mysql进阶篇之索引(二)

二、索引

1、索引概述

介绍
索引是帮助MySQL高效获取数据的数据结构（有序）。在数据之外。数据库系统害维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构一某种方式引用（指向）数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这些数据结构就是索引。

优缺点

2、索引结构

mysql的索引是在存储引擎层实现的，不同的存储引擎有不同的结构，主要有：

索引 结构	描述
B+Tree索引	最常见的索引类型，大部分引擎都支持B+树索引
Hash索引	底层数据结构是用hash表实现的，只有精确匹配索引列的查询才有效，不支持范围查询
R-tree（空间索引）	空间索引是myisam引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用很少
Full-text（全文索引）	是一种通过建立倒排索引，快速匹配文档的方式。类似于Lucene,Solr,ES

索引	InnoDB	MyISAM	Memory
B+tree索引	支持	支持	支持
Hash索引	不支持	不支持	支持
R-tree索引	不支持	支持	不支持
Full-text	5.6版本之后支持	支持	不支持

1、B+Tree索引

1、二叉树

2、B-Tree

5阶 4个key 5个指针 够5个key 中间key向上提取分裂

3、B+Tree

相对于B-Tree区别：
1、所有的数据都会出现在叶子节点
2、叶子节点形成一个单向链表

MySQL索引数据结构相对经典的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

2、Hash索引

概念含义
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。
如果两个或者多个键值，映射到一个相应的槽位上，他们就产生了hash冲突（hash碰撞），可以通过链表（HashMap）解决。

特点
1、hash索引只能用于对等比较（=，in），不能范围查询（between，< ，>）
2、无法利用索引完成排序操作（因为是无序的）
3、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

存储引擎支持
在MySQL中，支持hash索引的是memory引擎，而innodb具有自适应hash功能（根据SQL自动将B+Tree转换为hash索引），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。

问题

3、索引分类

分类	含义	特点	关键字
主键索引	针对于表中主键创建的索引	默认自动创建，只能有一个	PRIMARY
唯一索引	避免同一个表中某数据列中的值重复	可以有多个	UNIQUE
常规索引	快速定位特定数据	可以有多个
全文索引	全文索引查找的是文本中的关键词，而不是比较索引中的值	可以有多个	FULLTEXT

在innodb存储引擎中，根据索引的存储形式，又可以分为以下两种：

分类	含义	特点
聚集索引(Clustered Index)	将数据存储与索引放到了一块，索引结构的叶子节点保存了行数据	必须有，而且只有一个
二级（非聚集）索引(Secondary Index)	将数据与索引分开存储，索引结构的叶子节点关联的是对应的主键	可以存在多个

聚集索引选取规则：
1、如果存在主键，主键索引就是聚集索引
2、如果不存在主键，将使用第一个唯一索引作为聚集索引
3、如果没有主键也没有唯一索引，innodb会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引

id是主键 针对id的就是聚集索引 而叶子节点存的id对应的是一整行数据
name是非聚集索引，叶子节点存的name值对应的那那一会的主键id
**eg:**select * from user where name=‘Arm’;
会拿name值去非聚集索引拿到对应的id 因为查询是所有 所以再去聚集索引中找到id对应的整行数据 先查询非聚集索引在查询聚集索引的过程称之为回表查询

问题

如果上亿数据考虑分库分表

4、索引语法

创建索引
create UNIQUE/FULLTEXT index index_name on 表名 (列,…) 不指定UNIQUE就是普通索引
查看索引
show index from 表名
删除索引
drop index index_name on 表名

5、SQL性能分析

1、SQL执行频率

使用show global status like 'Com_______'查看增删改查的频率
只看这四列即可

2、慢查询日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数（long_query_time,默认10秒）的所有SQL语句的日志
MySQL的慢查询日志默认关闭，需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置一下信息：
查看慢查询日志是否开启：
show variables like ‘slow_query_log’

#开启MySQL慢日志查询开关
slow_query_log=1

#设置慢日志的时间为2秒（默认10秒），SQL语句执行超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志
long_query_time=2

配置完成后重启mysql(systemctl restart mysqld)：查看慢日志文件中记录的信息/var/lib/mysql/localhost-slow.log

3、profile详情

show profiles能够在做SQL优化是帮助我们了解时间都消耗在哪里。通过have_profiling参数，能够看到当前MySQL是否支持profile操作:
select @@have_profiling

select @@profiling

默认profiling是关闭的，可以通过set在session/global级别开启profiling：set profiling = 1；
show profiles

#查看每条SQL耗时情况

#查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况
show profile for query 10
#查看指定query_id的SQL语句CPU的使用情况
show profile cpu for query 10

4、explain执行计划

explain 或者 desc命令获取MySQL如何执行select的信息，包括在select语句执行过程中表如何连接和连接顺序。

explain select * from 表名

6、索引使用

验证索引效率
在未建立索引之前，执行SQL语句，查看SQL的耗时
针对字段建立索引后：然后再次执行SQL，查看耗时

最左前缀法则
如果索引有多列（联合索引），要遵循最左前缀法则。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。如果跳过某一列，索引将部分失效（后面的字段索引失效）。

范围查询
联合索引中，出现范围（<,>查询），范围查询右侧的列索引失效
允许的情况下，尽量使用>=

索引列运算
不要再索引列上进行运算操作，否则索引失效

字符串不加引号
字符串类型字段使用时，不加单引号，索引失效

模糊查询
如果仅仅是尾部模糊查询，索引不会失效。如果是头部模糊匹配，索引失效。

or连接条件
用or分割开的条件，如果or前的条件中有索引，后边列没有索引，那么涉及的索引都不会被用到，只有两边的列都有索引才会生效。

数据分布影响
如果MySQL评估使用索引比全表更慢，则不适用索引
例子：如果有10条数据 查询条件返回8条就不用 如果返回4个就用 返回数量较少的时候会走索引。

SQL提示
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。

覆盖索引
尽量使用覆盖索引（查询使用了索引，并且需要返回的列，在索引中已经全部能够找到），减少select *。

小贴士：
如果extra出现了：
using Index condision：查询使用了索引，但是需要回表查询数据
using where;using index：查询使用了索引，但是需要的数据都在索引列中能找到，索引不需要回表查询数据。

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。此时可以只将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_xxx on 表名（column(n)）; n是字符串前边几位数
前缀长度：

可以根据索引的选择性来决定，儿选择性是指不重复的索引值（基数）喝数据表的记录总数的比值，索引选择性越高查询效率越高，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。

单列索引与联合索引
单列索引：即一个索引只包含单个列
联合索引：即一个索引有多个列
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
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

7、索引设计原则

1、针对于数据量较大（百万基本以上），且查询比较频繁的表建立索引
2、针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索引
3、尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高
4、如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引
5、尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率
6、要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引的代价也就越大，会影响增删改的效率
7、如果索引列不能存储NULL值，请在创建表示使用NOT NULL约束，当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引做有效的用于查询

索引详情