MySQL高级（二）

目录

索引

索引优劣

索引分类

聚簇索引和非聚簇索引

事务

事务特性

隔离级别

事务实现原理

隔离级别实现原理（MVCC）

ReadView

锁机制

Sql优化

索引

为什么要有索引？

索引可以理解为书的目录，通过目录查询效率高。

例如：在数据库中主键默认是添加索引的。

索引是什么？

索引是帮助 mysql 高效获取数据的数据结构，在mysql中使用B+树的

主键：默认添加索引，主键维护在一个B+树中，保存这条记录的物理地址。

索引优劣

优点：

可以提高查询效率（使用B+树），把索引数据加载到内存中），减少IO次数；索引使用B+树结构，是有序的，排序时比较快捷方便，减少CPU消耗。

缺点：

• 索引也是需要空间来存储维护的
• 执行增，删、改操作的时候，需要对索引的结构进行更新

索引分类

主键索引：设置为主键候自动建立索引。

          ALTER TABLE 表名 add PRIMARY KEY 表名(列名);

删除主键索引：

          ALTER TABLE 表名 drop

单值索引/单列索引：一个索引只能包含单个列，一个表可以有多个单列索引。

创建单值索引

      CREATE INDEX 索引名 ON 表名(列名);

删除索引：

        DROP INDEX 索引名

唯一索引：索引列的值必须唯一，允许为null

      CREATE UNIQUE INDEX 索引名 ON 表名(列名);

删除索引：

          DROP INDEX 索引名 ON 表名

组合索引：一个索引包含多个列。

组合索引最左前缀原则： 最左侧索引原则 在使用组合索引时,最左侧的列必须被使用到,否则索引失效。

创建复合索引

         CREATE INDEX 索引名 ON 表名(列 1,列 2...)

删除索引

         DROP INDEX 索引名 ON 表名;

例：

select * from table where a=’’and b=’’ 索引生效
select * from table where b=’’and a=’’ 索引生效
select * from table where a=’’and c=’’ 索引生效
select * from table where b=’’and c=’’ 索引不生效

全文索引：需要模糊查询时，一般索引无效。

CREATE FULLTEXT INDEX 索引名 ON 表名(字段名) WITH PARSER ngram;

SELECT 结构 FROM 表名 WHERE MATCH(列名) AGAINST(搜索词');

查看索引: SHOW INDEX FROM 表名;

索引创建原则

哪些情况下适合添加索引？

• 主键，默认添加唯一索引

• 作为查询条件的列

• 作为外键关联的列

• 排序的列

• 分组的列

哪些情况下不适合建立索引？

• 表记录很少（例如系统参数设置表）

• 不作为查询条件的列

• 增删改较为频繁的表，最好为需要的列来添加

• 数据重复较高的（如性别）

索引的数据结构

mysql使用B+树来存储索引

• B+树是有序的
• 每个结点可以存储多个数据（横向扩展）
• 非叶子节点不存储数据，只存储索引，一个节点中可以存储多个索引
• 所有的数据存储在叶子节点中，每个叶子节点之间有指针指向

mysql使用B+树的原因？

       有序节省排序时间，一个节点存储多个元素，树的高度降低了，叶子节点之间有指针，便于区间范围查询。

聚簇索引和非聚簇索引

聚簇索引：找到了索引就找到了数据（例如innodb引擎，索引和数据在同一文件中，找到索引就可以找到数据，使用主键作为条件查询，使用其他的列进行查询，查询的结果只有自己）

非聚簇索引：找到了索引，还需要回表进行查询（例如myisam引擎中，索引和数据在两个不同的文件中，找到索引，还需要在存储数据的文件中进行查找）

innodb非聚簇：使用其他列作为查询条件，查询结果除了本列之外还有其他的内容，这种情况需要通过该列先找到主键，在通过主键再次回表查询数据。

事务

概述

事务就是一次数据库操作中的若干单元的管理，事务管理的目标是完整性，一次中的若干操作要么都执行成功，要么都失败。

事务特性

ACID（原子性（Atomicity，或称不可 分割性）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation，又称独立性）、持久 性（Durability））

原子性：一个事务的一组操作（一个或多个sql语句），要么都执行成功，要么都不成功。

隔离性

为什么使用隔离性？

    为了保证多个事务在并发执行的过程中，互不影响。

出现问题：脏读、不可重复读、幻读

脏读​​​​​​​

事务A开启事务，查询表数据；

事务B开启事务，向表添加一条数据后，未提交；

事务A再次查询该表，查询到已经添加后的数据。

但是事务B可能会回滚，那么事务A再读到的就是脏数据。

不可重复读

事务A开启事务，查询到一条记录（例如age = 10），

事务B开启事务，修改这一条记录（age = 20）,并提交事务，

事务A再次查询，事务A为修改后的数据（age = 20）。这就是不可重复读

幻读

事务A开启事务，查询到一条记录，

事务B开始开启事务，增加一条记录，提交，

事务A再次查询，查询到两条记录。

注：幻读是数量上的变化

为了出现了这些问题，我们设置了隔离级别，隔离级别一共有四个。

隔离级别

读未提交（read uncommitted）

一个事务可以读到另一个事务还没提交的数据。

描述：事务A开启事务，查询表数据，

事务B开启事务，向表添加一条数据后，未提交

事务A再次查询该表，查询到已经添加后的数据。

但是事务B可能会回滚，那么事务B读到的就是脏数据。

问题：可能会出现脏读，其中还会出现不可重复读，幻读的情况。

读已提交（read committed)）

一个事务只能查询到另一个事务已经提交的数据。

描述：

事务A开启事务，向表插入一条数据，未提交

事务B开启事务，查询该表，未查询到该条记录

事务A提交数据，事务B再次查询，查询到该条记录。

目的：解决了脏读问题

问题：会出现不可重复读和幻读问题。

可重复读（repeatable read MySQL 默认隔离级别）

一个事务开始时读到了一个数据，在事务中继续执行再次读时，读到数据与第一次是一致的。

描述：

事务A开启事务，查询到一条记录，（保存在快照中）

事务B开启事务，修改这条记录，并提交。

事务A再次查询，查询到的是原来的记录。

目的：解决不可重复读问题，

注：mysql在可重复读级别上只在Innodb引擎中不存在幻读问题。

可串行化（serializable）

对表进行操作时，只能是一个一个事务执行，如果有一个事务在执行中，即使是读操作，那么其他事务也必须进行等待。

持久性：事务执行完成后，将执行后的数据持久化的保存到硬盘上，不可回滚。

一致性：在事务执行之前和之后都是为了保持数据库的完整性。

事务设置

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED --读未提交

事务实现原理

redolog 用于保证事务持久性；undolog 则是事务 原子性和隔离性实现的基础。

原子性实现：使用 undo log对事物进行回滚，记录一个相反的操作。执行一个修改操作。后来又回滚了，那么数据需要知道执行前是什么样子的。

比如：在使用insert 操作时，undo log日志就会记录一个相反的操作 delete；在执行 delete 操作时，会同时记录insert操作。这样在事务回滚时，可以借助日志信息进行还原。

隔离性：

持久性实现：mysql对数据操作时，并不是立即将数据写入磁盘，这样io多，效率低。数据又不能一直保持在缓存中，万一服务器宕机，那么数据就不存在了。mysql提供了redolog日志，可以将数据先暂时保持在日志中，记录哪些数据发生了修改，定期将日志数据写到磁盘。

隔离级别实现原理（MVCC）

MVCC 多版本并发控制

目的：mvcc机制是为了提高mysql并发方法性能（读-写，写-读）；

       MVCC 使得数据库读不会对数据加锁，普通的 SELECT 请求不会加锁， 提高了数据库的并发处理能力 。 借助MVCC，数据库可以实现READ COMMITTED，REPEATBLE READ等隔离级别。

       每个事务在对表记录操作时，会将之前的数据保存在undo log 中，表中有两个隐藏列（事务id，版本id）一个保存了行的事务 ID（DB_TRX_ID），一个保存了行的回滚指针（DB_ROLL_PT）。

事务1 第一次插入数据 

事务 2 第一次修改数 

 事务 3 第二次修改数据

ReadView

ReadView中存储一些当前操作的活跃事务对象id，记录当前事务id、最大或最小

当为可重复读时，事务A查询后，事务B进行2次修改后，事务A再查，只能查到当前的数据，不能读到修改后的数据。

关注点是从readView 中判断应该获取版本链中的哪条记录出来

对于看到的读已提交，为什么其他事务提交后，就可以读到最新的版本？

      因为每次读的时候就会产生一个readView ，读到最新的数据，称为当前读。

      对于可重复读，是第一次读取数据时，就会生成readView，这样之后，再次读时，与第一次的版本是一致的，称为快照。

多版本并发控制, 为了读已提交,可重复读提供版本记录,

读已提交：因为每次读的时候读到其他事务提交的最新记录

可重复读：因为读的时候会拍照,在同一个事务中一直从此快照中读

锁机制

按锁的粒度划分

行级锁：一个事务在对某行数据操作（写），其他事务不能对此行进行操作，锁定一行。

优：并发性好

缺：加锁的频率高（开销较大）

mysql中innodb支持行锁（默认为行锁），myisam不支持行锁

表级锁：一个事务在对某表中某行操作时，将某个表锁定了，其他事务不能操作。

优：并发性低

缺：加锁的频率少（开销小）

mysql中innodb和myisam都支持表锁。

间隙锁：对表中数据的某个区间进行加锁（区间锁）

update test set name = '111' where id > 1 and id < 10

排他锁（X）：写锁，实际意义上的加锁，有事务进行写操作，其他事务不能执行。执行增、删、改操作时，自动加锁；查询语句如果有需要，也可以加排他锁。

select * from test where id = 5 for update

共享锁（S）：读锁，添加查询语句，添加共享后，其他事务也可以添加共享锁，但是其他事务就不能添加排他锁了。

select * from test where id = 5 lock in share mode

Sql优化

为什么要对Sql进行优化？

      在数据量增大时，sql的执行效率对程序运行效率的影响逐渐增大，优化sql，可以提高查询效率。

几种优化方案

• 适当添加索引（添加索引的原则）

• 应尽量避免索引失效

• 状态字段/流程（尽量使用整数类型）

• 尽量使用varchar（定长使用char，变长使用varchar）

• 查询结果列出需要的列，不要用 *

• 尽量避免一次性查询过多的数据

• 尽量避免值为null，可以赋给默认值。null是会占空间的，在count统计时，不被统计

索引失效情况：

• 组合索引中，不满足最左前缀原则

• like 模糊查询

• 以 null 为条件作为查询语句

• 例：select id from test where num is null

• 使用or进行条件连接

• 在where 中使用表达式/函数

执行计划

EXPLAIN

sql发送给服务器，在服务器内如何执行，执行流程是怎们样的，先执行谁，有没有用到索引等.....

EXPLAIN 作用 

• 表的读取顺序
• 数据读取操作的操作类型
•  哪些索引可以使用
• 哪些索引被实际使用
• 表之间的引用
• 每张表有多少行被优化器查询

EXPLAIN 使用

使用explain关键字，添加到查询语句的前面，输出sql执行过程的参数。

EXPLAIN SELECT * FROM USER WHERE id = 1

1. id

sql执行顺序

例如有嵌套的子查询

主查询id 1

子查询id 2 表名子查询是先执行

2. select_type

表示查询结构

simple 简单查询

PRIMARY 主查询

SUBQUERY 子查询

3. type

查询性能指标

system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL

system 表中只有一条记录

const 通过索引一次性可以找到

ref 使用了索引 例如姓名,查询出来可能会有多条数据

range 使用了索引 范围查询

index 类型只遍历索引树。

All 全表扫描 索引失效 查询所有数据了

主键自增 B+ 123456789 203423

4. possible_keys

可能用到的索引，key 实际用到的索引