù),只要找第三段就可以了,一下子去除了90%的無(wú)效數(shù)據(jù)。但如果是1千萬(wàn)的記錄呢,分成幾段比較好?稍有算法基礎(chǔ)的同學(xué)會(huì)想到搜索樹(shù),其平均復(fù)雜度是lgN,具有不錯(cuò)的查詢性能。但這里我們忽略了一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題,復(fù)雜度模型是基于每次相同的操作成本來(lái)考慮的,數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜,數(shù)據(jù)保存在磁盤(pán)上,而為了提高性能,每次又可以把部分?jǐn)?shù)據(jù)讀入內(nèi)存來(lái)計(jì)算,因?yàn)槲覀冎涝L問(wèn)磁盤(pán)的成本大概是訪問(wèn)內(nèi)存的十萬(wàn)倍左右,所以簡(jiǎn)單的搜索樹(shù)難以滿足復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。
磁盤(pán)IO與預(yù)讀
前面提到了訪問(wèn)磁盤(pán),那么這里先簡(jiǎn)單介紹一下磁盤(pán)IO和預(yù)讀,磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)靠的是機(jī)械運(yùn)動(dòng),每次讀取數(shù)據(jù)花費(fèi)的時(shí)間可以分為尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲、傳輸時(shí)間三個(gè)部分,尋道時(shí)間指的是磁臂移動(dòng)到指定磁道所需要的時(shí)間,主流磁盤(pán)一般在5ms以下;旋轉(zhuǎn)延遲就是我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的磁盤(pán)轉(zhuǎn)速,比如一個(gè)磁盤(pán)7200轉(zhuǎn),表示每分鐘能轉(zhuǎn)7200次,也就是說(shuō)1秒鐘能轉(zhuǎn)120次,旋轉(zhuǎn)延遲就是1/120/2 = 4.17ms;傳輸時(shí)間指的是從磁盤(pán)讀出或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)的時(shí)間,一般在零點(diǎn)幾毫秒,相對(duì)于前兩個(gè)時(shí)間可以忽略不計(jì)。那么訪問(wèn)一次磁盤(pán)的時(shí)間,即一次磁盤(pán)IO的時(shí)間約等于5+4.17 = 9ms左右,聽(tīng)起來(lái)還挺不錯(cuò)的,但要知道一臺(tái)500 -MIPS的機(jī)器每秒可以執(zhí)行5億條指令,因?yàn)橹噶钜揽康氖请姷男再|(zhì),換句話說(shuō)執(zhí)行一次IO的時(shí)間可以執(zhí)行40萬(wàn)條指令,數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)輒十萬(wàn)百萬(wàn)乃至千萬(wàn)級(jí)數(shù)據(jù),每次9毫秒的時(shí)間,顯然是個(gè)災(zāi)難。下圖是計(jì)算機(jī)硬件延遲的對(duì)比圖,供大家參考:
考慮到磁盤(pán)IO是非常高昂的操作,計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)做了一些優(yōu)化,當(dāng)一次IO時(shí),不光把當(dāng)前磁盤(pán)地址的數(shù)據(jù),而是把相鄰的數(shù)據(jù)也都讀取到內(nèi)存緩沖區(qū)內(nèi),因?yàn)榫植款A(yù)讀性原理告訴我們,當(dāng)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)一個(gè)地址的數(shù)據(jù)的時(shí)候,與其相鄰的數(shù)據(jù)也會(huì)很快被訪問(wèn)到。每一次IO讀取的數(shù)據(jù)我們稱之為一頁(yè)(page)。具體一頁(yè)有多大數(shù)據(jù)跟操作系統(tǒng)有關(guān),一般為4k或8k,也就是我們讀取一頁(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)候,實(shí)際上才發(fā)生了一次IO,這個(gè)理論對(duì)于索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常有幫助。
索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
前面講了生活中索引的例子,索引的基本原理,數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)雜性,又講了操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí),目的就是讓大家了解,任何一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都不是憑空產(chǎn)生的,一定會(huì)有它的背景和使用場(chǎng)景,我們現(xiàn)在總結(jié)一下,我們需要這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠做些什么,其實(shí)很簡(jiǎn)單,那就是:每次查找數(shù)據(jù)時(shí)把磁盤(pán)IO次數(shù)控制在一個(gè)很小的數(shù)量級(jí),最好是常數(shù)數(shù)量級(jí)。那么我們就想到如果一個(gè)高度可控的多路搜索樹(shù)是否能滿足需求呢?就這樣,b+樹(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
詳解b+樹(shù)
如上圖,是一顆b+樹(shù),關(guān)于b+樹(shù)的定義可以參見(jiàn)
B+樹(shù),這里只說(shuō)一些重點(diǎn),淺藍(lán)色的塊我們稱之為一個(gè)磁盤(pán)塊,可以看到每個(gè)磁盤(pán)塊包含幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)(深藍(lán)色所示)和指針(黃色所示),如磁盤(pán)塊1包含數(shù)據(jù)項(xiàng)17和35,包含指針P1、P2、P3,P1表示小于17的磁盤(pán)塊,P2表示在17和35之間的磁盤(pán)塊,P3表示大于35的磁盤(pán)塊。真實(shí)的數(shù)據(jù)存在于葉子節(jié)點(diǎn)即3、5、9、10、13、15、28、29、36、60、75、79、90、99。非葉子節(jié)點(diǎn)只不存儲(chǔ)真實(shí)的數(shù)據(jù),只存儲(chǔ)指引搜索方向的數(shù)據(jù)項(xiàng),如17、35并不真實(shí)存在于數(shù)據(jù)表中。
b+樹(shù)的查找過(guò)程
如圖所示,如果要查找數(shù)據(jù)項(xiàng)29,那么首先會(huì)把磁盤(pán)塊1由磁盤(pán)加載到內(nèi)存,此時(shí)發(fā)生一次IO,在內(nèi)存中用二分查找確定29在17和35之間,鎖定磁盤(pán)塊1的P2指針,內(nèi)存時(shí)間因?yàn)榉浅6蹋ㄏ啾却疟P(pán)的IO)可以忽略不計(jì),通過(guò)磁盤(pán)塊1的P2指針的磁盤(pán)地址把磁盤(pán)塊3由磁盤(pán)加載到內(nèi)存,發(fā)生第二次IO,29在26和30之間,鎖定磁盤(pán)塊3的P2指針,通過(guò)指針加載磁盤(pán)塊8到內(nèi)存,發(fā)生第三次IO,同時(shí)內(nèi)存中做二分查找找到29,結(jié)束查詢,總計(jì)三次IO。真實(shí)的情況是,3層的b+樹(shù)可以表示上百萬(wàn)的數(shù)據(jù),如果上百萬(wàn)的數(shù)據(jù)查找只需要三次IO,性能提高將是巨大的,如果沒(méi)有索引,每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都要發(fā)生一次IO,那么總共需要百萬(wàn)次的IO,顯然成本非常非常高。
b+樹(shù)性質(zhì)
1.通過(guò)上面的分析,我們知道IO次數(shù)取決于b+數(shù)的高度h,假設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)為N,每個(gè)磁盤(pán)塊的數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)量是m,則有h=㏒(m+1)N,當(dāng)數(shù)據(jù)量N一定的情況下,m越大,h越小;而m = 磁盤(pán)塊的大小 / 數(shù)據(jù)項(xiàng)的大小,磁盤(pán)塊的大小也就是一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)的大小,是固定的,如果數(shù)據(jù)項(xiàng)占的空間越小,數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)量越多,樹(shù)的高度越低。這就是為什么每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),即索引字段要盡量的小,比如int占4字節(jié),要比bigint8字節(jié)少一半。這也是為什么b+樹(shù)要求把真實(shí)的數(shù)據(jù)放到葉子節(jié)點(diǎn)而不是內(nèi)層節(jié)點(diǎn),一旦放到內(nèi)層節(jié)點(diǎn),磁盤(pán)塊的數(shù)據(jù)項(xiàng)會(huì)大幅度下降,導(dǎo)致樹(shù)增高。當(dāng)數(shù)據(jù)項(xiàng)等于1時(shí)將會(huì)退化成線性表。
2.當(dāng)b+樹(shù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)是復(fù)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),比如(name,age,sex)的時(shí)候,b+數(shù)是按照從左到右的順序來(lái)建立搜索樹(shù)的,比如當(dāng)(張三,20,F)這樣的數(shù)據(jù)來(lái)檢索的時(shí)候,b+樹(shù)會(huì)優(yōu)先比較name來(lái)確定下一步的所搜方向,如果name相同再依次比較age和sex,最后得到檢索的數(shù)據(jù);但當(dāng)(20,F)這樣的沒(méi)有name的數(shù)據(jù)來(lái)的時(shí)候,b+樹(shù)就不知道下一步該查哪個(gè)節(jié)點(diǎn),因?yàn)榻⑺阉鳂?shù)的時(shí)候name就是第一個(gè)比較因子,必須要先根據(jù)name來(lái)搜索才能知道下一步去哪里查詢。比如當(dāng)(張三,F)這樣的數(shù)據(jù)來(lái)檢索時(shí),b+樹(shù)可以用name來(lái)指定搜索方向,但下一個(gè)字段age的缺失,所以只能把名字等于張三的數(shù)據(jù)都找到,然后再匹配性別是F的數(shù)據(jù)了, 這個(gè)是非常重要的性質(zhì),即索引的最左匹配特性。
1. 主鍵索引
primary key() 要求關(guān)鍵字不能重復(fù),也不能為null,同時(shí)增加主鍵約束
主鍵索引定義時(shí),不能命名
2. 唯一索引
unique index() 要求關(guān)鍵字不能重復(fù),同時(shí)增加唯一約束
3. 普通索引
index() 對(duì)關(guān)鍵字沒(méi)有要求
4. 全文索引
fulltext key() 關(guān)鍵字的來(lái)源不是所有字段的數(shù)據(jù),而是字段中提取的特別關(guān)鍵字
關(guān)鍵字:可以是某個(gè)字段或多個(gè)字段,多個(gè)字段稱為復(fù)合索引
建表:creat table student(stu_id int unsigned not null auto_increment,name varchar(32) not null default '',phone char(11) not null default '',stu_code varchar(32) not null default '',stu_desc text,primary key ('stu_id'), //主鍵索引unique index 'stu_code' ('stu_code'), //唯一索引index 'name_phone' ('name','phone'), //普通索引,復(fù)合索引fulltext index 'stu_desc' ('stu_desc'), //全文索引) engine=myisam charset=utf8;更新:alert table studentadd primary key ('stu_id'), //主鍵索引add unique index 'stu_code' ('stu_code'), //唯一索引add index 'name_phone' ('name','phone'), //普通索引,復(fù)合索引add fulltext index 'stu_desc' ('stu_desc'); //全文索引刪除:alert table sutdentdrop primary key,drop index 'stu_code',drop index 'name_phone',drop index 'stu_desc';
在MySQL中,當(dāng)數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)的特別大的時(shí)候就需要用到索引來(lái)優(yōu)化SQL語(yǔ)句,而如何才能判斷我們辛辛苦苦寫(xiě)出的SQL語(yǔ)句是否優(yōu)良?這時(shí)候 explain就派上了用場(chǎng)。
explain + SQL語(yǔ)句即可 如:explain select * from table;
如下
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相信第一次使用explain參數(shù)的朋友一定會(huì)疑惑這一大堆參數(shù)究竟有什么用呢?筆者搜集了一些資料,在這兒做一個(gè)總結(jié)希望能夠幫助大家理解。
如果是子查詢,id的序號(hào)會(huì)遞增,id的值越大優(yōu)先級(jí)越高,越先被執(zhí)行
顯示查詢使用了何種類型 從最好到最差依次是System>const>eq_ref>range>index>All(**全表掃描**) 一般來(lái)說(shuō)**至少達(dá)到range級(jí)別,最好達(dá)到ref**System:表只有一行記錄,這是const類型的特例,平時(shí)不會(huì)出現(xiàn)(忽略不計(jì))const:表示通過(guò)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(jiàn)于主鍵或唯一索引掃描。ref:非唯一索引掃描,返回匹配某個(gè)單獨(dú)值的行,本質(zhì)上也是一種索引訪問(wèn),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,所以它應(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(lái)選擇行。key列顯示使用了哪個(gè)索引,一般就是在你的where語(yǔ)句中出現(xiàn)了between、<、>、in等的查詢。這種范圍掃描索引比全表掃描要好,因?yàn)樗恍枰_(kāi)始于索引的某一點(diǎn),而結(jié)束于另一點(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(shù)。這通常比all快,因?yàn)樗饕募ǔ1葦?shù)據(jù)文件小。
包含不適合在其他列中顯示但十分重要的額外信息 包含的信息: **(危險(xiǎn)!)**Using filesort:說(shuō)明mysql會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)使用一個(gè)外部的索引排序,而不是按照表內(nèi)的索引順序進(jìn)行讀取,MYSQL中無(wú)法利用索引完成的排序操作稱為“文件排序” **(特別危險(xiǎn)!)**Using temporary:使用了臨時(shí)表保存中間結(jié)果,MYSQL在對(duì)查詢結(jié)果排序時(shí)使用臨時(shí)表。常見(jiàn)于排序order by 和分組查詢 group by Using index:表示相應(yīng)的select操作中使用了覆蓋索引,避免訪問(wèn)了表的數(shù)據(jù)行,效率不錯(cuò)。如果同時(shí)出現(xiàn)using where,表明索引被用來(lái)執(zhí)行索引鍵值的查找;如果沒(méi)有同時(shí)出現(xiàn)using where,表明索引用來(lái)讀取數(shù)據(jù)而非執(zhí)行查找操作。
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若存在索引,則該索引將被列出, 但不一定被查詢實(shí)際使用
實(shí)際使用的索引,如果為NULL,則沒(méi)有使用索引。查詢中若使用了覆蓋索引,則該索引僅出現(xiàn)在key列表中,key參數(shù)可以作為使用了索引的判斷標(biāo)準(zhǔn)
:表示索引中使用的字節(jié)數(shù),可通過(guò)該列計(jì)算查詢中索引的長(zhǎng)度,在不損失精確性的情況下,長(zhǎng)度越短越好,key_len顯示的值為索引字段的最大可能長(zhǎng)度,并非實(shí)際使用長(zhǎng)度,即key_len是根據(jù)表定義計(jì)算而得,不是通過(guò)表內(nèi)檢索出的。
顯示索引的哪一列被使用了,如果可能的話,是一個(gè)常數(shù)。哪些列或常量被用于查找索引上的值。
根據(jù)表統(tǒng)計(jì)信息及索引選用情況,大致估算出找到所需記錄所需要讀取的行數(shù)
關(guān)于MySQL索引原理是比較枯燥的東西,大家只需要有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),并不需要理解得非常透徹和深入。我們回頭來(lái)看看一開(kāi)始我們說(shuō)的慢查詢,了解完索引原理之后,大家是不是有什么想法呢?先總結(jié)一下索引的幾大基本原則
1.最左前綴匹配原則,非常重要的原則,mysql會(huì)一直向右匹配直到遇到范圍查詢(>、<、between、like)就停止匹配,比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)順序的索引,d是用不到索引的,如果建立(a,b,d,c)的索引則都可以用到,a,b,d的順序可以任意調(diào)整。
2.=和in可以亂序,比如a = 1 and b = 2 and c = 3 建立(a,b,c)索引可以任意順序,mysql的查詢優(yōu)化器會(huì)幫你優(yōu)化成索引可以識(shí)別的形式
3.盡量選擇區(qū)分度高的列作為索引,區(qū)分度的公式是count(distinct col)/count(*),表示字段不重復(fù)的比例,比例越大我們掃描的記錄數(shù)越少,唯一鍵的區(qū)分度是1,而一些狀態(tài)、性別字段可能在大數(shù)據(jù)面前區(qū)分度就是0,那可能有人會(huì)問(wèn),這個(gè)比例有什么經(jīng)驗(yàn)值嗎?使用場(chǎng)景不同,這個(gè)值也很難確定,一般需要join的字段我們都要求是0.1以上,即平均1條掃描10條記錄
4.索引列不能參與計(jì)算,保持列“干凈”,比如from_unixtime(create_time) = ’2014-05-29’就不能使用到索引,原因很簡(jiǎn)單,b+樹(shù)中存的都是數(shù)據(jù)表中的字段值,但進(jìn)行檢索時(shí),需要把所有元素都應(yīng)用函數(shù)才能比較,顯然成本太大。所以語(yǔ)句應(yīng)該寫(xiě)成create_time = unix_timestamp(’2014-05-29’);
5.盡量的擴(kuò)展索引,不要新建索引。比如表中已經(jīng)有a的索引,現(xiàn)在要加(a,b)的索引,那么只需要修改原來(lái)的索引即可
根據(jù)最左匹配原則,最開(kāi)始的sql語(yǔ)句的索引應(yīng)該是status、operator_id、type、operate_time的聯(lián)合索引;其中status、operator_id、type的順序可以顛倒,所以我才會(huì)說(shuō),把這個(gè)表的所有相關(guān)查詢都找到,會(huì)綜合分析;
比如還有如下查詢
select * from task where status = 0 and type = 12 limit 10;
select count(*) from task where status = 0 ;
那么索引建立成(status,type,operator_id,operate_time)就是非常正確的,因?yàn)榭梢愿采w到所有情況。這個(gè)就是利用了索引的最左匹配的原則
關(guān)于explain命令相信大家并不陌生,具體用法和字段含義可以參考官網(wǎng) explain-output,這里需要強(qiáng)調(diào)rows是核心指標(biāo),絕大部分rows小的語(yǔ)句執(zhí)行一定很快(有例外,下面會(huì)講到)。所以優(yōu)化語(yǔ)句基本上都是在優(yōu)化rows。
0.先運(yùn)行看看是否真的很慢,注意設(shè)置SQL_NO_CACHE
1.where條件單表查,鎖定最小返回記錄表。這句話的意思是把查詢語(yǔ)句的where都應(yīng)用到表中返回的記錄數(shù)最小的表開(kāi)始查起,單表每個(gè)字段分別查詢,看哪個(gè)字段的區(qū)分度最高
2.explain查看執(zhí)行計(jì)劃,是否與1預(yù)期一致(從鎖定記錄較少的表開(kāi)始查詢)
3.order by limit 形式的sql語(yǔ)句讓排序的表優(yōu)先查
4.了解業(yè)務(wù)方使用場(chǎng)景
5.加索引時(shí)參照建索引的幾大原則
6.觀察結(jié)果,不符合預(yù)期繼續(xù)從0分析
高效使用索引的首要條件是知道什么樣的查詢會(huì)使用到索引,這個(gè)問(wèn)題和B+Tree中的“最左前綴原理”有關(guān),下面通過(guò)例子說(shuō)明最左前綴原理。
這里先說(shuō)一下聯(lián)合索引的概念。在上文中,我們都是假設(shè)索引只引用了單個(gè)的列,實(shí)際上,MySQL中的索引可以以一定順序引用多個(gè)列,這種索引叫做聯(lián)合索引,一般的,一個(gè)聯(lián)合索引是一個(gè)有序元組<a1, a2, …, an>,其中各個(gè)元素均為數(shù)據(jù)表的一列,實(shí)際上要嚴(yán)格定義索引需要用到關(guān)系代數(shù),但是這里我不想討論太多關(guān)系代數(shù)的話題,因?yàn)槟菢訒?huì)顯得很枯燥,所以這里就不再做嚴(yán)格定義。另外,單列索引可以看成聯(lián)合索引元素?cái)?shù)為1的特例。
以employees.titles表為例,下面先查看其上都有哪些索引:
從結(jié)果中可以到titles表的主索引為<emp_no, title, from_date>,還有一個(gè)輔助索引<emp_no>。為了避免多個(gè)索引使事情變復(fù)雜(MySQL的SQL優(yōu)化器在多索引時(shí)行為比較復(fù)雜),這里我們將輔助索引drop掉:
這樣就可以專心分析索引PRIMARY的行為了。
很明顯,當(dāng)按照索引中所有列進(jìn)行精確匹配(這里精確匹配指“=”或“IN”匹配)時(shí),索引可以被用到。這里有一點(diǎn)需要注意,理論上索引對(duì)順序是敏感的,但是由于MySQL的查詢優(yōu)化器會(huì)自動(dòng)調(diào)整where子句的條件順序以使用適合的索引,例如我們將where中的條件順序顛倒:
效果是一樣的。
當(dāng)查詢條件精確匹配索引的左邊連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)列時(shí),如<emp_no>或<emp_no, title>,所以可以被用到,但是只能用到一部分,即條件所組成的最左前綴。上面的查詢從分析結(jié)果看用到了PRIMARY索引,但是key_len為4,說(shuō)明只用到了索引的第一列前綴。
此時(shí)索引使用情況和情況二相同,因?yàn)閠itle未提供,所以查詢只用到了索引的第一列,而后面的from_date雖然也在索引中,但是由于title不存在而無(wú)法和左前綴連接,因此需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行掃描過(guò)濾from_date(這里由于emp_no唯一,所以不存在掃描)。如果想讓from_date也使用索引而不是where過(guò)濾,可以增加一個(gè)輔助索引<emp_no, from_date>,此時(shí)上面的查詢會(huì)使用這個(gè)索引。除此之外,還可以使用一種稱之為“隔離列”的優(yōu)化方法,將emp_no與from_date之間的“坑”填上。
首先我們看下title一共有幾種不同的值:
只有7種。在這種成為“坑”的列值比較少的情況下,可以考慮用“IN”來(lái)填補(bǔ)這個(gè)“坑”從而形成最左前綴:
這次key_len為59,說(shuō)明索引被用全了,但是從type和rows看出IN實(shí)際上執(zhí)行了一個(gè)range查詢,這里檢查了7個(gè)key??聪聝煞N查詢的性能比較:
“填坑”后性能提升了一點(diǎn)。如果經(jīng)過(guò)emp_no篩選后余下很多數(shù)據(jù),則后者性能優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。當(dāng)然,如果title的值很多,用填坑就不合適了,必須建立輔助索引。
由于不是最左前綴,索引這樣的查詢顯然用不到索引。
此時(shí)可以用到索引,但是如果通配符不是只出現(xiàn)在末尾,則無(wú)法使用索引。(原文表述有誤,如果通配符%不出現(xiàn)在開(kāi)頭,則可以用到索引,但根據(jù)具體情況不同可能只會(huì)用其中一個(gè)前綴)
范圍列可以用到索引(必須是最左前綴),但是范圍列后面的列無(wú)法用到索引。同時(shí),索引最多用于一個(gè)范圍列,因此如果查詢條件中有兩個(gè)范圍列則無(wú)法全用到索引。
可以看到索引對(duì)第二個(gè)范圍索引無(wú)能為力。這里特別要說(shuō)明MySQL一個(gè)有意思的地方,那就是僅用explain可能無(wú)法區(qū)分范圍索引和多值匹配,因?yàn)樵趖ype中這兩者都顯示為range。同時(shí),用了“between”并不意味著就是范圍查詢,例如下面的查詢:
看起來(lái)是用了兩個(gè)范圍查詢,但作用于emp_no上的“BETWEEN”實(shí)際上相當(dāng)于“IN”,也就是說(shuō)emp_no實(shí)際是多值精確匹配??梢钥吹竭@個(gè)查詢用到了索引全部三個(gè)列。因此在MySQL中要謹(jǐn)慎地區(qū)分多值匹配和范圍匹配,否則會(huì)對(duì)MySQL的行為產(chǎn)生困惑。
很不幸,如果查詢條件中含有函數(shù)或表達(dá)式,則MySQL不會(huì)為這列使用索引(雖然某些在數(shù)學(xué)意義上可以使用)。例如:
雖然這個(gè)查詢和情況五中相同,但是由于使用了函數(shù)left,則無(wú)法為title列應(yīng)用索引,而情況五中用LIKE則可以。再如:
顯然這個(gè)查詢等價(jià)于查詢emp_no為10001的函數(shù),但是由于查詢條件是一個(gè)表達(dá)式,MySQL無(wú)法為其使用索引??磥?lái)MySQL還沒(méi)有智能到自動(dòng)優(yōu)化常量表達(dá)式的程度,因此在寫(xiě)查詢語(yǔ)句時(shí)盡量避免表達(dá)式出現(xiàn)在查詢中,而是先手工私下代數(shù)運(yùn)算,轉(zhuǎn)換為無(wú)表達(dá)式的查詢語(yǔ)句。
既然索引可以加快查詢速度,那么是不是只要是查詢語(yǔ)句需要,就建上索引?答案是否定的。因?yàn)樗饕m然加快了查詢速度,但索引也是有代價(jià)的:索引文件本身要消耗存儲(chǔ)空間,同時(shí)索引會(huì)加重插入、刪除和修改記錄時(shí)的負(fù)擔(dān),另外,MySQL在運(yùn)行時(shí)也要消耗資源維護(hù)索引,因此索引并不是越多越好。一般兩種情況下不建議建索引。
第一種情況是表記錄比較少,例如一兩千條甚至只有幾百條記錄的表,沒(méi)必要建索引,讓查詢做全表掃描就好了。至于多少條記錄才算多,這個(gè)個(gè)人有個(gè)人的看法,我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)是以2000作為分界線,記錄數(shù)不超過(guò) 2000可以考慮不建索引,超過(guò)2000條可以酌情考慮索引。
另一種不建議建索引的情況是索引的選擇性較低。所謂索引的選擇性(Selectivity),是指不重復(fù)的索引值(也叫基數(shù),Cardinality)與表記錄數(shù)(#T)的比值:
Index Selectivity = Cardinality / #T
顯然選擇性的取值范圍為(0, 1],選擇性越高的索引價(jià)值越大,這是由B+Tree的性質(zhì)決定的。例如,上文用到的employees.titles表,如果title字段經(jīng)常被單獨(dú)查詢,是否需要建索引,我們看一下它的選擇性:
title的選擇性不足0.0001(精確值為0.00001579),所以實(shí)在沒(méi)有什么必要為其單獨(dú)建索引。
有一種與索引選擇性有關(guān)的索引優(yōu)化策略叫做前綴索引,就是用列的前綴代替整個(gè)列作為索引key,當(dāng)前綴長(zhǎng)度合適時(shí),可以做到既使得前綴索引的選擇性接近全列索引,同時(shí)因?yàn)樗饕齥ey變短而減少了索引文件的大小和維護(hù)開(kāi)銷。下面以employees.employees表為例介紹前綴索引的選擇和使用。
從圖12可以看到employees表只有一個(gè)索引<emp_no>,那么如果我們想按名字搜索一個(gè)人,就只能全表掃描了:
如果頻繁按名字搜索員工,這樣顯然效率很低,因此我們可以考慮建索引。有兩種選擇,建<first_name>或<first_name, last_name>,看下兩個(gè)索引的選擇性:
<first_name>顯然選擇性太低,<first_name, last_name>選擇性很好,但是first_name和last_name加起來(lái)長(zhǎng)度為30,有沒(méi)有兼顧長(zhǎng)度和選擇性的辦法?可以考慮用first_name和last_name的前幾個(gè)字符建立索引,例如<first_name, left(last_name, 3)>,看看其選擇性:
選擇性還不錯(cuò),但離0.9313還是有點(diǎn)距離,那么把last_name前綴加到4:
這時(shí)選擇性已經(jīng)很理想了,而這個(gè)索引的長(zhǎng)度只有18,比<first_name, last_name>短了接近一半,我們把這個(gè)前綴索引 建上:
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