一、MySQL的索引

索引是通过某种算法，构建出一个数据模型，用于快速找出在某个列中有一特定值的行，不使用索引，MySQL必须从第一条记录开始读完整个表，直到找出相关的行，表越大，查询数据所花费的时间就越多，如果表中查询的列有一个索引，MySQL能够快速到达一个位置去搜索数据文件，而不必查看所有数据，那么将会节省很大一部分时间。

索引的优点：

大大加快数据的查询速度
使用分组和排序进行数据查询时，可以显著减少查询时分组和排序的时间
创建唯一索引，能够保证数据库表中每一行数据的唯一性
在实现数据的参考完整性方面，可以加速表和表之间的连接

索引的缺点

创建索引和维护索引需要消耗时间，并且随着数据量的增加，时间也会增加
索引需要占据磁盘空间
对数据表中的数据进行增加，修改，删除时，索引也要动态的维护，降低了维护的速度

创建索引的原则

更新频繁的列不应设置索引
数据量小的表不要使用索引
重复数据多的字段不应设为索引，一般来说：重复的数据超过百分之15就不该建索引
首先应该考虑对where 和 order by 涉及的列上建立索引

1.1 索引的分类

索引是存储引擎用来快速查找记录的一种数据结构，按照实现的方式类分，主要有Hash索引和B+Tree索引

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按照功能划分，索引划为以下分类:

单列索引：一个索引只包含单个列，但一个表中可以有多个单列索引;
- 普通索引：MySQL中基本索引类型，没有什么限制，允许在定义索引的列中插入重复值和空值，纯粹为了查询数据更快一点。
- 唯一索引：唯一索引与前面的普通索引类似，不同的就是：索引列的值必须唯一，但允许有空值。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一。它有以下几种创建方式：
- 主键索引：每张表一般都会有自己的主键，当我们在创建表时，MySQL会自动在主键列上建立一个索引，这就是主键索引。主键是具有唯一性并且不允许为NULL，所以他是一种特殊的唯一索引。
组合索引：组合索引也叫复合索引，指的是我们在建立索引的时候使用多个字段，例如同时使用身份证和手机号建立索引，同样的可以建立为普通索引或者是唯一索引。复合索引的使用复合最左原则。
全文索引：全文索引主要用来查找文本中的关键字，而不是直接与索引中的值相比较，它更像是一个搜索引擎，基于相似度的查询，而不是简单的where语句的参数匹配。
空间索引：空间索引是对空间数据类型的字段建立的索引，MYSQL中的空间数据类型有4种，分别是GEOMETRY、POINT、LINESTRING、POLYGON。

1.2 单列索引的操作

1.2.1 普通索引

1.2.1.1 创建索引

-- 方式1-创建表的时候直接指定
create  table student(
    name varchar(20),
    -- 省略部分代码
    index index_name(name) -- 给name列创建索引
);

-- 方式2-直接创建
create index indexname on tablename(columnname); 

-- 方式3-修改表结构(添加索引)
alter table tablename add index indexname(columnname)

1.2.1.2 查看索引

-- 1、查看数据库所有索引 
select * from mysql.`innodb_index_stats` a where a.`database_name` = '数据库名'; 

-- 2、查看表中所有索引 
select * from mysql.`innodb_index_stats` a where a.`database_name` = '数据库名' and a.table_name like '%表名%'; 

-- 3、查看表中所有索引 
show index from table_name;

1.2.1.3 删除索引

-- 方法1
drop index 索引名 on 表名 

-- 方法2
alter table 表名 drop index 索引名

1.2.2 唯一索引

1.2.2.1 创建索引

-- 方式1-创建表的时候直接指定
create  table student2(
    card_id varchar(20),
    -- 省略部分代码
    unique index_card_id(card_id) -- 给card_id列创建索引
);

-- 方式2-直接创建
create unique index 索引名 on 表名(列名) 

-- 方式3-修改表结构(添加索引)
alter table 表名 add unique [索引名] (列名)

1.2.2.2 删除索引

-- 方法1
drop index index_card_id on student2 

-- 方法2
alter table student2 drop index index_phone_num

1.3 组合索引

-- 创建索引的基本语法-- 普通索引
create index indexname on table_name(column1(length),column2(length)); 

-- 操作-删除索引
 drop index index_phone_name on student; 
 
-- 创建索引的基本语法-- 唯一索引
create  unique index index_phone_name on student(phone_num,name);

1.4 全文索引

全文索引的关键字是fulltext，MySQL 中的全文索引，有两个变量，最小搜索长度和最大搜索长度，对于长度小于最小搜索长度和大于最大搜索长度的词语，都不会被索引。通俗点就是说，想对一个词语使用全文索引搜索，那么这个词语的长度必须在以上两个变量的区间内。这两个的默认值可以使用以下命令查看:

show variables like '%ft%';

参数解释如下表

#	参数名称	默认值	最小值	最大值	作用
1	ft_min_word_len	4	1	3600	MyISAM 引擎表全文索引包含的最小词长度
2	ft_query_expansion_limit	20	0	1000	MyISAM引擎表使用 with query expansion 进行全文搜索的最大匹配数
3	innodb_ft_min_token_size	3	0	16	InnoDB 引擎表全文索引包含的最小词长度
4	innodb_ft_max_token_size	84	10	84	InnoDB 引擎表全文索引包含的最大词长度

操作如下

-- 修改表结构添加全文索引
alter table t_article add fulltext index_content(content)
 
-- 直接添加全文索引
create fulltext index index_content on t_article(content);

使用全文索引使用 match 和 against 关键字，格式:

match (col1,col2,...)  against(expr [search_modifier])

1.5 空间索引

MySQL在5.7之后的版本支持了空间索引，而且支持OpenGIS几何数据模型
空间索引是对空间数据类型的字段建立的索引，MYSQL中的空间数据类型有4种，分别是GEOMETRY、POINT、LINESTRING、POLYGON。
MYSQL使用SPATIAL关键字进行扩展，使得能够用于创建正规索引类型的语法创建空间索引。
创建空间索引的列，必须将其声明为NOT NULL。

类型	含义	说明
Geometry	空间数据	任何一种空间类型
Point	点	坐标值
LineString	线	有一系列点连接而成
Polygon	多边形	由多条线组成

例如：

create table shop_info (
  id  int  primary key auto_increment comment 'id',
  shop_name varchar(64) not null comment '门店名称',
  geom_point geometry not null comment '经纬度',
  -- 空间索引
  spatial key geom_index(geom_point)
);

二、MySQL的存储引擎

数据库存储引擎是数据库底层软件组织，数据库管理系统（DBMS）使用数据引擎进行创建、查询、更新和删除数据。不同的存储引擎提供不同的存储机制、索引技巧、锁定水平等功能。现在许多不同的数据库管理系统都支持多种不同的数据引擎。MySQL的核心就是存储引擎。用户可以根据不同的需求为数据表选择不同的存储引擎

可以使用 SHOW ENGINES 命令可以查看Mysql的所有执行引擎我们可以看到默认的执行引擎是innoDB，支持事务，行级锁定和外键。

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MyISAM：Mysql 5.5之前的默认数据库引擎，最为常用。拥有较高的插入，查询速度，但不支持事务
InnoDB：事务型速记的首选引擎，支持ACID事务，支持行级锁定，MySQL5.5成为默认数据库引擎
Memory：所有数据置于内存的存储引擎，拥有极高的插入，更新和查询效率。但是会占用和数据量成正比的内存空间。并且其内容会在MYSQL重新启动是会丢失。
Archive ：非常适合存储大量的独立的，作为历史记录的数据。因为它们不经常被读取。Archive 拥有高效的插入速度，但其对查询的支持相对较差
Federated ：将不同的 MySQL 服务器联合起来，逻辑上组成一个完整的数据库。非常适合分布式应用
CSV ：逻辑上由逗号分割数据的存储引擎。它会在数据库子目录里为每个数据表创建一个 .csv 文件。这是一种普通文本文件，每个数据行占用一个文本行。CSV 存储引擎不支持索引。
BlackHole：黑洞引擎，写入的任何数据都会消失，一般用于记录 binlog 做复制的中继
ERFORMANCE_SCHEMA存储引擎该引擎主要用于收集数据库服务器性能参数。
Mrg_Myisam Merge存储引擎，是一组MyIsam的组合，也就是说，他将MyIsam引擎的多个表聚合起来，但是他的内部没有数据，真正的数据依然是MyIsam引擎的表中，但是可以直接进行查询、删除更新等操作。

一些引擎用的操作如下：

-- 查询当前数据库支持的存储引擎：
show engines;
 
-- 查看当前的默认存储引擎：
show variables like ‘%storage_engine%’;

-- 查看某个表用了什么引擎(在显示结果里参数engine后面的就表示该表当前用的存储引擎): 
show create table student; 
 
-- 创建新表时指定存储引擎：
create table(...) engine=MyISAM;
 
-- 修改数据库引擎
alter table student engine = INNODB;
alter table student engine = MyISAM;

三、MySQL的事物

3.1 概述

可以使用 SHOW ENGINES 命令可以查看Mysql的所有执行引擎我们可以到默认的执行引擎是innoDB 支持事务，行级锁定和外键。

在MySQL中的事务（Transaction）是由存储引擎实现的，在MySQL中，只有InnoDB存储引擎才支持事务。事务处理可以用来维护数据库的完整性，保证成批的 SQL 语句要么全部执行，要么全部不执行。事务用来管理 DDL、DML、DCL 操作，比如 insert,update,delete 语句，默认是自动提交的。

3.2 事物的操作

开启事务：Start Transaction
- 任何一条DML语句(insert、update、delete)执行，标志事务的开启
- 命令：BEGIN 或 START TRANSACTION
提交事务：Commit Transaction
- 成功的结束，将所有的DML语句操作历史记录和底层硬盘数据来一次同步
- 命令：COMMIT
回滚事务：Rollback Transaction
- 失败的结束，将所有的DML语句操作历史记录全部清空
- 命令：ROLLBACK

之前的所有SQL操作其实也有事务，只是MySQL自动帮我们完成的，每执行一条SQL时MySQL就帮我们自动提交事务，因此如果想要手动控制事务，则必须关闭MySQL的事务自动提交。在MySQL中直接用 SET 来改变 MySQL 的自动提交模式:

select @@autocommit;
set autocommit=0 禁止自动提交 
set autocommit=1 开启自动提交

3.3 事物的隔离级别

读未提交(Read uncommitted)：一个事务可以读取另一个未提交事务的数据，最低级别，任何情况都无法保证,会造成脏读。
读已提交(Read committed)：一个事务要等另一个事务提交后才能读取数据，可避免脏读的发生，会造成不可重复读。
可重复读(Repeatable read)：就是在开始读取数据（事务开启）时，不再允许修改操作，可避免脏读、不可重复读的发生，但是会造成幻读。
串行(Serializable)：是最高的事务隔离级别，在该级别下，事务串行化顺序执行，可以避免脏读、不可重复读与幻读。但是这种事务隔离级别效率低下，比较耗数据库性能，一般不使用。

Mysql的默认隔离级别是Repeatable read。

-- 查看隔离级别 
show variables like '%isolation%'; 

-- 设置隔离级别
/*
set session transaction isolation level 级别字符串
级别字符串：read uncommitted、read committed、repeatable read、serializable
*/
-- 设置read uncommitted
set session transaction isolation level read uncommitted;
 
-- 设置read committed
set session transaction isolation level read committed;
 
-- 设置repeatable read
set session transaction isolation level repeatable read;
 
-- 设置serializable
set session transaction isolation level serializable;

事务A 按照一定条件进行数据读取，期间事务B 插入了相同搜索条件的新数据，事务A再次按照原先条件进行读取时，发现了事务B 新插入的数据称为幻读

如果事务A 按一定条件搜索，期间事务B删除了符合条件的某一条数据，导致事务A 再次读取时数据少了一条。这种情况归为不可重复读

四、MySQL的锁机制

4.1 概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制（避免争抢）。在数据库中，除传统的计算资源（如 CPU、RAM、I/O 等）的争用以外，数据也是一种供许多用户共享的资源。如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素。从这个角度来说，锁对数据库而言显得尤其重要，也更加复杂。

锁有以下几种分类

从对数据操作的粒度分：

表锁：操作时，会锁定整个表。
行锁：操作时，会锁定当前操作行

从对数据操作的类型分：

读锁（共享锁）：针对同一份数据，多个读操作可以同时进行而不会互相影响。
写锁（排它锁）：当前操作没有完成之前，它会阻断其他写锁和读锁。

4.2 MySQL锁的特点

相对其他数据库而言，MySQL的锁机制比较简单，其最显著的特点是不同的存储引擎支持不同的锁机制。

存储引擎	表级锁	行级锁
MyISAM	支持	不支持
InnoDB	支持	支持
MEMORY	支持	不支持
BDB	支持	不支持

MySQL锁的特性可大致归纳如下：

锁类型	特点
表级锁	偏向MyISAM存储引擎，开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低
行级锁	偏向InnoDB存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高

仅从锁的角度来说：

表级锁更适合于以查询为主，只有少量按索引条件更新数据的应用，如Web 应用；
行级锁则更适合于有大量按索引条件并发更新少量不同数据，同时又有并查询的应用，如一些在线事务处理（OLTP）系统。

4.3 MyISAM表锁

MyISAM 在执行查询语句（SELECT）前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作（UPDATE、DELETE、INSERT 等）前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此，用户一般不需要直接用 LOCK TABLE 命令给 MyISAM 表显式加锁

-- 加读锁 ： 
lock table table_name read; 
-- 加写锁 ： 
lock table table_name write；

表锁特点：

对MyISAM 表的读操作，不会阻塞其他用户对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求；
对MyISAM 表的写操作，则会阻塞其他用户对同一表的读和写操作；

此外，MyISAM 的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的表的存储引擎的原因。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞。

4.4 InnoDB行锁

InnoDB 与 MyISAM 的最大不同有两点：一是支持事务；二是采用了行级锁。InnoDB 实现了以下两种类型的行锁：

共享锁（S）：又称为读锁，简称S锁，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
排他锁（X）：又称为写锁，简称X锁，排他锁就是不能与其他锁并存，如一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。

对于UPDATE、DELETE和INSERT语句，InnoDB会自动给涉及数据集加排他锁（X)；而对于普通SELECT语句，InnoDB不会加任何锁；可以通过以下语句显示给记录集加共享锁或排他锁。

-- 共享锁（S）：
SELECT * FROM table_name WHERE ... LOCK IN SHARE MODE 
-- 排他锁（X) ：
SELECT * FROM table_name WHERE ... FOR UPDATE

05MySQL的索引、存储引擎和事物