MySQL数据库的索引、事务与存储引擎详解

一、索引

1.1 什么是索引

• 是一个排序的列表，存储着索引值和这个值所对应的物理地址
• 无需对整个表进行扫描，通过物理地址就可以找到所需数据
• 是表中一列或者若干列值排序的方法
• 需要额外的磁盘空间,伴随着表直接存在

1.2 索引的作用

• 数据库利用各种快速定位技术，能够大大加快查询速率
• 当表很大或查询涉及到多个表时，可以成千上万倍地提高查询速度
• 可以降低数据库的IO成本，并且还可以降低数据库的排序成本， IO：输入（写入、更改数据），输出（读取数据）
• 通过创建唯一性索引保证数据表数据的唯一性
• 可以加快表与表之间的连接
• 在使用分组和排序时，可大大减少分组和排序时间

1.3 创建索引的原则

1、表的主键、外键必须有索引
2、数据量超过300行的表应该有索引
3、经常与其他表进行连接的表，在连接字段上应该建立索引
4、唯一性太差的字段不适合建立索引
5、更新太频繁地字段不适合创建索引
6、经常出现在 Where子句中的字段，特别是大表的字段，应该建立索引
7、索引应该建在选择性高的字段上
8、索引应该建在小字段上，对于大的文本字段甚至超长字段，不要建索引

1.4 索引的类型和举例

1、普通索引
最基本的索引类型，没有唯一性之类的限制

创建普通索引的方式：
直接创建：

mysql> create index index_id on info(id);  #info是表名，id是表中的字段
mysql> show index from info;
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| info  |          0 | PRIMARY  |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_id |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)

修改表结构的方式添加索引：

mysql> use student
mysql> alter table info add index index_name(name);
mysql> show index from info;
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name   | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| info  |          0 | PRIMARY    |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_id   |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_name |            1 | name        | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
3 rows in set (0.00 sec)

创建表时创建：

create table hobby(id int(2) not null primary key, con varchar(20), index index_id (id));
mysql> show index from hobby;
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| hobby |          0 | PRIMARY  |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| hobby |          1 | index_id |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)

2、唯一性索引
与普通索引的区别是索引列的所有值只能出现一次，即必须唯一
创建唯一索引的方式
直接创建

mysql> create unique index index_id on zf(id); #zf表名，id表中字段
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
mysql> show index from zf;
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| zf    |          0 | index_id |            1 | id          | A         |           2 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
1 row in set (0.00 sec)

创建表时创建

mysql> create table text(id int(2) not null,name varchar(20),unique index index_id(id));
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
mysql> show index from text;
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| text  |          0 | index_id |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
1 row in set (0.00 sec)

修改表的方式添加索引

mysql> alter table text add unique index index_name(name);
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
mysql> show index from text;
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name   | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| text  |          0 | index_id   |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| text  |          0 | index_name |            1 | name        | A         |           0 |     NULL | NULL   | YES  | BTREE      |         |               |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)

3、主键索引
是一种特殊的唯一索引，指定为primary key，一个表只能有一个主键，与唯一索引的区别是不允许有空值（非空且唯一）
创建主键索引的方式
创建表时创建

mysql> create table test1(id int(2) not null primary key,name char(20));
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)\
#或者#
mysql> create table test2(id int(2) not null,name char(20),primary key(id));
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

修改表时创建

mysql> create table test3(id int(2) not null,name char(20));
mysql> alter table test3 add primary key(id);

4、组合索引（单列索引与多列索引）
可以是单列上创建的索引，也可以是在多列上创建的索引，遵循最左原则，从左往右依次执行。

mysql> create table test4(id int(2) not null,name char(20),index index_test4(id,name));
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
mysql> show index from test4;
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name    | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| test4 |          1 | index_test4 |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| test4 |          1 | index_test4 |            2 | name        | A         |           0 |     NULL | NULL   | YES  | BTREE      |         |               |
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)

5、全文索引
创建表时创建全文索引(必须为字符型字段)

mysql> create table test5(id int(2) not null,name char(20),fulltext(name));
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)
mysql> show index from test5;
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| test5 |          1 | name     |            1 | name        | NULL      |           0 |     NULL | NULL   | YES  | FULLTEXT   |         |               |
+-------+------------+----------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
1 row in set (0.00 sec)

在已有的表添加全文索引

mysql> create fulltext index index_name on test4(name);
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.05 sec)
mysql> show index from test4;
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name    | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| test4 |          1 | index_test4 |            1 | id          | A         |           0 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| test4 |          1 | index_test4 |            2 | name        | A         |           0 |     NULL | NULL   | YES  | BTREE      |         |               |
| test4 |          1 | index_name  |            1 | name        | NULL      |           0 |     NULL | NULL   | YES  | FULLTEXT   |         |               |
+-------+------------+-------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
3 rows in set (0.00 sec)

修改表的方式添加全文索引

mysql> alter table info add fulltext index_city(address);

mysql> show index from info;
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table | Non_unique | Key_name   | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| info  |          0 | PRIMARY    |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_id   |            1 | id          | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_name |            1 | name        | A         |           5 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| info  |          1 | index_city |            1 | address     | NULL      |           5 |     NULL | NULL   | YES  | FULLTEXT   |         |               |
+-------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
4 rows in set (0.00 sec)

1.5 删除索引

方法一：drop

mysql> drop index index_city on info;
#drop index 索引名 on 表名;

方法二：alter

mysql> alter table info drop index index_name;
#alter table 表名 drop index 索引名

二、事务

2.1 什么是事务

• 事务是一种机制、一个操作序列，包含了一组数据库操作命令，并且把所有的命令作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这一组数据库命令要么都执行，要么都不执行
• 事务是一个不可分割的工作逻辑单元，在数据库系统上执行并发操作时，事务是最小的控制单元
• 适用于多用户同时操作的数据库系统的场景，如银行、保险公司及证券交易系统等等
• 通过事务的整体性以保证数据的一致性
• 如果事务成功了一部分，一部分未成功，则执行回滚，回到事务的起点，重新开始操作

2.2 事务的ACID特点

• 原子性（Atomicity）
  事务是一个完整的操作，事务的各元素是不可分的
  事务中的所有元素必须作为一个整体提交或回滚
  如果事务中的任何元素失败，则整个事务将失败
• 一致性（Consistency）
  当事务完成时，数据必须处于一致状态
  在事务开始前，数据库中存储的数据处于一致状态
  在正在进行的事务中，数据可能处于不一致的状态
  当事务成功完成时，数据必须再回到已知的一致状态
• 隔离性（Isolation）
  对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的，表明事务必须是独立的，它不应以任何方式依赖于或影响其他事务
  修改数据的事务可在另一个使用相同数据的事务开始之前访问这些数据，或者在另一个使用相同数据的事务结束之后访问这些数据
• 持久性
  指不管系统是否发生故障，事务处理的结果都是永久的
  一旦事务被提交，事务的效果会被永久地保留在数据库中

2.3 事务控制语句

MySQL事务默认是自动提交的，当SQL语句提交时事务便自动提交。

事务控制语句：
begin #事务的开始
commit #提交事务
rollback #回滚
savepoint 存档点名称 #存档点
release savepoint 存档点名称 #删除存档点
rollback to 存档点名称 #回滚到某个存档点
set transaction #设置事务

2.4 事务的控制方法

事务处理命令控制事务
begin：开始一个事务
commit：提交一个事务
rollback：回滚一个事务

使用set命令进行控制
set autocommit=0：禁止自动提交
set autocommit=1：开启自动提交（默认）

2.5 事务的操作举例

创建的数据表存储引擎必须是innodb，才支持事务（5.7版本默认就是innodb）。

mysql> insert into zf values(5,'zhaoxue','无锡');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> savepoint a;  #建立存档点a
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from zf;
+----+----------+---------+
| id | name     | address |
+----+----------+---------+
|  1 | lisi     | 苏州    |
|  3 | wangwu   | 北京    |
|  4 | yangyang | 杭州    |
|  5 | zhaoxue  | 无锡    |
+----+----------+---------+
4 rows in set (0.01 sec)

mysql> insert into zf values(6,'zhuling','扬州');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> savepoint b;  #建立存档点b
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from zf;
+----+----------+---------+
| id | name     | address |
+----+----------+---------+
|  1 | lisi     | 苏州    |
|  3 | wangwu   | 北京    |
|  4 | yangyang | 杭州    |
|  5 | zhaoxue  | 无锡    |
|  6 | zhuling  | 扬州    |
+----+----------+---------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql> insert into zf values(7,'zhuli','南京');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> rollback to b;  #回滚到存档点b的状态
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from zf;
+----+----------+---------+
| id | name     | address |
+----+----------+---------+
|  1 | lisi     | 苏州    |
|  3 | wangwu   | 北京    |
|  4 | yangyang | 杭州    |
|  5 | zhaoxue  | 无锡    |
|  6 | zhuling  | 扬州    |
+----+----------+---------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql> rollback to a;   #回滚到存档点a的状态
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select * from zf;
+----+----------+---------+
| id | name     | address |
+----+----------+---------+
|  1 | lisi     | 苏州    |
|  3 | wangwu   | 北京    |
|  4 | yangyang | 杭州    |
|  5 | zhaoxue  | 无锡    |
+----+----------+---------+
4 rows in set (0.00 sec)

mysql> rollback to b;
ERROR 1305 (42000): SAVEPOINT b does not exist
#存档点b已经不存在，因为现在在a的状态
mysql> commit；

无法向后回滚，只能向前滚

三、存储引擎

3.1 什么是存储引擎

• MySQL中的数据用各种不同的技术存储在文件中，每一种技术都使用不同的存储机制、索引技巧、锁定水平并最终提供不同的功能和能力，这些不同的技术以及配套的功能在 MySQL中称为存储引擎。
• 存储引擎就是 MySQL将数据存储在文件系统中的存储方式或者存储格式

两种引擎：
MyISAM、 InnoDB（innodb支持事务，myisam不支持事务）

3.2 存储引擎的作用和工作原理

• MySQL存储引擎是 MySQL数据库服务器中的组件，负责为数据库执行实际的数据I/O操作

• 使用特殊存储引擎的主要优点之一在于：
  仅需提供特殊应用所需的特性；
  数据库中的系统开销较小；
  具有更有效和更高的数据库性能。

• MySQL系统中，存储引擎处于文件系统之上，在数据保存到数据文件之前会传输到存储引擎，之后按照各个存储引擎的存储格式进行存储

3.3 myisam引擎的特点和适用场景

特点：

• MyISAM不支持事务，也不支持外键

• 访问速度快

• 对事务完整性没有要求

• MyISAM在磁盘.上存储成三个文件
  ●.frm文件存储表定义
  ●数据文件的扩展名为.MYD (MYData)
  ●索引文件的扩展名是.MYI (MYIndex)

• 表级锁定形式，数据在更新时锁定整个表

• 数据库在读写过程中相互阻塞 会在数据写入的过程阻塞用户数据的读取 也会在数据读取的过程中阻塞用户的数据写入

• 数据单独写入或读取，速度过程较快且占用资源相对

• MyIAM支持的存储格式
  ●静态表
  ●动态表
  ●压缩表

适用场景：

• 公司业务不需要事务的支持
• 单方面读取或写入数据比较多的业务
• MyISAM存储引擎数据读写都比较频繁场景不适合
• 使用读写并发访问相对较低的业务
• 数据修改相对较少的业务
• 对数据业务-致性要求不是非常高的业务
• 服务器硬件资源相对比较差

3.4 innodb引擎的特点和适用场景

特点：

• 支持4个事务隔离级别
• 行级（读写分离）锁定，但是全表扫描仍然会是表级锁定
• 读写阻塞与事务隔离级别相关
• 具有非常高效的缓存特性：能缓存索引，也能缓存数据
• 表与主键以簇的方式存储
• 支持外键约束，5.5以前不支持全文索引，5.5版本以后支持全文索引
• 对硬件资源要求还是比较高的场合

适用场景：

• 业务需要事务的支持

• 行级锁定对高并发有很好的适应能力，但需确保查询是通过索引来完成

• 业务数据更新较为频繁的场景
  如：论坛、微博等

• 业务数据一致性要求较高
  如：银行业务

• 硬件设备内存较大（因为事务都先放内存），利用innodb较好的缓存能力来提高内存利用率，减少磁盘IO的压力

3.5 企业选择存储引擎依据

• 需要考虑每个存储引擎提供的核心功能及应用场景

• 支持的字段和数据类型
  所有引擎都支持通用的数据类型，但不是所有的引擎都支持其它的字段类型,如二进制对象

• 锁定类型:不同的存储引擎支持下同级别的锁定
  表锁定
  行锁定
  索引的支持

• 建立索引在搜索和恢复数据库中的数据时能显著提高性能
  不同的存储弓|擎提供不同的制作索引|的技术
  有些存储引擎根本不支持索引

• 事务处理的支持
  提高在向表中更新和插入信息期间的可靠性
  可根据企业业务是否要支持事务选择存储引擎

3.6 如何修改存储引擎

方法一：
查看当前库中表的引擎

mysql> alter table test engine=myisam;
# alter table 表名 engine=引擎；

查看修改结果

方法二：之后创建的所有数据库都会是这个引擎
修改my.cnf，指定默认存储引擎并重启服务
在[mysqld]下面添加default-storage-engine=InnoDB

方法三：
创建表时指定存储引擎
create table 表名（字段）engine=引擎

mysql> create table test6(id int(2),name char(20)) engine=myisam;

查看结果

方法四（5.7版本不支持）：
Mysql_convert_table_format转化存储引擎
Mysql_convert_table_format --user=root --password=密码
–sock=/tmp/mysql.sock-engine=引擎 库名 表名