【一】MySQL进阶知识之存储过程

【1】什么是存储过程

存储过程就类似于Python中的自定义函数

内部包含了一系列可以执行的SQL语句，存储过程存储在MySQL服务端中，可以通过调用存储过程触发内部的SQL语句

• 存储过程是在关系型数据库中存储的一组预定义的SQL语句集合，可以接收参数并返回结果。
  • 它们被封装在数据库服务器中，并由应用程序通过调用存储过程来执行特定的数据库操作。

【2】存储过程的特点

• 预编译：

  • 存储过程在首次创建时会被编译和优化，之后每次执行时都不需要再进行编译，这样可以提高数据库的执行效率。

• 数据库端执行：

  • 与应用程序中直接执行SQL语句相比，存储过程在数据库服务器端执行，减少了网络传输开销，提高了数据访问性能。

• 代码重用：

  • 存储过程可以被多个应用程序共享和重用，避免了重复编写相同的SQL语句，提高了开发效率。

• 安全性：

  • 通过存储过程，可以将对数据库的访问权限限制在一定范围内，从而提高数据的安全性。

• 事务支持：

  • 存储过程可以包含事务处理逻辑，保证数据库操作的一致性和完整性。

• 简化复杂操作：

  • 存储过程可以执行复杂的数据操作和计算，简化了应用程序的开发和维护过程。

【3】如何使用存储过程

（1）定义存储过程

create procedure 存储过程的名字(形参1,形参2...)
begin
	SQL代码
end

（2）调用

call 存储过程的名字();

（3）查看存储过程具体信息

show create procedure 存储过程的名字;

（4）查看所有存储过程

show procedure status;

（5）删除存储过程

drop procedure 存储过程的名字;

【4】存储过程的开发模式

（1）三种开发模式

[1] 第一种（提前编好存储过程）

• 应用程序

• • 程序员写代码开发

• MySQL

• • 提前编好存储过程，供应用程序调用

• 优点

• • 开发效率提升、执行效率提升

• 缺点

• • 考虑到人为因素、跨部门沟通等问题
  • 后续的存储过程的扩展性差

[2] 第二种（自己动手写库操作）

• 应用程序

• • 程序员写代码开发之前
  • 涉及到数据库操作需要自己动手写

• 优点

• • 扩展性高

• 缺点

• • 开发效率低
  • 编写SQL语句繁琐，并且后续还需要考虑优化问题

[3] 第三种（ORM框架）

• 应用程序

• • 只写程序代码
  • 不写SQL语句
  • 基于别人写好的操作MySQL的Python的框架直接调用即可(ORM框架)

• 优点

• • 开发效率比上面的两种高

• 缺点

• • 语句的扩展性差
  • 可能会出现效率低下的问题

（2）示例

# 把原本的结束符替换到
delimiter $$

# 创建存储过程
create procedure p1(
    # in表示这个参数必须只能是传入不能被返回出去
	in m int,
    in n int,

    # out表示这个参数可以被返回出去
    # 还有一个inout表示即可以传入也可以被返回出去
    out res int
)

begin
    select name from emp where dep_id > m and dep_id <n;
     # 将res变量修改，用来标识当前的存储过程代码确实执行了
    set res = 666;
end$$

delimiter ;


create table emp(
    id int primary key auto_increment,
    name varchar(50),
    dep_id int 
);

• 使用存储过程

# 定义存储过程中的变量
set @res=10;  

# 查看写好的存储过程
select @res; 

# 调用存储过程
call p1(1,5,@res)  

# 查看存储过程信息
select @res;

mysql> create table emp(
    ->     id int primary key auto_increment,
    ->     name varchar(50),
    ->     dep_id int
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.17 sec)

mysql> create procedure p1(
    ->     # in表示这个参数必须只能是传入不能被返回出去
    ->  in m int,
    ->     in n int,
    ->
    ->     # out表示这个参数可以被返回出去
    ->     # 还有一个inout表示即可以传入也可以被返回出去
    ->     out res int
    -> )
    ->
    -> begin
    ->     select name from emp where dep_id > m and dep_id <n;
    ->      # 将res变量修改，用来标识当前的存储过程代码确实执行了
    ->     set res = 666;
    -> end$$
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> delimiter ;

mysql> set @res=100;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select @res;
+------+
| @res |
+------+
|  100 |
+------+
1 row in set (0.02 sec)

mysql> call p1(1,5,@res); # m:1，n=5
Empty set (0.00 sec)

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select @res;
+------+
| @res |
+------+
|  666 |
+------+
1 row in set (0.00 sec)


# 把原本的结束符替换到
delimiter $$

# 创建存储过程
create procedure insert_data(
	in name varchar(50),
    in dep_id int
)

begin
     insert into emp(name,dep_id) values (name,dep_id);
end$$

delimiter ;

call insert_data("chosen",200);

【二】函数

【1】什么是函数

• 跟存储过程是有区别的，存储过程是自定义函数，函数就类似于内置函数
• 注意与存储过程的区别，mysql内置的函数只能在sql语句中使用！

【2】字符串函数

• CONCAT(str1, str2, ...): 将多个字符串连接成一个字符串。
• SUBSTRING(str, start, length): 返回字符串的子串。
• UPPER(str): 将字符串转换为大写。
• LOWER(str): 将字符串转换为小写。
• LENGTH(str): 返回字符串的长度。
• Trim、LTrim、RTrim: 移除指定字符
• Left、Right: 获取左右起始指定个数字符
• Soundex: 返回读音相似值(对英文效果)

【3】示例

（1）数据准备

CREATE TABLE Customers (
    Name VARCHAR(100),
    Username VARCHAR(100)
);

• 插入数据

INSERT INTO Customers (Name, Username) VALUES 
    ('John Doe', 'JDoe'),
    ('Jane Smith', 'JSmith'),
    ('Jim Brown', 'JBrown'),
    ('Joseph Lee', 'JLee');

（2）CONCAT

• CONCAT()函数可以将两个或更多的字符串连接在一起

SELECT CONCAT('Hello', ' ', 'World') AS Greeting;
-- 输出：Hello World
+------------+
| Greeting   |
+------------+
| HelloWorld |
+------------+

（3）SUBSTRING

• SUBSTRING()函数可以从字符串中提取部分字符

SELECT SUBSTRING('Hello World', 1, 5) AS Substring;
-- 输出：Hello
+-----------+
| Substring |
+-----------+
| Hello     |
+-----------+

（4）UPPER/LOWER

• UPPER()函数将字符串转换为大写
• LOWER()函数将字符串转换为小写。

SELECT UPPER('hello world') AS Uppercase;
-- 输出：HELLO WORLD
+-------------+
| Uppercase   |
+-------------+
| HELLO WORLD |
+-------------+


SELECT LOWER('HELLO WORLD') AS Lowercase;
-- 输出：hello world
+-------------+
| Lowercase   |
+-------------+
| hello world |
+-------------+

（5）LENGTH

• LENGTH()函数返回字符串的长度。

SELECT LENGTH('Hello World') AS Length;
-- 输出：11

（6）Soundex

• SOUNDEX()函数返回读音相似值(对英文效果)，可以用来查找同音异形词。

SELECT SOUNDEX('John Doe') AS Soundex;
-- 输出：J530
+---------+
| Soundex |
+---------+
| J530    |
+---------+

【4】日期和时间函数

（1）介绍

• NOW(): 返回当前日期和时间。
• CURDATE(): 返回当前日期。
• CURTIME(): 返回当前时间。
• DATE_FORMAT(date, format): 格式化日期。

（2）示例

[1] NOW()

SELECT NOW() AS CurrentDateTime; -- 当前日期和时间
+---------------------+
| CurrentDateTime     |
+---------------------+
| 2024-06-03 12:22:54 |
+---------------------+

[2] CURDATE()

SELECT CURDATE() AS CurrentDate; -- 当前日期
+-------------+
| CurrentDate |
+-------------+
| 2024-06-03  |
+-------------+

[3] CURTIME()

SELECT CURTIME() AS CurrentTime; -- 当前时间
+-------------+
| CurrentTime |
+-------------+
| 12:22:54    |
+-------------+

[4] DATE_FORMAT(date, format)

SELECT DATE_FORMAT(NOW(), '%Y-%m-%d %H:%i:%s') AS FormattedDateTime; -- 格式化后的日期和时间
+---------------------+
| FormattedDateTime   |
+---------------------+
| 2024-06-03 12:22:54 |
+---------------------+

【三】流程控制

# 【一】Python
if 条件:
    ...
elif 条件:
    ...
else:
    ...
    
# 【二】JavaScript / Java
if (条件){
    代码
}else if (条件){
    代码
}else{
    代码
}

# 【三】MySQL
if 条件 then 子代码 
elseif 条件 then 子代码
else 子代码
end if;

'''
DECLARE num INT ;
SET num = 0 ;
WHILE num < 10 DO
  SELECT num ;
  SET num = num + 1 ;
END WHILE ;
'''

# 【四】MySQL CASE语句
CASE expression
    WHEN value1 THEN
        statements;
    WHEN value2 THEN
        statements;
    ...
    ELSE
        statements;
END CASE;

'''
SELECT 
    CASE 
        WHEN Salary > 5000 THEN 'High'
        ELSE 'Low'
    END AS SalaryGroup,
    COUNT(*) AS EmployeeCount
FROM 
    Employees
GROUP BY 
    SalaryGroup;
'''

# 【五】WHILE语句
WHILE condition DO
    statements;
END WHILE;

'''
FOR var IN start, increment, end DO
    statements;
END FOR;
'''

【四】索引

【1】索引的概念

• 索引（在MySQL中也叫做“键（key）”）是存储引擎用于快速找到记录的一种数据结构，这也是索引最基本的功能。

• 索引对于良好的性能非常关键。

  • 数据量越大时，索引对性能的影响也越重要，好的索引可以将查询性能提高几个数量级。
  • 在数据量较小且负载较低时，不恰当的索引对性能的影响可能还不明显，但是在数据量逐渐增大时，糟糕的索引会使MySQL的性能急剧的下降。

• 索引优化是查询性能优化最有效的手段。

• 如果想要在一本书中找到某个特定主题，一般会先看书的目录，找到对应的页码，然后直接翻到对应的页码即可查看。

  • 在MySQL中，存储引擎用类似的方法使用索引
    • 首先在索引中找到对应的值
    • 然后根据匹配的索引记录找到对应的数据行。

• 简单的说，数据库索引类似于书前面的目录，能加快数据库的查询速度。

【2】MySQL中索引的类型

• 创建主键约束（PRIMARY KEY）、唯一约束（UNIQUE）、外键约束（FOREIGN KEY）时，会自动创建 对应列的索引。

• 索引在MySQL中也叫键，是存储引擎用于快速查找记录的一种数据结构

  • 主键索引
  • 辅助索引
  • 全文索引
  • 外键索引
  • 唯一索引

• foreign key

  • 不是用来加速查询的

• primary key/unique key

  • 不仅可以加速查询速度，还具有对应的约束条件

• index key

  • 只有加速查询速度的功能

【3】索引的本质

• 通过不蹲的缩小想要的数据范围筛选出最终的结果

• • 同时将随机事件(一页一页的翻)变成顺序时间(先找目录再找数据)

• 也就是说我们有了索引机制，我们可以总是用一种固定的方式查询数据

【4】索引的缺点

• 当表中有大量数据存在的前提下，创建索引的速度回非常慢
• 在索引创建完毕后，对表的查询性能会大幅度的上升，但是写的性能也会大幅度下降

不要随意地创建索引

【5】索引的使用场景

• 要考虑对数据库表的某列或某几列创建索引，需要考虑以下几点：

• • 数据量较大，且经常对这些列进行条件查询。
  • 该数据库表的插入操作，及对这些列的修改操作频率较低。
  • 索引会占用额外的磁盘空间。

• 满足以上条件时，考虑对表中的这些字段创建索引，以提高查询效率。

• 反之，如果非条件查询列，或经常做插入、修改操作，或磁盘空间不足时，不考虑创建索引。

【6】索引操作

[1] 查看索引

show index from 表名;

mysql> show index from student;
+---------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| Table   | Non_unique | Key_name   | Seq_in_index | Column_name | Collation | Cardinality | Sub_part | Packed | Null | Index_type | Comment | Index_comment |
+---------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
| student |          0 | PRIMARY    |            1 | id          | A         |           8 |     NULL | NULL   |      | BTREE      |         |               |
| student |          0 | sn         |            1 | sn          | A         |           8 |     NULL | NULL   | YES  | BTREE      |         |               |
| student |          1 | classes_id |            1 | classes_id  | A         |           2 |     NULL | NULL   | YES  | BTREE      |         |               |
+---------+------------+------------+--------------+-------------+-----------+-------------+----------+--------+------+------------+---------+---------------+
3 rows in set (0.01 sec)

mysql> desc student;-- 实现表结构 --
+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field      | Type        | Null | Key | Default | Extra          |
+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id         | int(11)     | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| sn         | int(11)     | YES  | UNI | NULL    |                |
| name       | varchar(20) | YES  |     | unkown  |                |
| qq_mail    | varchar(20) | YES  |     | NULL    |                |
| classes_id | int(11)     | YES  | MUL | NULL    |                |
+------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
5 rows in set (0.01 sec)

[2] 创建索引

• 对于非主键、非唯一约束、非外键的字段，可以创建普通索引

create index  索引名 on 表名(字段名);

# 索引名的命名规则一般是：index_表名_列名

[3]删除索引

drop index 索引名 on 表名

【7】索引的数据结构

• 对于索引的操作是非常简单的，但是关键在于我们要去学习支持索引的数据结构。
• 在数据结构那门课程里，我们可以使用二叉搜索树来加快查询，但是元素个数一多，对于输的高度就就会很高，而树高就代表着比较次数多，在实际项目中代表中I/O的访问次数多，因为数据库中的数据是存在硬盘里的。
• 或者我们还学过使用哈希表，他查询的时间复杂度为O(1)但是哈希表不支持范围查找，不支持模糊匹配。
• 实际上索引的背后使用的是B+树。
• 在了解B+树之前，先要了解B树，如果有考过408同学应该是对这个数据结构是非常熟悉的

（1）B+树的优势

• 当前一个结点保存更多的key,最终树的高度是相对更矮的（B树也有这个优点），查询的时候可以减少IO的访问次数。
• 所有的查询最终都会落在叶子结点上（查询任何一个数据，经过的IO访问次数，是一样的。）稳定是很重要的，稳定可以让程序员对程序的运行效率有更准确的评估。
• B+树的所有叶子结点都用链表进行了链接(并且是一个双向链表)，这样就支持更直接的范围查询了。同时代码也更好写了。
• 由于数据都在叶子结点上，非叶子结点只存了key，所以我们就可以将叶子结点的一部分进行缓存（B树非叶子结点是存记录的），这样可以进一步减少IO次数。

（2）小结

• 总之，B+树是一种高效的数据结构，具有平衡性、多路搜索、顺序访问性和存储利用率高等特点，适用于需要高效查询和排序的场景。
• 只有叶子结点存放真实数据，根和树枝节点存的仅仅是虚拟数据
• 查询次数由树的层级决定，层级越低次数越少

【8】聚集索引(主键索引)

• 聚集索引（Clustered Index）是关系型数据库中的一种索引类型，它决定了表中数据的物理存储顺序。
• 在一个表中，只能有一个聚集索引。
• 聚集索引对表进行了重新组织，使得数据按照聚集索引的键值顺序存储在磁盘上。
• 由于聚集索引决定了数据的物理存储顺序，因此通过聚集索引可以快速地找到特定范围内的数据
• MySQL的聚簇索引是基于B+树的数据结构实现的，它会把数据存储在索引的叶子节点上，叶子节点之间按顺序链接，使得按主键进行搜索时速度最快。
• 如果没有主键，如果按主键搜索，速度是最快的。

（1）聚集索引的特点

• 数据的逻辑顺序和物理顺序是一致的，通过聚集索引可以直接访问特定行，因此聚集索引的查询速度很快。
• 聚集索引的键值必须是唯一的，不允许重复值存在。
• 当表中的数据发生插入、删除或更新操作时，聚集索引需要进行相应的调整以保持数据的有序性，这可能会对性能产生一定影响。
• 如果表中没有定义聚集索引，那么表的数据存储顺序将按照物理地址来存储。
• 表不建立主键，也会有个隐藏字段是主键，是主键索引
• 主键索引对于按照主键进行查询的性能非常高。

（2）小结

• 聚集索引适用于经常需要按照某个特定的列或列组进行查询的情况。

• • 例如，在一个订单表中，如果根据订单号频繁地进行查询，那么可以将订单号作为聚集索引，这样可以提高订单查询的效率。

• 需要注意的是，聚集索引的选择需要根据具体的业务需求和数据访问模式进行权衡。

• • 在一些特定情况下，聚集索引可能并不适合或者不符合最佳实践，此时可以考虑使用非聚集索引等其他索引类型。

【9】非覆盖索引

（1）什么是非覆盖索引

• 非覆盖索引是指在数据库中的索引结构中，存储了对应的键值（例如：主键、唯一键、普通索引）以及相应的行的定位信息（如物理存储位置或行标识），但没有包含查询所需的其他列数据。
• 当执行一个查询时，使用非覆盖索引需要通过索引定位到对应的行，并进一步访问主表来获取所需的列数据。
• 与覆盖索引相比，非覆盖索引需要进行额外的查询操作来检索主表中的其他列数据，因此在某些情况下可能会导致性能下降。
• 虽然查询的时候命中了索引字段name，但是要查的是age字段，所以还需要利用主键才去查找

select age from user where name='dream';

（2）非覆盖索引的适用场景和优势

• 提供高效的筛选能力：非覆盖索引可以根据所建索引的键值快速定位到满足查询条件的行，这可以减少需要扫描的数据量，提供高效的筛选能力。
• 减少磁盘I/O操作：虽然非覆盖索引需要额外的访问主表来获取数据，但是相对于全表扫描或者需要访问大量数据页的情况，非覆盖索引仍然可以减少磁盘的I/O操作次数，从而提升查询性能。
• 降低内存消耗：非覆盖索引通常比较小，占用的内存空间相对较少。这对于有限的内存资源来说，可以更好地利用内存空间。

（3）注意事项

• 列选择性：索引的列选择性是指该列上不同值的数量与总行数之间的比率。当列具有较高的选择性时，非覆盖索引的效果通常会更好。因为高选择性的列能够更快地筛选出满足查询条件的行。
• 查询性能评估：在设计索引时，需要仔细评估查询的频率和性能需求。如果某个查询经常执行，而且对性能要求很高，那么建立合适的非覆盖索引可以提升查询效率。

（4）小结

• 总结而言，非覆盖索引是一种常见的索引类型，在特定场景下可以提供高效的筛选能力和降低磁盘I/O操作的优势。
• 但在选择索引类型时，需要综合考虑查询需求、列选择性以及数据表大小等因素，以选择最合适的索引优化方案。