【数据库】Mysql索引、事务与存储引擎

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一、索引介绍

1. 索引的概念

  索引是一个排序的列表，在这个列表中存储着索引的值和包含这个值的数据所在行的物理地址（类似于c语言的链表通过指针指向数据记录的内存地址)。使用索引后可以不用扫描全表来定位某行的数据，而是先通过索引表找到该行数据对应的物理地址然后访问相应的数据，因此能加快数据库的查询速度。索引是表中一列或者若干列值排序的方法。

  简单来说索引就好比是一本书的目录，可以根据目录中的页码快速找到所需的内容。建立索引的目的是加快对表中记录的查找或排序。

2. 索引的作用与副作用

2.1 索引的作用

• 设置了合适的索引之后，数据库利用各种快速定位技术，能够大大加快查询速度，这是创建索引的最主要的原因。
• 当表很大或查询涉及到多个表时，使用索引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，并且索引还可以降低数据库的排序成本。
• 通过创建唯一性索引，可以保证数据表中每一行数据的唯一性。
• 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的时间。
• 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。

总结：索引的作用其实就是加快表的查询速度，同时对表的字段进行排序。

2.2 索引的副作用

  索引需要占用额外的磁盘空间。对于 MyISAM 引擎而言，索引文件和数据文件是分离的，索引文件用于保存数据记录的地址。而 InnoDB 引擎的表数据文件本身就是索引文件。

  更新一个包含索引的表需要比更新一个没有索引的表花费更多的时间，这是由于索引本身也需要更新。因此，理想的做法是仅仅在常常被搜索的列（以及表）上面创建索引。

2.3 如何实现索引

  没有索引的情况下，要查询某行数据，需要先扫描全表来定位某行数据。

  有索引后会通过查找条件的字段值找到其索引对应的行数据的物理地址，然后根据物理地址访问相应的数据。

3. 创建索引的原则依据

	索引虽可以提升数据库查询的速度，但并不是任何情况下都适合创建索引。因为索引本身会消耗系统资源。
	在有索引的情况下，数据库会先进行索引查询，然后定位到具体的数据行，如果索引使用不当，反而会增加数据库的负担。

• 表的主键、外键必须有索引。因为主键具有唯一性，外键关联的是主表的主键，查询时可以快速定位。
• 记录数超过300行的表应该有索引。如果没有索引，每次查询都需要把表遍历一遍，会严重影响数据库的性能。
• 经常与其他表进行连接的表，在连接字段上应该建立索引。
• 唯一性太差的字段不适合建立索引（有重复值的字段），会降低效率。
• 更新太频繁地字段不适合创建索引。
• 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。
• 在经常进行GROUP BY（分组）、ORDER BY（排序）的字段上建立索引。
• 索引应该建在选择性高的字段上（重复率较小的字段）。
• 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。由于索引需要表来记录索引的字段，如果存储大文本字段，会占用更多的资源，降低效率。

4. 索引的分类和创建

mysql -u root -p

create database CLASS;
use CLASS;
create table member (id int(10),name varchar(10),cardid varchar(18),phone varchar(11),address varchar(50),remark text);
desc member;

insert into member values (1,'zhangsan','123','111111','nanjing','this is vip');
insert into member values (4,'lisi','1234','444444','nanjing','this is normal');
insert into member values (2,'wangwu','12345','222222','benjing','this is normal');
insert into member values (5,'zhaoliu','123456','555555','nanjing','this is vip');
insert into member values (3,'qianqi','1234567','333333','shanghai','this is vip');
select * from member;

4.1 普通索引

最基本的索引类型，没有唯一性之类的限制。

直接创建索引

CREATE INDEX 索引名 ON 表名 (列名[(length)]);

例如
create index phone_index on member (phone);
select phone from member;
show create table member;

注意：

• (列名(length))：length是可选项。如果忽略 length 的值，则使用整个列的值作为索引。如果指定使用列前的 length 个字符来创建索引，这样有利于减小索引文件的大小。在不损失精准性的情况下，长度越短越好。
• 索引名建议以“_index”结尾。

修改表方式创建

ALTER TABLE 表名 ADD INDEX 索引名 (列名);

例如
alter table member add index id_index (id);
select id from member;

创建表的时指定索引

CREATE TABLE 表名 ( 字段1 数据类型,字段2 数据类型[,...],INDEX 索引名 (列名));

例如
create table test(id int(4) not null,name varchar(10) not null,cardid varchar(18) not null,index id_index (id));
show create table test;

4.2 唯一索引

与普通索引类似，但区别是唯一索引列的每个值都唯一。

唯一索引允许有空值（注意和主键不同）。如果是用组合索引创建，则列值的组合必须唯一。添加唯一键将自动创建唯一索引。

直接创建唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX 索引名 ON 表名(列名);

例如
select * from member;
create unique index address_index on member (address);
create unique index name_index on member (name);
show create table member;

修改表方式创建

ALTER TABLE 表名 ADD UNIQUE 索引名 (列名);

例如
alter table member add unique cardid_index (cardid);
show create table member;

创建表的时候指定

CREATE TABLE 表名 (字段1 数据类型,字段2 数据类型[,...],UNIQUE 索引名 (列名));

例如
create table amd2 (id int,name varchar(20),unique id_index (id));
show create table amd2;

4.3 主键索引

是一种特殊的唯一索引，必须指定为 “PRIMARY KEY”。

一个表只能有一个主键，不允许有空值。 添加主键将自动创建主键索引。

创建表的时指定

CREATE TABLE 表名 ([...],PRIMARY KEY (列名));

例如
create table test1 (id int primary key,name varchar(20));
create table test2 (id int,name varchar(20),primary key (id));
show create table test1;
show create table test2;

修改表方式创建

ALTER TABLE 表名 ADD PRIMARY KEY (列名); 

4.4 组合索引

可以是单列上创建的索引，也可以是在多列上创建的索引。

CREATE TABLE 表名 (列名1 数据类型,列名2 数据类型,列名3 数据类型,INDEX 索引名 (列名1,列名2,列名3));
select * from 表名 where 列名1='...' AND 列名2='...' AND 列名3='...';

例如
create table amd1 (id int not null,name varchar(20),cardid varchar(20),index index_amd (id,name));
show create table amd1;
insert into amd1 values(1,'zhangsan','123123');
select * from amd1 where name='zhangsan' and id=1;

4.5 全文索引（FULLTEXT）

适合在进行模糊查询的时候使用，可用于在一篇文章中检索文本信息。

在 MySQL5.6 版本以前FULLTEXT 索引仅可用于 MyISAM 引擎，在 5.6 版本之后 innodb 引擎也支持 FULLTEXT 索引。

全文索引可以在 CHAR、VARCHAR 或者 TEXT 类型的列上创建。每个表只允许有一个全文索引。

直接创建索引

CREATE FULLTEXT INDEX 索引名 ON 表名 (列名);

例如
select * from member;
create fulltext index remark_index on member (remark);

修改表方式创建

ALTER TABLE 表名 ADD FULLTEXT 索引名 (列名);

例如
alter table member add fulltext index remark (remark);
show create table member;

创建表的时指定索引

CREATE TABLE 表名 (字段1 数据类型[,...],FULLTEXT 索引名 (列名));

create table test3 (id int(4),name varchar(20),fulltxt name_index(name));

数据类型可以为 CHAR、VARCHAR 或者 TEXT。

使用全文索引查询

SELECT * FROM 表名 WHERE MATCH(列名) AGAINST('查询内容');

例如
select * from member where match(remark) against('this is vip');

5. 查看索引

show index from 表名;
show index from 表名\G; 		#竖向显示表索引信息
show keys from 表名;
show keys from 表名\G;

各字段的含义如下

字段	含义
Table	表的名称
Non_unique	如果索引不能包括重复词，则为 0；如果可以，则为 1。
Key_name	索引的名称。
Seq_in_index	索引中的列序号，从 1 开始。
Column_name	列名称。
Collation	列以什么方式存储在索引中。在 MySQL 中，有值 A（升序）或 NULL（无分类）。
Cardinality	索引中唯一值数目的估计值。
Sub_part	如果列只是被部分地编入索引，则为被编入索引的字符的数目。如果整列被编入索引，则为 NULL。
Packed	指示关键字如何被压缩。如果没有被压缩，则为 NULL。
Null	如果列含有 NULL，则含有 YES。如果没有，则该列含有 NO。
Index_type	用过的索引方法（BTREE， FULLTEXT， HASH， RTREE）。
Comment	备注。

6. 删除索引

6.1 直接删除索引

DROP INDEX 索引名 ON 表名;

例如
drop index name_index on member;
show create table member;

6.2 修改表方式删除索引

ALTER TABLE 表名 DROP INDEX 索引名;

例如
alter table member drop index id_index;
show index from member;

6.2 删除主键索引

ALTER TABLE 表名 DROP PRIMARY KEY;

例如
show index from test2;
alter table test2 drop primary key;
show index from test2;

7. 分析是否使用索引

EXPLAIN 来分析和优化，explain 显示了 MySQL 如何使用索引来处理 select 语句以及连接表。

explain 的相关参数：

参数	含义
possible_keys	显示可能应用在这张表中的索引。
key	实际使用的索引。如果为 NULL，则没有使用索引。
key_len	使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好。
ref	显示索引的哪一列被使用了，如果可能，则是一个常数。
Extra	关于 MySQL 如何解析查询的额外信息。

explain select语句  		#可以用户分析select查询语句，看key字段，确定是否使用了索引或索引使用是否正确

二、事务介绍

1. MySQL 事务的概念

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（增删改），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。事务是通过事务的整体性以保证数据的一致性。事务能够提高在向表中更新和插入信息期间的可靠性。

事务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。

总的来说所谓事务，它是一个操作序列，这些操作（增删改）要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位。

2. 事务的ACID特点

ACID，是指在可靠数据库管理系统（DBMS）中，事务(transaction)应该具有的四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。这是可靠数据库所应具备的几个特性。

2.1 原子性

指事务是一个不可再分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

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。

2.2 一致性

指在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性约束没有被破坏。

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，数据必须再次回到已知的一致状态。

2.3 隔离性

指在并发环境中，当不同的事务同时操纵相同的数据时，每个事务都有各自的完整数据空间。

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。

也就说并发访问数据库时，一个用户的事务不被其他事务所干扰，各并发事务之间数据库是独立的。

2.4 持久性

在事务完成以后，该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中，并不会被回滚。

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。

2.5 事务之间的相互影响

在多个事务并发操作同意给表数据时，不同的隔离级别可能会出现的一致性问题：

• 脏读：一个事务读取了另一个事务未提交的数据，而这个数据是有可能回滚的。
• 不可重复读：一个事务内两个相同的查询却返回了不同数据。这是由于查询时系统中其他事务修改的提交而引起的。
• 幻读：在一个事务里的两次查询会看到数据不一致的情况（可能是发现之前没有的数据），这种情况可能因为两次查询过程中间有其它事务插入了新的数据并己提交。
• 丢失更新：一个事务修改数据并提交可能会覆盖另一个事务修改和提交的数据。

隔离级别

级别	含义	脏读取	不可重复读	幻像读
未提交读：Read Uncommitted （RU）	允许脏读，即允许一个事务可以看到其他事务未提交的修改。	允许	允许	允许
提交读：Read Committed（RC）	允许一个事务只能看到其他事务已经提交的修改，未提交的修改是不可见的。	不允许	允许	允许
重读读取：Repeatable Read（RR）	mysql默认的隔离级别，确保如果在一个事务中执行两次相同的SELECT语句，都能得到相同的结果，不管其他事务是否提交这些修改	不允许	不允许	对 InnoDB 不允许，对有条件的允许
串行读：Serializable	完全串行化的读，将一个事务与其他事务完全地隔凶。每次读都需要获得表级共享锁，读写相互都会阻案。会降低数据库的效率。	不允许	不允许	不允许

三、存储引擎介绍

总结

1. 创建索引的依据

• 表中的记录行数较多时，一般超过300行的表建议要有索引。
• 表中的主键字段、外键字段、多表连接时使用的字段、唯一性较好的字段、不经常更新的字段、经常出现在（where、group by、order by）子语句的字段、小字段创建索引。
• 不建议在唯一性交叉的字段、更新太频繁的字段、大文本字段上创建索引。

2. 索引类型

  普通索引、唯一索引、主键索引、组合索引、全文索引

3. 事务的ACID特点

  原子性、一致性、 隔离性、持久性