MySQL命令学习5 - 索引、查询优化、explain分析

文章目录

• • • 1. SQL慢原因、MySQL瓶颈
    • 2. 索引 - 排好序的快速查找数据结构
    • • 2.0 基础知识 - 每条SQL只能使用一个索引
      • 2.1 索引原理 - 简单解析
      • 2.2 索引分类
      • 2.3 创建索引情况 - 适合、不适合
      • • 2.3.1 索引失效
        • 2.3.2 案例
      • 2.4 Explain、show Warnings - 分析SQL - 模拟优化器执行SQL语句
      • • 2.4.1 id - 表的读取顺序 - 越大越优先读取 - 相同则从上至下读取
        • 2.4.2 select_type - 查询类型
        • 2.4.3 type - 联接类型
        • 2.4.4 ref - 筛选值取自哪个表的那列数据
        • 2.4.5 extra - 查询时的详细信息
        • • 2.4.5.1 Using index condition - 索引下推 - 子节点进行判断是否符合在进行IO查找
          • 2.4.5.2 案例
        • 2.4.6 key_len - 索引长度
        • 2.4.7 explain案例
        • 2.4.8 查询优化
        • • 2.4.8.1 双路排序、单路排序
          • 2.4.8.2 order by案例
          • 2.4.8.3 group by案例
          • 2.4.8.4 in、exists案例

我的MySQL版本是5.7.29

1. SQL慢原因、MySQL瓶颈

 

2. 索引 - 排好序的快速查找数据结构

实际上索引也是一张表 - 保存了索引字段、指向数据记录的地址

 

2.0 基础知识 - 每条SQL只能使用一个索引

默认开启 主键索引和当前查询使用的索引合并

1. 通俗理解索引： 查询英文单词cat，肯定是在字典索引页中查找到C开头的一块，然后在查找ca开头的单词，最后从中检索到cat单词。如果没有索引页。那么查找cat单词，你则需要从第一页开始查找是否有cat单词。
   
2. 通常所说的索引： 一般是B+树（多路搜索树）索引 - 叶子节点才存储真实信息
   
3. 索引劣势： 一旦建立索引，我们需要维护数据库文件、以及对应的索引文件，频繁的变动数据库数据（增删改），都要同时更新索引文件与数据库文件的一 一对应（ 但利远大于弊 ）
   
4. 覆盖索引： 不包含where，则selec必须只能包含索引列
   
5. 复合索引： 只能依次从左到右使用
   
6. 建议：
   1. 一张表建议不要超过5个索引、
   2. 范围查询会导致部分索引列失效、
   3. 表连接时小表驱动大表（后面的大表会使用到索引进行筛选行数据 - 加快检索效率）

 

2.1 索引原理 - 简单解析

图片来自：blog.csdn.net/v_JULY_v/ar…

 

 

B树 - 每检索一个节点，都有关键字对应的数据地址信息 - 缩小数据入内存的次数 - 最后搜索的终点不一定是叶子节点 - 访问磁盘的次数比B+树多。因为同大小的节点存储的索引信息比B+树少

 
每个节点存储的信息

 

B+树 - 非叶子节点只存储关键字以及子节点指针信息 - 最后找到叶子节点才是数据库数据地址信息 - 并且叶子节点有序且用链表相连起来 - 故与B树相比非叶子节点存储更小的信息，只具有查找下一个节点的作用而已 - 最后搜索的终点都是叶子节点

单列索引 - B+树检索

 

复合索引 - B+树的检索

 

叶子节点存储 - 真实数据加上对应的对应数据项的硬盘地址

 

2.2 索引分类

 

2.3 创建索引情况 - 适合、不适合

字段值越是唯一，创建索引后查询的效率越高。公式 （ distinct(字段)/总记录数 - 越接近1，值的唯一性越高，创建索引后查询效率越高 ）

2.3.1 索引失效

2.3.2 案例

1. 全值匹配 - 与索引列顺序必须一致，且不能跳过索引列

explain select * from member  where  name ='6190c108b6' ;

explain select * from member  where name ='6190c108b6' and year = 57 ;

explain select * from member  where name ='6190c108b6' and year = 57 and nickname='6a54008181' ;

 

2. 最佳左前缀原则 - 必须按索引列顺序进行where

explain select * from member  where  year = 57 ;

explain select * from member  where nickname='6a54008181' ;

explain select * from member  where name ='6190c108b6' and nickname='6a54008181' ;

 

3. where时不在索引列上做任何操作，否则索引失效

explain select * from member  where name like'619%';

explain select * from member  where name  like concat(substr('6190c108b6', 1, 3), '%');

explain select * from member  where substr(name, 1, 3) like '619%';

 

4. 覆盖索引：selec不能出现索引列

explain select * from member;

# 覆盖索引
explain select name from member;
explain select name,year from member;
explain select name,year,nickname from member;

 

5. 使用!=、<>、is not null、or都会导致索引失效 - is null会使用到索引下推

explain select * from member where name != '6190c108b6';
explain select * from member where name <> '6190c108b6';
explain select * from member where name is not null;
explain select * from member where name like '619%' or year > 25;

# 使用到索引下推ICP
explain select * from member where name is null;

 

6. like模糊匹配，尽量避免通配符在开头被使用

explain select *from member where name like '%619%';
explain select *from member where name like '619%';
explain select *from member where name like '61%9';

# 解决开头是通配符，索引失效的方法 - select时不要使用*，而是使用当前索引的索引列 - select不用遵从索引列顺序 - 一旦非当前索引列，索引列会失效
explain select id,name,year,nickname from member where name like '%619%'
explain select year from member where name like '%619%'
explain select year,nickname from member where name like '%619%'

#索引失效
explain select name,hobby from member where name like '%619%'

# select主键列也可使得索引不失效
explain select id from member where name like '%619%'


# 在添加一个 idx_name_hobby 索引 - 这样也可以使索引不失效 - 因为name已经架好梯子
explain select id,hobby from member where name like '%619%';

 

6. 字符串不加单引号，导致索引列隐式调用函数转换成字符、从而导致索引失效

explain select * from member where hobby = 1;
# 上面等价于：
#   ① explain select * from member where hobby+0 = 1;
#   ② explain select * from member where CONVERT(hobby, SIGNED) = 1;


explain select * from member where hobby = '1';

 

7. order by排序按前面已架好的梯子进行排序字段 - 否则失效"

explain select * from member where name = '6190c108b6' order by year;

explain select * from member where name = '6190c108b6' and nickname = '6a54008181' order by year;

# 没有用到索引排序
explain select * from member where name = '6190c108b6' order by nickname;

explain select * from member where name = '6190c108b6' order by year,nickname;


# 没有用到索引排序
explain select * from member where name = '6190c108b6' order by nickname,year;

# 没有用到索引排序 - 只有name用到索引排序，后面的二级排序需要数据行入内存进行快速排序
explain select * from member where name = '6190c108b6' order by name,nickname;

explain select * from member where name = '6190c108b6' order by name,year;

 

7. order by时，前面的where是范围查询的那个索引字段失效，则where塔好的路从范围查询索引字段不起作用，order by排序时需要重新按最左前缀进行排序字段 - 否则索引排序失效

# 强迫使用索引进行检索、排序数据
explain select * from member force index(idx_name_year_nickname) where name like '%619%' order by name;

# 不强迫使用索引、如果要用到索引，只能select索引列才可以
explain select id,name,year,nickname from member where name like '%619%' order by name;
explain select id,name,year,nickname from member where name like '%619%' order by name,year;
explain select id,name,year,nickname from member where name like '%619%' order by year;
explain select * from member where name like '619%' order by year;
explain select * from member where name like '619%' order by name,year;

# 如果order by 没有使用索引排序，可以强制使用索引排序
explain select * from member force index(idx_year_name)  where year >50 order by year;

 

 

2.4 Explain、show Warnings - 分析SQL - 模拟优化器执行SQL语句

语法 - 下面两个语句必须同时选中运行

# 查看SQL语句使用索引的情况
explain SQL;

# 查看被优化器优化后的SQL语句
show warnings;

2.4.1 id - 表的读取顺序 - 越大越优先读取 - 相同则从上至下读取

表连接

 

2.4.2 select_type - 查询类型

 

explain select *from food where id = 1
union
select *from food where id = 2;

 

explain 
	select student.name, (select name from class where id = student.class_id) className 
	from student,food where student.food_id = food.id

 

2.4.3 type - 联接类型

1. 经常出现的type类型性能：system > const > eq_ref > ref > range > index > all

2. 保证每表查询至少达到range级别，最好能达到ref级别 - All级别尽量的消除

 

从最好到最坏查询性能由上至下排列

explain 
	select *from student where id = 1;

 

# name字段有创建索引 - 如果name不是索引则不会是ref，而是全表检索All
explain select * 
	from student,food
	where student.food_id = food.id  and student.name = 'lrc';

 

explain 
    select *from student where  id between 1 and 10;

 

这两种情况不知道怎么复现 - 复现不了

# unique_subquery
value IN (SELECT 主键/唯一键列 FROM single_table WHERE 筛选表达式)

# index_subquery
value IN (SELECT 索引列 FROM single_table WHERE some_expr)

 

2.4.4 ref - 筛选值取自哪个表的那列数据

explain select stu.name, (select id from food where food.id = stu.food_id)
	from student stu

 

2.4.5 extra - 查询时的详细信息

想要查询快 - 尽量的解决掉 using filesort、using temporary 字符串出现

2.4.5.1 Using index condition - 索引下推 - 子节点进行判断是否符合在进行IO查找

1. 减少IO请求访问基表的次数，优势就是在找到索引以及准备访问数据库时在进行一次where筛选。
   
2. 索引下堆的只是索引列字段哦，非索引列字段是不可以下推的
   
3. 触发条件：①非聚集索引（主键、外键索引）

 

ICP的执行流程

2.4.5.2 案例

not exists

explain SELECT * from student LEFT JOIN test ON student.food_id=test.id
  WHERE test.id is null;
  
/*
在这种情况下，MySQL使用t1.id的值扫描t1并查找t2中的行。如果MySQL在t2中发现一个匹配的行，它知道t2.id绝不会为NULL，并且不再扫描t2内有相同的id值的行。换句话说，对于t1的每个行，MySQL只需要在t2中查找一次，无论t2内实际有多少匹配的行。*/
  

 

using index condition - 索引下堆的只是索引列字段哦，非索引列字段是不可以下推的

# 索引列只使用到name
explain select * from member where name = 'lrc' and nickname like '%f%';

# 索引列使用到name、nickname
explain select * from member where name = 'lrc' and nickname like 'f%';

 

2.4.6 key_len - 索引长度

 

2.4.7 explain案例

explain select id from student;

 

explain select * from student;

 

explain 
	select * from student 
		left join class on class_id = class.id 
		left join food on food_id = food.id 
	where student.id >=2;

 

# 非索引列
explain select count(year) from student;

# 主键索引列
explain select count(id) from student;

 

1. 如果没有where筛选语句，要使用到索引，则select的列必须是索引列，只要含有非索引列都会导致索引失效

# member有 主键索引id，普通复索引idx_name_nickname(name, nickname))
explain select * from member where name = 'lrc';

explain select * from member where name = 'lrc' and nickname = 'cc1';

explain select * from member where nickname = 'cc1';

explain select name,nickname from member;

explain select nickname from member;

explain select name,nickname,year from member;

 

2. 外键索引失效情况 - where仅是外键情况且select只能外键列（外键索引才起效）

explain select * from student where food_id >1;

explain select food_id from student where food_id >1;

explain select * from student where name like 'l%'

explain select food_id,name,nickname from student where food_id >1;

# name列有创索引，但依然不起作用
explain select food_id,name from student;

 

3. MySQL根据情况是否使用索引进行完全加载表数据

# 背景Member表有100条数据，Class表有5条数据，food表5条数据
explain select * from member left join class on class_id = class.id;

explain select * from class left join member on class_id = class.id;

select * from 
	class left join member on member.class_id = class.id 
	left join food on member.food_id = food.id;

 

2.4.8 查询优化

如果max_length_for_sort_data设得太高，导致数据行不能在sort_buffer_size一次性在运存中排好序，则会将排序数据拆分成多个临时文件。这对单路排序是很不好的，因为要频繁的读取临时文件。很大可能单路排序的临时文件多于双路排序的。因为单路排序是整条数据行记录读入内存，而双路排序只将排序列的值读入内存。双路排序这从根本上减少了临时文件的生成 。

 

2.4.8.1 双路排序、单路排序

如果需要输出的行记录数据大于max_length_for_sort_data，则使用双路进行排序输出

双路排序 - 排序内存中行记录地址、需要排序的列值

取出符合where筛选条件的行记录地址以及需要被排序的列值，在内存中进行排序。排好序，根据行记录地址在从数据库取出完成的行记录 - 使用运行内存少，但访问磁盘频繁 - 最少都要访问两次数据库表

 

单路排序 - 整行记录的列值，而不是需要排序的列值

取出符合where筛选条件的完整行记录，在内存中进行排序。排好序，直接读取在内存排好序的行记录即可 - 使用运行内存大，但访问磁盘次数少 - 运存充足访问一次数据库表即可

 

2.4.8.2 order by案例

explain select * from member  where year > 20 order by year;

# 需要强制使用索引进行排序才能生效
explain select * from member force index(idx_year_name_nickname)  where year > 20 order by year;

# 排序字段没有遵守最左前缀原则
explain select * from member force index(idx_year_name_nickname)  where year > 20 order by name;
explain select * from member force index(idx_year_name_nickname)  where year > 20 order by year,name;
explain select * from member force index(idx_year_name_nickname)  where year > 20 order by year,name,nickname;
explain select *from member force index(idx_year_name_nickname) order by year;
explain select *from member force index(idx_year_name_nickname) order by year desc, name desc;

# 无效，排序列的升、降序不一致，故会文件排序而不是索引排序
explain select *from member force index(idx_year_name_nickname) order by year desc, name asc;

 

2.4.8.3 group by案例

explain select class_id,max(year) from member group by class_id;

 

2.4.8.4 in、exists案例

# 主查询的数据多于子查询的数据，则使用in
# 因为只要加载子表的记录入内存比较即可，字表记录数较少
select id from A where id in (select * from B)


# 子查询的数据多于主查询的数据，则使用exists - 只返回true\false而不是子表的记录数
# 因为子查询只要检索N次主查询的记录数
select id from A where exists (select 1 from B where B.id = A.id)