mysql核心内幕第四章-mysql核心算法

Bitmaps-位图

比特位图可以使用少量的空间而提供大量的信息。
例如，某程序中，我们可能需要8个变量存储一些信息：   
 - Bolean isFemale：是否是女性
 - Bolean isJobless：是否失业
 - Bolean isFat：是否肥胖
 - Bolean isTall：是否高大
 - Bolean isStudent：是否为学生
 - Bolean isGraduate：是否为研究生
 - Bolean isBeijing：是否为北京人
 - Bolean isMarried：是否已婚

如此一来，这8个变量至少占用8个字节。但若采用位图，一个字节足矣。我们采用一个比特位代表true和false值，上面8个变量就可以缩写为01000010，以表示该男性目前处于未婚失业状态，户口所在地为北京，无研究生学历，总共占用一个字节。这样既可以节省空姐，还可以提高处理速度（也可称“位图”为“位映射”）。

MySQL中的mysys目录下的my_bitmap.c文件中包含了各种操作位图的函数：

• 设置和拆除操作（bitmap_init、bitmap_free）
• 设置和清理整个比特位图或某个具体的比特位（bitmap_set_bit、bitmap_fast_test_and_set、bitmap_clear_all、bitmap_set_all）
• 对两个比特位图进行比较操作（bitmap_cmp、bitmap_intersect、bitmap_subtract、bitmap_union）

比特位图的缺陷：

• 系统为位图分配空间的最小单位是字节、即8个比特位。某些情况下我们未必会使用完8*n个比特位，这种情况下造成无法知道位图最后几位是否有意义
• 比特位图的比较操作bitmap_union要操作的两个比特位图必须是等长的
• 整个比特位图包含了大量的有用关键信息，多个县城对同一比特位图变量操作时，要借助互斥锁（Mutex）的帮助。互斥锁可能导致线程串行化

MySQL排序实现

查询语句中的order by和group by 都是很耗时的操作，本节我们将学习到MySQL实现排序功能的背后原理。大致来说，MySQL的排序方式有两种：

• 第一类是使用range、ref、index读写方式。explain的输出range、ref、index是描述对索引列的读取方式。到MySQL5.4版位置，这些方式获得的输出都是按照索引的顺序排列的，所以这类方式读取后，我们就不需要进行排序操作。但是在MySQL6.0及之后的版本中，MyISAM和InnoDB使用多段读取（MRR）的方式。
• 第二类方式，使用filesort排序算法。简单来说，filesort算法就是将一组记录或元祖按照快速排序算法放入到内存缓存，然后这几个内存缓存按照合并算法排序。filesort算法能共使用的内存数由系统参数@@sort_buffer_size控制。若被排序数据大于@@sort_buffer_size，filesort算法会创建一个临时表来存放数据，这样将导致系统性能下降。
  Filesort的数据通常来自于一个表。若数据来自多个表则filesort的做法会略有不同，系统首先将多个表的数据放入到临时表中，然后调用filesort对这个临时表进行操作。

Filesort的工作模式也有两种：

• 直接模式：我们已经将要求排序的数据完全读取，经过排序后的数据就是我们需要的结果
• 指针模式：排序时，数据或临时表以的形式存在。按sort_key排序后，根据rowid找到数据记录，最后读取我们所需要的数据。结果排序后，包含的所有列就是我们需要的列。

注：MySQL一般会使用直接模式，指针模式只有在直接模式不可行时才被采用。那么什么情况下直接模式不可行呢？
当被排序的记录中包含Blob等变长字段时，直接模式是不可行的。不过，explain的输出并没有告诉我们MySQL filesort到底采用直接模式还是指针模式，所以只能手动查看输出结果中是否有Blob等类型。
以下以带order by 或 group by 的 join 操作为例，说明MySQL可能执行排序的三种方法。

方法	Explain的输出
1、使用已排序索引	Explain不会提及任何filesort
2、在表单中使用filesort	using filesort
3、将join结果先放入临时表，然后使用filesort	using temporary, Using filesort

在第一种方法中，表join操作中的第一个表有索引且索引就是order by的某一列，并且order by的其他字段也都包含在其他表中，那么我们采用该算法。
当我们使用的order by列均在join操作的第一个表上时，MySQL可能采用第二种方法排序。这种情况下，MySQL先对第一个表进行排序，然后将排序的表与其他表进行连接。