MYSQL----------数据库优化及锁机制详解

数据库优化及锁机制详解

数据库对象优化

优化表的数据类型

选择合适的数据类型对数据库性能影响巨大。例如，能用TINYINT就别用INT，因为前者只占用1个字节，而INT占用4个字节，存储空间的节省能减少磁盘I/O。对于字符型数据，如果字段长度固定且较短，CHAR类型比VARCHAR更高效，因为VARCHAR还需额外存储长度信息。

拆分表提升访问效率

垂直拆分：把包含很多列的宽表按业务逻辑拆分成多个窄表。比如电商订单表，将订单基础信息、订单商品详情、订单物流信息分别拆成独立表。如此一来，查询订单基础信息时，就无需读取大量无关的商品详情与物流数据，加快查询速度。
水平拆分：当表数据量超大时，依据某一规则（如时间、地域、用户ID范围）把数据分散到多个表。像社交平台的用户消息表，可按月份拆分，每月数据存于不同表，查询某个时间段消息时，直接定位对应表即可。

逆规范化

与规范化减少数据冗余相反，逆规范化适当引入冗余来提升查询性能。例如，在多表关联查询频繁的场景下，把常用关联字段冗余到主表，可减少复杂的连接操作，用空间换时间。

使用中间表加速统计查询

针对复杂统计需求，创建中间表预先计算、存储部分结果。例如电商平台要统计每日各品类销售总额，可每晚定时将当天订单数据聚合处理，存入中间表，后续直接查询该表，避免实时对海量订单表做聚合运算。

小结综合运用上述优化手段，可显著提升数据库读写性能，降低系统响应时间，但要权衡空间、维护成本与性能提升之间的关系。

锁问题

MySQL锁概述

MySQL有多种锁机制，用来控制并发访问，保障数据一致性。不同存储引擎的锁实现差异很大，主流的MYISAM和INNODB各有特点。

MYISAM表锁

查询表级锁争用情况 ：可通过SHOW STATUS LIKE 'Table_locks_waited';查看等待表锁的次数，Table_locks_immediate则表示立即获取到表锁的次数，二者比值能反映表锁争用程度。
MySQL表级锁的锁模式 ：MYISAM有读锁（共享锁）和写锁（排他锁）。读锁允许多个线程同时读取，但写锁会阻塞其他读、写操作。
如何加表锁 ：加读锁用LOCK TABLES table_name READ;，加写锁则是LOCK TABLES table_name WRITE;，操作完要用UNLOCK TABLES;释放。
并发插入 ：MYISAM支持并发插入，在满足一定条件下，即便表有读锁，新数据也能插入到表尾，提升插入性能。
MYISAM的锁调度：它的锁调度比较简单，写锁优先级高于读锁，所以读操作频繁的场景，容易因写锁等待出现阻塞。

INNODB锁问题

背景知识 ：INNODB基于行锁设计，不过也有表锁辅助，在高并发场景更具优势。
获取INNODB行锁争用情况 ：借助INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS和INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS两张视图，能定位行锁争用的事务、锁类型与等待关系。
INNODB的行锁模式及加锁方法 ：有共享锁（S锁）、排他锁（X锁）等。普通SELECT语句加S锁，UPDATE、DELETE 则加X锁。可以用SELECT... FOR UPDATE显式加排他锁，SELECT... LOCK IN SHARE MODE加共享锁。
INNODB行锁实现方式：通过索引实现精准锁定，若没有合适索引，会升级为表锁，性能大打折扣。
间隙锁 ：INNODB为防止幻读引入间隙锁，它锁定索引记录间的间隙，不过这也可能在并发插入时导致锁争用。
对INNODB锁机制的影响：不合理的索引、长事务都易引发锁问题，拖慢系统。要定期清理长事务，优化索引来维持高效并发。
INNODB在不同隔离级别下的一致性及读锁的差异 ：READ UNCOMMITTED最低隔离级别，允许脏读，读锁限制少；READ COMMITTED避免脏读，但不可重复读；REPEATABLE READ是默认级别，保证可重复读，读锁管控更严格；SERIALIZABLE最高级别，完全串行化，锁争用最严重。

以下是一些与上述数据库操作和锁相关的代码示例，以 MySQL 为例：

sql 复制代码

-- 创建表
CREATE TABLE orders (
    order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    order_date DATE,
    order_amount DECIMAL(10, 2)
);

-- 插入数据
INSERT INTO orders (customer_id, order_date, order_amount) VALUES (1, '2025-01-01', 100.00);
INSERT INTO orders (customer_id, order_date, order_amount) VALUES (2, '2025-01-02', 200.00);

-- 加 MYISAM 表读锁
LOCK TABLES orders READ;
-- 在此处可以进行读取操作，如
SELECT * FROM orders;
-- 释放锁
UNLOCK TABLES;

-- 加 MYISAM 表写锁
LOCK TABLES orders WRITE;
-- 在此处可以进行修改操作，如
UPDATE orders SET order_amount = 150.00 WHERE order_id = 1;
-- 释放锁
UNLOCK TABLES;


-- 使用 INNODB 行锁
-- 开启事务
START TRANSACTION;
-- 显式加共享锁，可用于读取，其他事务也能加共享锁，但不能加排他锁
SELECT * FROM orders WHERE order_id = 1 LOCK IN SHARE MODE;
-- 显式加排他锁，用于修改等操作，其他事务不能加共享或排他锁
SELECT * FROM orders WHERE order_id = 1 FOR UPDATE;
-- 执行修改操作
UPDATE orders SET order_amount = 120.00 WHERE order_id = 1;
-- 提交事务
COMMIT;


-- 查看 INNODB 行锁争用情况
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS;
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS;


-- 垂直拆分表的示例，将订单表拆分为订单信息表和订单商品表
CREATE TABLE order_info (
    order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    order_date DATE
);

CREATE TABLE order_products (
    order_product_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    order_id INT,
    product_id INT,
    quantity INT,
    FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES order_info(order_id)
);


-- 水平拆分表的示例，假设按年份拆分订单表，这里创建 2025 年的订单表
CREATE TABLE orders_2025 (
    order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    order_date DATE,
    order_amount DECIMAL(10, 2)
);


-- 创建中间表用于统计查询
CREATE TABLE daily_sales_summary (
    summary_date DATE PRIMARY KEY,
    total_sales DECIMAL(10, 2)
);

-- 插入统计数据到中间表
INSERT INTO daily_sales_summary (summary_date, total_sales)
SELECT order_date, SUM(order_amount)
FROM orders
WHERE order_date = '2025-01-01'
GROUP BY order_date;

代码解释：

创建表和插入数据 ：
- CREATE TABLE语句用于创建表，指定表名、列名、数据类型和约束条件（如主键）。
- INSERT INTO语句向表中插入数据。
MYISAM 表锁操作 ：
- LOCK TABLES orders READ; 给 orders 表加读锁，允许多个事务同时读取，但不允许写操作。
- LOCK TABLES orders WRITE; 加写锁，阻塞其他读和写操作，确保独占修改权限。
- UNLOCK TABLES; 释放锁，确保锁在使用后及时释放，以免影响其他事务。
INNODB 行锁操作 ：
- START TRANSACTION; 开启事务，为使用行锁提供事务环境。
- SELECT... LOCK IN SHARE MODE; 对指定行加共享锁，允许多个事务读取，但不允许修改。
- SELECT... FOR UPDATE; 加排他锁，仅允许当前事务修改数据。
- COMMIT; 提交事务，释放锁。
查看 INNODB 行锁争用情况 ：
- SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCKS; 和 SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_LOCK_WAITS; 可查看正在使用的锁和等待锁的信息，帮助诊断锁冲突。
表拆分示例 ：
- 垂直拆分将订单表的不同信息分到不同表，通过外键关联。
- 水平拆分按时间范围将数据分到不同表，如 orders_2025 存储 2025 年的订单。
中间表创建和使用 ：
- CREATE TABLE daily_sales_summary 创建用于存储统计数据的中间表。
- INSERT INTO daily_sales_summary 插入统计数据，从 orders 表中聚合而来，方便后续统计查询。

这些示例涵盖了 MySQL

数据库操作、锁使用、表拆分和中间表创建的基本操作，你可根据具体场景和性能需求灵活运用，同时注意在高并发场景下优化锁使用和表结构，避免性能瓶颈。在使用锁时，确保锁的使用范围和时长合理，避免长时间占用锁影响系统性能。