【MySQL】索引

索引

索引概述

索引是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构(有序)。

优点:

  1. 提高查找效率
  2. 提高排序效率

缺点:

  1. 索引占用空间
  2. 降低更新表的效率(维护索引结构)

索引结构

索引结构概述

索引在引擎层实现

索引结构 描述
B+Tree索引 最常见的索引类型,大部分引擎都支持B+树索引
Hash索引 底层数据结构是用哈希表实现的,只有精确匹配索引列的查询才有效,不支持范围查询
R-tree(空间索引) 空间索引是MyISAM引擎的一个特殊索引类型,主要用于地理空间数据类型,通常使用较少
Full-text(全文索引) 通过建立倒排索引,快速匹配文档的方式。类似于Lucene, Solr, ES

索引对于不同引擎的支持:

索引 InnoDB MyISAM Memory
B+tree索引 支持 支持 支持
Hash索引 不支持 不支持 支持
R-tree索引 不支持 支持 不支持
Full-text 5.6版本之后支持 支持 不支持

B+Tree索引

B树(多路平衡查找树)

B树可视化:B-Tree Visualization (usfca.edu)

B+树

B+树可视化:B+ Tree Visualization (usfca.edu)](https://www.cs.usfca.edu/\~galles/visualization/BPlusTree.html)

MySQL优化的B+树

MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。

在原B+Tree的基础上,将单向链表变成了双向循环链表。

为什么使用B+树?
  1. 相对于二叉树,层次更少,搜索效率高
  2. 对于B-tree,无论是叶子节点还是非叶子节点,都会保存数据。由于在页中要存储数据,使得一页中存储的键值变少,这样指针减少,层级加深。
  3. 相对Hash索引,B+tree支持范围匹配及排序操作

Hash索引

采用hash算法,将键值换算成新的hash值,映射到对应的槽位上,然后存储在hash表中。

hash碰撞:使用链表连接

特点:

  1. Hash索引只能用于对等比较,不支持范围查询
  2. 无法利用索引完成排序操作
  3. 查询效率高,通常只需要一次检索就可以了,效率通常要高于B+tree索引

存储引擎支持:Memory

索引分类

类型 描述 关键字
主键索引 针对表中主键创建的唯一索引 primary
唯一索引 确保表中某数据列中的值不重复 unique
常规索引 快速定位特定数据
全文索引 用于文本中关键词的查找 fulltext
分类 含义 特点
聚集索引 将数据存储与索引放在一起,叶子节点保存行数据 必须有且仅有一个
二级索引 数据与索引分开存储,叶子节点关联对应主键 可以存在多个
  • 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: 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

索引语法

创建索引

sql 复制代码
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name ( index_col_name,... ) ; 

查看索引

sql 复制代码
SHOW INDEX FROM table_name ; 

删除索引

sql 复制代码
DROP INDEX index_name ON table_name ;

SQL性能分析

SQL 执行频率

通过 show [session|global] status 命令可以提供服务器状态信息

sql 复制代码
-- 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

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,我们可以查看一下系统变量 slow_query_log

sql 复制代码
show variables like 'slow_query_log'

开启慢查询日志:需要在MySQL的配置文件(/etc/my.cnf)中配置如下信息

sh 复制代码
# 开启MySQL慢日志查询开关 
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 
long_query_time=2

查看慢日志文件中记录的信息:/var/lib/mysql/localhost-slow.log

profile详情

查看当前MySQL是否支持profile操作:

sql 复制代码
SELECT @@have_profiling ;

查看profiling 是否打开

sql 复制代码
SELECT @@profiling ;

开启 profiling:

sql 复制代码
SET profiling = 1;

令查看指令的执行耗时:

sql 复制代码
-- 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;

explain 执行计划

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。

sql 复制代码
-- 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 ;

索引使用原则

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)。

与编写SQL时,条件编写的先后顺序无关。

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

当范围查询使用>= 或 <= 时,走联合索引了,但是索引的长度为54,就说明所有的字段都是走索引的。

所以,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 < 。

索引列运算

不要在索引列上进行运算操作, 索引将失效。

sql 复制代码
-- 索引生效
explain select * from tb_user where phone = '17799990015';

-- 索引失效
explain select * from tb_user where substring(phone,10,2) = '15';

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。

字符串不加单引号,对于查询结果,没什么影响,但是数据库存在隐式类型转换,索引将失效。

sql 复制代码
-- 索引生效
explain select * from tb_user where phone = '17799990015'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where phone = 17799990015;

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。

sql 复制代码
-- 索引生效
explain select * from tb_user where profession like '软件%'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where profession like '%工程'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where profession like '%工%';

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,只有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。

因为索引是用来索引少量数据的,如果通过索引查询返回大批量的数据,则还不如走全表扫描来的快,此时索引就会失效。

SQL 提示

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 : 建议使用哪一个索引(mysql内部还会再次进行评估)

sql 复制代码
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。

sql 复制代码
explain 
select * 
from tb_user 
ignore index(idx_user_pro) 
where profession = '软件工程';

force index : 强制使用索引。

sql 复制代码
explain 
select * 
from tb_user 
force index(idx_user_pro) 
where profession = '软件工程';

覆盖索引

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,减少 select * 。(避免回表查询数据)

前缀索引

对于长字符串,可以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。

sql 复制代码
-- 构建索引
create index idx_xxxx on table_name(column(n));

索引的选择性是指不重复的索引值与数据表记录总数的比例。选择性越高,查询效率也越高。最优的选择性为1,即唯一索引,这样的索引性能最佳。

sql 复制代码
select count(distinct email) / count(*) from tb_user ; 
select count(distinct substring(email,1,5)) / count(*) from tb_user ;

单列索引与联合索引

单列索引:一个索引只包含单个列。

联合索引: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。

索引设计原则

  1. 针对于数据量较大,且查询比较频繁的表建立索引。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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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