MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。


本篇博客深入详细地介绍了数据库索引的概念和重要性。内容包含:索引的概念和目标、索引的优点与缺点。此外,博客还深入解析了三种主要的索引结构:B-Tree、B+Tree和Hash,提供了详细的结构解析和优化方法,并通过插图进一步增强了理解。
博客的部分内容专注于对B-Tree和B+Tree的对比,以及MySQL中索引结构的原理和实际应用。对索引结构的一些微妙差异,如MySQL在B+Tree基础上增加指向相邻叶子节点的链表指针,也进行了深入的探讨。
在对索引结构进行详细解析后,博客介绍了几种不同类型的索引(包括聚簇索引和非聚簇索引)及其适用场景。接着,博客介绍了索引语法,SQL性能分析以及索引直接和索引建议。
总的来说,这篇博客提供了一份详尽且全面的索引教程和指南,从基本概念到实践应用,有很高的参考价值。

一、索引概述

索引是帮助 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询算法,这种数据结构就是索引。

优点:

提高数据检索效率,降低数据库的IO成本
通过索引列对数据进行排序,降低数据排序的成本,降低CPU的消耗
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

缺点:

索引列也是要占用空间的
索引大大提高了查询效率,但降低了更新的速度,比如 INSERT、UPDATE、DELETE

二、索引结构

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

三、结构 - B-Tree

B-Tree (多路平衡查找树) 以一棵最大度数(max-degree,指一个节点的子节点个数)为5(5阶)的 b-tree 为例(每个节点最多存储4个key,5个指针)

B-Tree结构

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

演示地址:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BTree.html

四、结构 - B+Tree

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
演示地址:https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BPlusTree.html

与 B-Tree 的区别:
所有的数据都会出现在叶子节点,叶子节点形成一个单向链表

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,增加一个指向相邻叶子节点的链表指针,就形成了带有顺序指针的 B+Tree,提高区间访问的性能。
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

五、结构 - Hash

哈希索引就是采用一定的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。
如果两个(或多个)键值,映射到一个相同的槽位上,他们就产生了hash冲突(也称为hash碰撞),可以通过链表来解决。

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

特点:
Hash索引只能用于对等比较(=、in),不支持范围查询(betwwn、>、<、…)
无法利用索引完成排序操作
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
InnoDB: 具有自适应hash功能,hash索引是存储引擎根据 B+Tree 索引在指定条件下自动构建的

面试题
为什么 InnoDB 存储引擎选择使用 B+Tree 索引结构?
相对于二叉树,层级更少,搜索效率高
对于 B-Tree,无论是叶子节点还是非叶子节点,都会保存数据,这样导致一页中存储的键值减少,指针也跟着减少,要同样保存大量数据,只能增加树的高度,导致性能降低
相对于 Hash 索引,B+Tree 支持范围匹配及排序操作

六、索引分类

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

演示图:
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
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

思考题

  1. 以下 SQL 语句,哪个执行效率高?为什么?

select * from user where id = 10;
select * from user where name = ‘Arm’;
– 备注:id为主键,name字段创建的有索引
答:第一条语句,因为第二条需要回表查询,相当于两个步骤。

  1. InnoDB 主键索引的 B+Tree 高度为多少?

答:假设一行数据大小为1k,一页中可以存储16行这样的数据。InnoDB 的指针占用6个字节的空间,主键假设为bigint,占用字节数为8.
可得公式:n * 8 + (n + 1) * 6 = 16 * 1024,其中 8 表示 bigint 占用的字节数,n 表示当前节点存储的key的数量,(n + 1) 表示指针数量(比key多一个)。算出n约为1170。

如果树的高度为2,那么他能存储的数据量大概为:1171 * 16 = 18736;
如果树的高度为3,那么他能存储的数据量大概为:1171 * 1171 * 16 = 21939856。

另外,如果有成千上万的数据,那么就要考虑分表,涉及运维篇知识。

七、索引语法

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
创建索引:
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name (index_col_name, …);
如果不加 CREATE 后面不加索引类型参数,则创建的是常规索引

查看索引:
SHOW INDEX FROM table_name;

删除索引:
DROP INDEX index_name ON table_name;

1.案例代码

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

代码如下(示例):

-- 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);
-- phone手机号字段的值非空,且唯一,为该字段创建唯一索引
create unique index idx_user_phone on tb_user (phone);
-- 为profession, age, status创建联合索引
create index idx_user_pro_age_stat on tb_user(profession, age, status);
-- 为email建立合适的索引来提升查询效率
create index idx_user_email on tb_user(email);
-- 删除索引
drop index idx_user_email on tb_user;

八、SQL性能分析

1.查看SQl执行频率

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
SHOW GLOBAL STATUS LIKE ‘COM_____’

2.慢查询日志

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

3.PROFILES详情

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
SHOW PROFILES

4.EXPLAIN执行计划

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

九、 索引使用规则

1.最左前缀法则
如果索引关联了多列(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,索引将部分失效(后面的字段索引失效)。

2.联合索引中,出现范围查询(<, >),范围查询右侧的列索引失效。可以用>=或者<=来规避索引失效问题。

3.在索引列上进行运算操作,索引将失效。如:explain select * from tb_user where substring(phone, 10, 2) = ‘15’;

4.字符串类型字段使用时,不加引号,索引将失效。如:explain select * from tb_user where phone = 17799990015;,此处phone的值没有加引号

5.模糊查询中,如果仅仅是尾部模糊匹配,索引不会是失效;如果是头部模糊匹配,索引失效。如:explain select * from tb_user where profession like ‘%工程’;,前后都有 % 也会失效。

6.用 or 分割开的条件,如果 or 其中一个条件的列没有索引,那么涉及的索引都不会被用到。

7.如果 MySQL 评估使用索引比全表更慢,则不使用索引。

十、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。

例如,使用索引:
explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession=“软件工程”;
不使用哪个索引:
explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession=“软件工程”;
必须使用哪个索引:
explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) where profession=“软件工程”;

use 是建议,实际使用哪个索引 MySQL 还会自己权衡运行速度去更改,force就是无论如何都强制使用该索引。

十一、覆盖索引

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql
尽量使用覆盖索引(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找到),减少 select *。

explain 中 extra 字段含义:
using index condition:查找使用了索引,但是需要回表查询数据
using where; using index;:查找使用了索引,但是需要的数据都在索引列中能找到,所以不需要回表查询

如果在聚集索引中直接能找到对应的行,则直接返回行数据,只需要一次查询,哪怕是select *;如果在辅助索引中找聚集索引,如select id, name from xxx where name=‘xxx’;,也只需要通过辅助索引(name)查找到对应的id,返回name和name索引对应的id即可,只需要一次查询;如果是通过辅助索引查找其他字段,则需要回表查询,如select id, name, gender from xxx where name=‘xxx’;
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

所以尽量不要用select *,容易出现回表查询,降低效率,除非有联合索引包含了所有字段

面试题: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’;

解:给username和password字段建立联合索引,则不需要回表查询,直接覆盖索引

十二、前缀索引

当字段类型为字符串(varchar, text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,此时可以只降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(columnn(n));
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。
求选择性公式:

select count(distinct email) / count() from tb_user;
select count(distinct substring(email, 1, 5)) / count(
) from tb_user;
show index 里面的sub_part可以看到接取的长度
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

十三、单列索引&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。

单列索引情况:
explain select id, phone, name from tb_user where phone = ‘17799990010’ and name = ‘韩信’;
这句只会用到phone索引字段

注意事项
多条件联合查询时,MySQL优化器会评估哪个字段的索引效率更高,会选择该索引完成本次查询
MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql

十四、索引设计原则

MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则),MySQL数据库,数据库,mysql,sql文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-831418.html

到了这里,关于MySQL数据库进阶第二篇(索引,SQL性能分析,使用规则)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 【MySQL数据库 | 第十二篇】:约束

    在MySQL中, 约束是一种限制数据表中列值的规定 。保证数据库中的数据正确,有效性和完整性。MySQL中的约束有以下几种: 1. 主键约束(Primary Key Constraint) :主键是用于唯一标识表中每行记录的列。主键约束要求 每个主键列的值都是唯一的,且不能为NULL 。一个表只能有一

    2024年02月08日
    浏览(45)
  • 进阶数据库系列(十二):PostgreSQL 索引技术详解

    前面介绍了 PostgreSQL 数据类型和运算符、常用函数、锁操作、执行计划、视图与触发器、存储过程相关的知识点,今天将为大家介绍 PostgreSQL 索引 相关知识,希望大家能够从中收获多多!如有帮助,请点在看、转发支持一波!!! 索引主要被用来提升数据库性能,不当的使

    2024年02月04日
    浏览(84)
  • SQL Server数据库 -- 索引与视图

    一、索引 聚集索引 非聚集索引 二、视图 三、自定义函数 标量函数 表值函数 四、游标 五、总结 在学习完创建库表、查询等知识点后,为了更加方便优化数据库的存储和内容,我们需要学习一系列的方法例如索引与视图等等,从而使我们更加熟练和使用数据库,突破表面,

    2024年02月14日
    浏览(48)
  • 数据库优化:探索 SQL 中的索引

    推荐:使用 NSDT场景编辑器 助你快速搭建可编辑的3D应用场景 在一本书中搜索特定主题时,我们将首先访问索引页面(该页面位于该书的开头),并找到包含我们感兴趣的主题的页码。现在,想象一下在没有索引页的书中找到特定主题是多么不方便。为此,我们必须搜索书中

    2024年02月14日
    浏览(64)
  • 【数据库概论】第三章 SQL简述、数据定义和索引

    最早在IBM的关系数据库管理系统原型SystemR上实现,后来美国国家标准局(ANSI)批准SQL作为关系数据库语言的美国标准,同年公布了SQL标准文本。近些年来SQL标准的内容越来越丰富和复杂。目前没有任何一个数据库系统能够支持SQL标准的所有概念和特性,同时不少软件厂商对

    2024年02月05日
    浏览(66)
  • GaussDB云数据库SQL应用系列—索引管理

    目录 一、前言 二、注意事项 三、索引创建 1、创建普通索引 2、创建唯一索引 3、创建多字段索引 4、创建部分索引 5、创建表达式索引 四、索引管理 1、查看索引信息 2、删除索引 总结 随着互联网的快速发展,数据量呈现爆炸式增长。如何高效地管理和查询这些数据成为了

    2024年02月09日
    浏览(59)
  • 【MySql】数据库索引

    可以简单理解为一本书的目录信息,是为了提升查找效率而建立的 1、在创建一个主键、唯一键、外键时候,数据库会自动地针对查找字段设置索引; 2、在创建表时侯,使用 index 进行普通索引的声明 3、修改表结构,给指定的字段添加索引 alter table 表名 add index 索引名

    2024年02月03日
    浏览(61)
  • MySQL数据库:索引

            索引是一种特殊的文件,包含着对数据表里所有记录的引用指针。可以对表中的一列或多列创建索引,并指定索引的类型,各类索引有各自的数据结构实现。         相当于是给数据库中的数据建立了一个目录,通过目录可以知道数据所在位置,然后到指定位置

    2023年04月17日
    浏览(74)
  • 【MySQL从删库到跑路 | 基础第二篇】——谈谈SQL中的DML语句

    个人主页:兜里有颗棉花糖 欢迎 点赞👍 收藏✨ 留言✉ 加关注💓本文由 兜里有颗棉花糖 原创 收录于专栏【MySQL学习专栏】🎈 本专栏旨在分享学习MySQL的一点学习心得,欢迎大家在评论区讨论💌 前面我们已经讲解了SQL语句中的DDL语句。今天我们继续来学习SQL的DML语句。

    2024年02月07日
    浏览(49)
  • MySQL数据库唯一索引

    创建索引是指在某个表的一列或多列上建立一个索引,以便提高对表的访问速度。创建索引有3种方式,分别是1.创建表的时候创建索引、2.在已经存在的表上创建索引和使用3.ALTER TABLE语句来创建索引。 本文福利, 莬 费领取Qt开发学习资料包、技术视频,内容包括(C++语言基

    2024年02月08日
    浏览(60)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包