mysql學(xué)習(xí)11：第六章:索引

1.   索引

1.1.   二叉索引

B+tree是由二叉樹(shù)》平衡二叉樹(shù)》B-tree演化而來(lái)。

二叉樹(shù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，左子樹(shù)鍵值永遠(yuǎn)小于右子樹(shù)，并小于根鍵值。

1.2.   平衡二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)

平衡二叉樹(shù)在二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提高，必須滿(mǎn)足左右兩個(gè)子樹(shù)的高度差的絕對(duì)值不超過(guò)1，且左子樹(shù)和右子樹(shù)都是一顆平衡二叉樹(shù)，，隨時(shí)要保證插入后的整棵二叉樹(shù)是平衡的，通郭左旋或右旋使不平衡的樹(shù)變平衡。

1.3.   B-tree結(jié)構(gòu)

B-tree又稱(chēng)Btree，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多4個(gè)子節(jié)點(diǎn)，除了根節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)最少2個(gè)子節(jié)點(diǎn)。所有葉子節(jié)點(diǎn)在同一層，葉子節(jié)點(diǎn)不包括任何關(guān)鍵字信息。

1.4.   B+tree

B+tree使Btree的變體，是一種多路搜索樹(shù)，所有關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)都保存在葉子節(jié)點(diǎn)中，并且包含關(guān)鍵字記錄的指針。

總結(jié)：B+tree索引是雙向鏈表結(jié)構(gòu)，檢索比B-tree快，訪(fǎng)問(wèn)關(guān)鍵字的順序是連續(xù)性的，不用再訪(fǎng)問(wèn)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且葉子節(jié)點(diǎn)包含所有的數(shù)據(jù)信息。

1.4.1.   聚集索引和普通索引

B+tree分為兩大類(lèi)，一類(lèi)叫聚集索引，一類(lèi)叫非聚集索引（普通索引）。

InnoDB存儲(chǔ)引擎是索引組織表，聚集索引是一種索引組織表形式，索引鍵值的邏輯順序決定了表數(shù)據(jù)行的物理存儲(chǔ)順序。

聚集索引葉子節(jié)點(diǎn)存放表中所有行數(shù)據(jù)記錄的信息，即數(shù)據(jù)即索引、索引即數(shù)據(jù)。創(chuàng)建表時(shí)建主鍵（聚集索引），如不建主鍵則InnoDB會(huì)選擇第一個(gè)不包含由Null值得唯一索引作為主鍵，如果唯一索引沒(méi)有，則默認(rèn)為該表生成一個(gè)6字節(jié)得rowid為主鍵。

普通索引在葉子節(jié)點(diǎn)不包含所有行得數(shù)據(jù)記錄，只在葉子節(jié)點(diǎn)存有自己本身鍵值和主鍵得值。檢索數(shù)據(jù)，通過(guò)普通索引葉子節(jié)點(diǎn)上主鍵來(lái)獲取想要查找的行數(shù)據(jù)記錄。

普通索創(chuàng)建語(yǔ)法：

alter table tab_name add index index_name(col1);

或：

create index inde_name on tab_name(col1);

查看表中有哪些索引；

show index from tab_name;

索引創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)

l   創(chuàng)建測(cè)試庫(kù)

mysql> create database test;

l   創(chuàng)建測(cè)試表

DROP TABLE IF EXISTS `t`;

CREATE TABLE `t` (

  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  `name` varchar(20) NOT NULL,

  `address` varchar(20) NOT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

l   查看表結(jié)構(gòu)

[test]>desc t;

+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+

| Field   | Type        | Null | Key | Default | Extra          |

+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+

| id      | int(11)     | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |

| name    | varchar(20) | NO   |     | NULL    |                |

| address | varchar(20) | NO   |     | NULL    |                |

+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+

l   創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程

DELIMITER $$

DROP PROCEDURE IF EXISTS `proc_auto_insertdata`$$

CREATE PROCEDURE `proc_auto_insertdata`()

BEGIN

        DECLARE init_data INTEGER DEFAULT 1;

        WHILE init_data <= 60000 DO

        INSERT INTO test.t VALUES(CONCAT('name', init_data), init_data + 10);

        SET init_data = init_data + 1;

        END WHILE;

END$$

DELIMITER ;

l   調(diào)用存儲(chǔ)過(guò)程插入數(shù)據(jù)

CALL proc_auto_insertdata();

數(shù)據(jù)插入完成，看數(shù)據(jù)文件10M

l   查看執(zhí)行計(jì)劃

test> explain select * from t where name='name11';

l   創(chuàng)建索引

create index idx_tname on t(name);

l   再次查看執(zhí)行計(jì)劃

優(yōu)化方法

l   執(zhí)行計(jì)劃查看方法：

1.      看查詢(xún)類(lèi)型type，如出現(xiàn)all，代表全表掃描；

2.      看key列，看是否使用l 索引。null表示沒(méi)有使用索引；

3.      看rows列，SQL執(zhí)行過(guò)程中被掃描的行數(shù)；

4.      看extra列，觀(guān)察是否有Using filesort或Using temporary，這些影響性能。

5.      看filtered列，（5.7增加，5.6用explain extended增加此列），代表返回結(jié)果的行占需要讀取行的百分比。

l   SQL優(yōu)化思路：

1.      查看表的數(shù)據(jù)類(lèi)型是否設(shè)計(jì)的合理，是否遵守選區(qū)數(shù)據(jù)類(lèi)型越簡(jiǎn)單越小的原則。

2.      表中碎片是否整理。

3.      表的統(tǒng)計(jì)信息是否收集。

4.      查看執(zhí)行計(jì)劃如沒(méi)用到索引，需創(chuàng)建。

5.      創(chuàng)建索引前，查看索引的選擇性，判斷字段是否合適創(chuàng)建索引。選擇性指不重復(fù)的索引值（基數(shù)，cardinality）和記錄總數(shù)的比值，比值越高越好。

6.      創(chuàng)建索引后，再看執(zhí)行計(jì)劃，比對(duì)前后。

l   合理創(chuàng)建索引：

1.      經(jīng)常被查詢(xún)的列。

2.      經(jīng)常用于表連接的列。

3.      經(jīng)常排序分組的類(lèi)。

1.4.2.   ICP、MRR和BKA

ICP(Index Condition Pushdown) 是mysql使用索引從表重檢索行數(shù)據(jù)的一種優(yōu)化方式。5.6開(kāi)始支持。之前存儲(chǔ)引擎取所有數(shù)據(jù)給server使用索引過(guò)濾處理。使用ICP之后，可以使用索引的話(huà)，存儲(chǔ)引擎過(guò)濾完數(shù)據(jù)再給server層。ICP能減少引擎層訪(fǎng)問(wèn)基表的次數(shù)和server層訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)引擎的次數(shù)。

通過(guò)optimizer_switch參數(shù)中的index_condition_pushdow來(lái)控制，默認(rèn)開(kāi)啟。

[mysql]>show variables like '%pushdown%';

關(guān)閉：

set optimizer_switch=”index_condition_pushdown=on|off”;

使用ICP優(yōu)化時(shí)，執(zhí)行計(jì)劃extra列會(huì)顯示Using index condition。

5.7中optimizer_switch參數(shù)默認(rèn)值：

|index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_cost_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on |

MBR(Multi-Range Read Optimization) ,5.6后增加。通過(guò)optimizer_switch參數(shù)中兩個(gè)選項(xiàng)控制，參數(shù)默認(rèn)開(kāi)啟。

mrr_cost_basd：通過(guò)基于成本的算法來(lái)確定開(kāi)啟mrr特性，on自動(dòng)，off強(qiáng)制開(kāi)啟。

MBR作用：把普通索引上的葉子節(jié)點(diǎn)上找到的主鍵值的集合存儲(chǔ)到read_rnd_buffer中，然后再該buffer中對(duì)主鍵值排序，然后用排序號(hào)的主鍵值集合去訪(fǎng)問(wèn)表中的數(shù)據(jù)，將隨機(jī)IO編程順序IO，降低查詢(xún)過(guò)程IO開(kāi)銷(xiāo)。

使用MBR優(yōu)化時(shí)，執(zhí)行計(jì)劃extra列會(huì)顯示Using MBR。

BKA（Batched Key Access）,提高表join性能的算法，作用是讀取被join表的記錄時(shí)候使用順序IO。

BKA原理：多表join語(yǔ)句，使用索引訪(fǎng)問(wèn)第二個(gè)join表時(shí)，使用一個(gè)join buffer來(lái)收集第一個(gè)操作對(duì)象生成的相關(guān)列值，BKA構(gòu)建好key后，批量傳給引擎層做索引查找，key通過(guò)MBR接口提交給引擎。

通過(guò)optimizer_switch參數(shù)的batched_key_access選項(xiàng)控制，默認(rèn)關(guān)閉。

要開(kāi)啟該參數(shù)，必須強(qiáng)制使用MBR才行。

SET global optimizer_switch=’mrr=on,mrr_cost_based=off’;

SET global optimizer_switch=’batched_key_access=on’;

當(dāng)BKA使用時(shí)，執(zhí)行計(jì)劃extra列會(huì)顯示Using join buffer(Batched Key Access)。

1.4.3.   主鍵索引和唯一索引

主鍵索引就是聚集索引，每表只能有一個(gè)。必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：

l   主鍵值必須唯一。

l   不能包含null值。

l   一定要保證該值是自增屬性?？梢员ＷC寫(xiě)入數(shù)據(jù)的順序也是自增的，提高存取效率。

創(chuàng)建主鍵語(yǔ)法：

alter table tab_name add primary key(col);

唯一索引，不允許有重復(fù)值，但允許空值，可以有多個(gè)唯一索引。

語(yǔ)法：

alter table tab_name add unique(col);

1.4.4.   覆蓋索引

數(shù)據(jù)在索引中，查到索引不必再回表查詢(xún)數(shù)據(jù)。執(zhí)行計(jì)劃extra列中會(huì)出現(xiàn)Using index。

如使用覆蓋索引，一定要讓select列出所需要的列，堅(jiān)決不能直接寫(xiě)出select *

1.4.5.   前綴索引

對(duì)于BLOB、TEXT或很長(zhǎng)的varchar類(lèi)型的列，為他們前幾個(gè)字符建立的索引，就是前綴索引。不能再ORDER BY 或GROUP BY中使用前綴索引，也不能用作覆蓋索引。

alter table tab_name add key(col_name(prefix_length));

注意：最關(guān)鍵的參數(shù)prefix_length，這個(gè)值需要根據(jù)實(shí)際表的內(nèi)容來(lái)得到合適的索引選擇性。

1.4.6.   聯(lián)合索引

聯(lián)合索引又叫復(fù)合索引，是表中兩個(gè)或兩個(gè)以上的列創(chuàng)建的索引。

create index idx_c1_c2 on t(c1,c2);

選擇性高的列放前面。

1.5.   哈希索引

哈希索引采用哈希算法，把鍵值換算成新的哈希值。哈希索引只能進(jìn)行等值查詢(xún)，不能進(jìn)行排序、模糊查找、范圍查詢(xún)等。檢索時(shí)不需要像B+tree那樣從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)逐級(jí)查找，只需一次哈希算法即可立即定位到相應(yīng)的位置。

1.6.   索引總結(jié)

索引優(yōu)點(diǎn)

l   提高數(shù)據(jù)檢索效率

l   提高據(jù)合函數(shù)效率

l   提高排序效率

l   使用覆蓋索引可以避免回表

索引創(chuàng)建四個(gè)不要

l   選擇性低的字段不要?jiǎng)?chuàng)建索引

l   很少查詢(xún)的列不要?jiǎng)?chuàng)建索引

l   大數(shù)據(jù)類(lèi)型字段不要?jiǎng)?chuàng)建索引

l   盡量避免不要使用NULL，應(yīng)指定列為NOT NULL。

使用不到索引的情況

l   通過(guò)索引掃描的行記錄數(shù)超過(guò)全表30%，優(yōu)化器不會(huì)走索引，而走全表掃描。

l   聯(lián)合索引中，第一個(gè)查詢(xún)條件不是最左側(cè)列。

l   聯(lián)合索引中，第一個(gè)索引列使用范圍查詢(xún)，只能使用到部分索引，有ICP出現(xiàn)。

l   聯(lián)合索引中，第一個(gè)查詢(xún)條件不是最左前綴列。

l   模糊查詢(xún)條件列最左以通配符%開(kāi)始。

l   兩個(gè)單列索引，一個(gè)用于檢索，一個(gè)用戶(hù)排序。只能使用到一個(gè)索引，因?yàn)椴樵?xún)語(yǔ)句最多只能使用一個(gè)索引，考慮建立聯(lián)合索引。

l   查詢(xún)字段上有索引，但使用了函數(shù)運(yùn)算。