第09章 性能分析工具的使用
1. 数据库服务器的优化步骤
当我们遇到数据库调优问题的时候，该如何思考呢？这里把思考的流程整理成下面这张图。
整个流程划分成了 观察（Show status） 和 行动（Action） 两个部分。字母 S 的部分代表观察（会使
用相应的分析工具），字母 A 代表的部分是行动（对应分析可以采取的行动）
小结：
2. 查看系统性能参数
在MySQL中，可以使用 SHOW STATUS 语句查询一些MySQL数据库服务器的 性能参数 、 执行频率 。
SHOW STATUS语句语法如下：
SHOW [GLOBAL|SESSION] STATUS LIKE '参数';
一些常用的性能参数如下：
• Connections：连接MySQL服务器的次数。
• Uptime：MySQL服务器的上线时间。
• Slow_queries：慢查询的次数。
• Innodb_rows_read：Select查询返回的行数
• Innodb_rows_inserted：执行INSERT操作插入的行数
• Innodb_rows_updated：执行UPDATE操作更新的行数
• Innodb_rows_deleted：执行DELETE操作删除的行数
• Com_select：查询操作的次数。
• Com_insert：插入操作的次数。对于批量插入的 INSERT 操作，只累加一次。
• Com_update：更新操作的次数。
• Com_delete：删除操作的次数。
3. 统计SQL的查询成本：last_query_cost
我们依然使用第8章的 student_info 表为例：
CREATE TABLE `student_info` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`student_id` INT NOT NULL ,
`name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
`course_id` INT NOT NULL ,
`class_id` INT(11) DEFAULT NULL,
`create_time` DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
如果我们想要查询 id=900001 的记录，然后看下查询成本，我们可以直接在聚簇索引上进行查找：
SELECT student_id, class_id, NAME, create_time FROM student_info WHERE id = 900001;
运行结果（1 条记录，运行时间为 0.042s ）
然后再看下查询优化器的成本，实际上我们只需要检索一个页即可：
mysql> SHOW STATUS LIKE 'last_query_cost';
+-----------------+----------+
| Variable_name | Value |
+-----------------+----------+
| Last_query_cost | 1.000000 |
+-----------------+----------+
如果我们想要查询 id 在 900001 到 9000100 之间的学生记录呢？
SELECT student_id, class_id, NAME, create_time FROM student_info
WHERE id BETWEEN 900001 AND 900100;
运行结果（100 条记录，运行时间为 0.046s ）：
然后再看下查询优化器的成本，这时我们大概需要进行 20 个页的查询。
mysql> SHOW STATUS LIKE 'last_query_cost';
+-----------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+-----------------+-----------+
| Last_query_cost | 21.134453 |
+-----------------+-----------+
你能看到页的数量是刚才的 20 倍，但是查询的效率并没有明显的变化，实际上这两个 SQL 查询的时间基本上一样，就是因为采用了顺序读取的方式将页面一次性加载到缓冲池中，然后再进行查找。虽然 页数量（last_query_cost）增加了不少 ，但是通过缓冲池的机制，并 没有增加多少查询时间 。
使用场景：它对于比较开销是非常有用的，特别是我们有好几种查询方式可选的时候。
小结：
SHOW STATUS LIKE 'last_query_cost';
使用场景：它对于比较开销是非常有用的，特别是我们有好几种查询方式可选的时候。
SQL 查询是一个动态的过程，从页加载的角度来看，我们可以得到以下两点结论：
位置决定效率。如果页就在数据库缓冲池中，那么效率是最高的，否则还需要从内存或者磁盘中进行读取，当然针对单个页的读取来说，如果页存在于内存中，会比在磁盘中读取效率高很多。批量决定效率。如果我们从磁盘中对单一页进行随机读，那么效率是很低的（差不多10ms），而采用顺序读取的方式，批量对页进行读取，平均一页的读取效率就会提升很多，甚至要快于单个页面在内存中的随机读取。所以说，遇到I/O并不用担心，方法找对了，效率还是很高的。我们首先要考虑数据存放的位置，如果是经常使用的数据就要尽量放到
缓冲池中，其次我们可以充分利用磁盘的吞吐能力，一次性批量读取数据，这样单个页的读取效率也就得到了提升。
4. 定位执行慢的SQL：慢查询日志
MySQL的慢查询日志，用来记录在MySQL中响应时间超过阈值的语句，具体指运行时间超过long_query_time的值的SQL，则会被记录到慢查询日志中。long_query_time的默认值为10，意思是运行10秒以上（不含10秒）的语句，认为是超出了我们的最大忍耐时间值。
默认情况下，MySQL数据库没有开启慢查询日志，需要我们手动来设置这个参数。如果不是调优需要的话，一般不建议启动该参数，因为开启慢查询日志会或多或少带来一定的性能影响。
4.1 开启慢查询日志参数
1. 开启slow_query_log
set global slow_query_log='ON';
查看下慢查询日志是否开启，以及慢查询日志文件的位置：
show variables like `%slow_query_log%`;
你能看到这时慢查询分析已经开启，同时文件保存在 /var/lib/mysql/atguigu02-slow.log 文件 中。
2. 修改long_query_time阈值
接下来我们来看下慢查询的时间阈值设置，使用如下命令：
show variables like '%long_query_time%';
这里如果我们想把时间缩短，比如设置为 1 秒，可以这样设置：
#测试发现：设置global的方式对当前session的long_query_time失效。对新连接的客户端有效。所以可以一并 执行下述语句
mysql > set global long_query_time = 1;
mysql> show global variables like '%long_query_time%';
mysql> set long_query_time=1;
mysql> show variables like '%long_query_time%';
4.2 查看慢查询数目
SHOW GLOBAL STATUS LIKE '%Slow_queries%';
4.3 慢查询日志分析工具：mysqldumpslow
在生产环境中，如果要手工分析日志，查找、分析SQL，显然是个体力活，MySQL提供了日志分析工具
mysqldumpslow 。
查看mysqldumpslow的帮助信息
mysqldumpslow --help
mysqldumpslow 命令的具体参数如下：
-
-a: 不将数字抽象成N，字符串抽象成S
-
-s: 是表示按照何种方式排序：
- c: 访问次数
- l: 锁定时间
- r: 返回记录
- t: 查询时间 al:平均锁定时间
- ar:平均返回记录数
- at:平均查询时间 （默认方式） ac:平均查询次数
-
-t: 即为返回前面多少条的数据；
-
-g: 后边搭配一个正则匹配模式，大小写不敏感的；
举例：我们想要按照查询时间排序，查看前五条 SQL 语句，这样写即可：
mysqldumpslow -s t -t 5 /var/lib/mysql/atguigu01-slow.log
root@bogon ~]# mysqldumpslow -s t -t 5 /var/lib/mysql/atguigu01-slow.log
Reading mysql slow query log from /var/lib/mysql/atguigu01-slow.log
Count: 1 Time=2.39s (2s) Lock=0.00s (0s) Rows=13.0 (13), root[root]@localhost
SELECT * FROM student WHERE name = 'S'
Count: 1 Time=2.09s (2s) Lock=0.00s (0s) Rows=2.0 (2), root[root]@localhost
SELECT * FROM student WHERE stuno = N
Died at /usr/bin/mysqldumpslow line 162, <> chunk 2.
工作常用参考：
#得到返回记录集最多的10个SQL
mysqldumpslow -s r -t 10 /var/lib/mysql/atguigu-slow.log
#得到访问次数最多的10个SQL
mysqldumpslow -s c -t 10 /var/lib/mysql/atguigu-slow.log
#得到按照时间排序的前10条里面含有左连接的查询语句
mysqldumpslow -s t -t 10 -g "left join" /var/lib/mysql/atguigu-slow.log
#另外建议在使用这些命令时结合 | 和more 使用 ，否则有可能出现爆屏情况
mysqldumpslow -s r -t 10 /var/lib/mysql/atguigu-slow.log | more
4.4 关闭慢查询日志
方式1：永久性方式
[mysqld]
slow_query_log=OFF
#或把slow_query_log一项注释掉 或 删除
[mysqld]
#slow_query_log =OFF
重启MySQL服务，执行如下语句查询慢日志功能。
SHOW VARIABLES LIKE '%slow%'; #查询慢查询日志所在目录
SHOW VARIABLES LIKE '%long_query_time%'; #查询超时时长
方式2：临时性方式
SET GLOBAL slow_query_log=off;
5. 查看 SQL 执行成本：SHOW PROFILE
show variables like 'profiling';
#开启
set profiling = 'ON';
#查看
show profiles; -- 查看最近一次查询的开销，可以直用使用show profile;
show profile cpu,block io for query 2; -- 查询特定的
show profile的常用查询参数：
① ALL：显示所有的开销信息。
② BLOCK IO：显示块IO开销。
③ CONTEXT SWITCHES：上下文切换开 销。
④ CPU：显示CPU开销信息。
⑤ IPC：显示发送和接收开销信息。
⑥ MEMORY：显示内存开销信 息。
⑦ PAGE FAULTS：显示页面错误开销信息。
⑧ SOURCE：显示和Source_function，Source_file， Source_line相关的开销信息。
⑨ SWAPS：显示交换次数开销信息。
6. 分析查询语句：EXPLAIN
官方介绍
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/explain-output.html
版本情况
MySQL 5.6.3以前只能 EXPLAIN SELECT ；MYSQL 5.6.3以后就可以 EXPLAIN SELECT，UPDATE，DELETE
在5.7以前的版本中，想要显示 partitions 需要使用 explain partitions 命令；想要显示filtered 需要使用 explain extended 命令。在5.7版本后，默认explain直接显示partitions和filtered中的信息。
6.1 基本语法
EXPLAIN 或 DESCRIBE语句的语法形式如下：
EXPLAIN SELECT select_options
#或者
DESCRIBE SELECT select_options
EXPLAIN 语句输出的各个列的作用如下：
| 列名 | 描述 |
|---|---|
| id | 在一个大的查询语句中每个SELECT关键字都对应一个唯一的id |
| select_type | SELECT关键字对应的那个查询的类型 |
| table | 表名 |
| partitions | 匹配的分区信息 |
| type | 针对单表的访问方法 |
| possible_keys | 可能用到的索引 |
| key | 实际上使用的索引 |
| key_len | 实际使用到的索引长度 |
| ref | 当使用索引列等值查询时，与索引列进行等值匹配的对象信息 |
| rows | 预估的需要读取的记录条数 |
| filtered | 某个表经过搜索条件过滤后剩余记录条数的百分比 |
| Extra | 一些额外的信息 |
6.2 EXPLAIN各列作用
1. table
不论我们的查询语句有多复杂，包含了多少个表 ，到最后也是需要对每个表进行单表访问的，所以MySQL规定EXPLAIN语句输出的每条记录都对应着某个单表的访问方法，该条记录的table列代表着该表的表名（有时不是真实的表名字，可能是简称）。
2. id
- id如果相同，可以认为是一组，从上往下顺序执行
- 在所有组中，id值越大，优先级越高，越先执行
- 关注点：id号每个号码，表示一趟独立的查询,一个sql的查询趟数越少越好
3. select_type
4. partitions
5. type（重点）
结果值从最好到最坏依次是： system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL
SQL性能优化的目标：至少要达到 range级别，要求是ref级别，最好是consts级别。（阿里巴巴开发手册要求）
6. possible_keys和key
7. key_len（重点）
key_len的长度计算公式：
varchar(10)变长字段且允许NULL = 10 * ( character set： utf8=3,gbk=2,latin1=1)+1(NULL)+2(变长字段)
varchar(10)变长字段且不允许NULL = 10 * ( character set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)+2(变长字段)
char(10)固定字段且允许NULL = 10 * ( character set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)+1(NULL)
char(10)固定字段且不允许NULL = 10 * ( character set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)
8. ref
9. rows（重点）
预估的需要读取的记录条数
10. filtered
11. Extra
6.3 数据准备
- 建表
CREATE TABLE s1 (
id INT AUTO_INCREMENT,
key1 VARCHAR(100),
key2 INT,
key3 VARCHAR(100),
key_part1 VARCHAR(100),
key_part2 VARCHAR(100),
key_part3 VARCHAR(100),
common_field VARCHAR(100),
PRIMARY KEY (id), -- 聚簇索引
INDEX idx_key1 (key1), -- 普通索引
UNIQUE INDEX idx_key2 (key2), -- 唯一索引
INDEX idx_key3 (key3), -- 普通索引
INDEX idx_key_part(key_part1, key_part2, key_part3) -- 联合索引
) ENGINE=INNODB CHARSET=utf8;
CREATE TABLE s2 (
id INT AUTO_INCREMENT,
key1 VARCHAR(100),
key2 INT,
key3 VARCHAR(100),
key_part1 VARCHAR(100),
key_part2 VARCHAR(100),
key_part3 VARCHAR(100),
common_field VARCHAR(100),
PRIMARY KEY (id),
INDEX idx_key1 (key1),
UNIQUE INDEX idx_key2 (key2),
INDEX idx_key3 (key3),
INDEX idx_key_part(key_part1, key_part2, key_part3)
) ENGINE=INNODB CHARSET=utf8;
- 设置参数 log_bin_trust_function_creators
创建函数，假如报错，需开启如下命令：允许创建函数设置：
set global log_bin_trust_function_creators=1; # 不加global只是当前窗口有效。
- 创建函数
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string1(n INT)
RETURNS VARCHAR(255) #该函数会返回一个字符串
BEGIN
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n DO
SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));
SET i = i + 1;
END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER
- 创建存储过程
创建往s1表中插入数据的存储过程：
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_s1 (IN min_num INT (10),IN max_num INT (10))
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0;
REPEAT
SET i = i + 1;
INSERT INTO s1 VALUES(
(min_num + i),
rand_string1(6),
(min_num + 30 * i + 5),
rand_string1(6),
rand_string1(10),
rand_string1(5),
rand_string1(10),
rand_string1(10));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT;
END //
DELIMITER ;
创建往s2表中插入数据的存储过程：
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_s2 (IN min_num INT (10),IN max_num INT (10))
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0;
REPEAT
SET i = i + 1;
INSERT INTO s2 VALUES(
(min_num + i),
rand_string1(6),
(min_num + 30 * i + 5),
rand_string1(6),
rand_string1(10),
rand_string1(5),
rand_string1(10),
rand_string1(10));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT;
END //
DELIMITER ;
- 调用存储过程
因为在执行explain的时候，有数据和没数据的结果是不一样的，所以我们需要造一些数据
s1表数据的添加：加入1万条记录：
CALL insert_s1(10001,10000);
s2表数据的添加：加入1万条记录：
CALL insert_s2(10001,10000);
6.4 EXPLAIN各列作用
为了让大家有比较好的体验，我们调整了下 EXPLAIN 输出列的顺序。
1. table
不论我们的查询语句有多复杂，里边儿 包含了多少个表 ，到最后也是需要对每个表进行 单表访问 的，所
以MySQL规定EXPLAIN语句输出的每条记录都对应着某个单表的访问方法，该条记录的table列代表着该
表的表名（有时不是真实的表名字，可能是简称）。
SELECT * FROM s1 INNER JOIN s2
ON s1.key1 = s2.key1
WHERE s1.common_field = 'a';
上面sql就有两行记录 且table的值就是上面两张表： 只要有几张表就有几条记录
2. id
我们写的查询语句一般都以 SELECT 关键字开头，比较简单的查询语句里只有一个 SELECT 关键字，比
如下边这个查询语句：
稍微复杂一点的连接查询中也只有一个 SELECT 关键字，比如：
不一定sql中写在前面的就是驱动表，如有sql优化器觉得对调一下表执行的成本会更低，则会调换顺序
小结:
1.id如果相同，可以认为是一组，从上往下顺序执行
2.在所有组中，id值越大，优先级越高，越先执行
关注点：id号每个号码，表示一趟独立的查询, 一个sql的查询趟数越少越好
3. select_type
一条大的查询语句里边可以包含若干个SELECT关键字，每个SELECT关键字代表着一个小的查询语句，而每个SELECT关键字的FROM子句中都可以包含若干张表（这些表用来做连接查询)，每一张表都对应着执行计划输出中的一条记录，对于在同一个SELECT关键字中的表来说，它们的id值是相同的。
MySQL为每一个SELECT关键字代表的小查询都定义了一个称之为select_type的属性，意思是我们只要知道了某个小查询的select_type属性，j就知道了这个小查询在整个大查询中扮演了一个什么角色，我们看一下
select_type都能取哪些值，请看官方文档:
具体分析如下：
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1;
当然，连接查询也算是SIMPLE 类型，比如：
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 INNER JOIN s2;
-
PRIMARY
对于包含
'UNION或者UNION ALL或者子查询的大查询来说，它是由几个小查询组成的，其中最左边的查询的select type值就是PRIMARY
对于包含UNION或者UNION AL的大查询来说，它是由几个小查询组成的，其中除了最左边的那个小以外，其余的小查询的select type值就是UNION
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 UNION SELECT * FROM s2;
-
SUBQUERY 子查询
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 IN (SELECT key1 FROM s2) OR key3 = 'a';
-
DEPENDENT SUBQUERY
如果包含子查询的查询语句不能够转为对应的
semi-join的形式，并且该子查询是相关子查询，则该子查询的第一个‘SELECT关键字代表的那个查询的select type '就是DEPENDENT SUBQUERYmysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 IN (SELECT key1 FROM s2 WHERE s1.key2 = s2.key2) OR key3 = 'a';
注意的是，select_type为
DEPENDENT SUBQUERY的查询可能会被执行多次。 -
DEPENDENT UNION
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 IN (SELECT key1 FROM s2 WHERE key1 = 'a' UNION SELECT key1 FROM s1 WHERE key1 = 'b'); -- 这里sql中的IN会被优化成exist，这样就和前边的表s1有关联了
-
DERIVED 派生
对于包含·派生表
的查询，该派生表对应的子查询的select type'就是DERIVEDmysql> EXPLAIN SELECT * FROM (SELECT key1, count(*) as c FROM s1 GROUP BY key1) AS derived_s1 where c > 1; -- (SELECT key1, count(*) as c FROM s1 GROUP BY key1) 这就是派生出来的表
-
MATERIALIZED
当查询优化器在执行包含子查询的语句时，选择将子查询物化之后与外层查询进行连接查询时，该子查询对应的
select_type属性就是`MATERIAL工ZEDmysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 IN (SELECT key1 FROM s2); -- (SELECT key1 FROM s2)子查询将被转化成物化表 -
其他不常用就不说了
4. partitions (可略)
- 代表分区表中的命中情况，非分区表，该项为NULL。一般情况下我们的查询语句的执行计划的partitions列的值都是NULL。
- https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/alter-table-partition-operations.html
如果想详细了解，可以如下方式测试。创建分区表：
-- 创建分区表，
-- 按照id分区，id<100 p0分区，其他p1分区
CREATE TABLE user_partitions (id INT auto_increment,
NAME VARCHAR(12),PRIMARY KEY(id))
PARTITION BY RANGE(id)(
PARTITION p0 VALUES less than(100),
PARTITION p1 VALUES less than MAXVALUE
);
DESC SELECT * FROM user_partitions WHERE id>200;
查询id大于200（200>100，p1分区）的记录，查看执行计划，partitions是p1，符合我们的分区规则
5. type ☆
执行计划的一条记录就代表着MySQL对某个表的执行查询时的访问方法，仅称"访问类型”，其中的type列就表明了这个访问方法是啥，是较为重要的一个指标。比如，看到type列的值是ref，表明MysQL即将使用ref访问方法来执行对s1表的查询。
完整的访问方法如下： system ， const ， eq_ref ， ref ， fulltext ， ref_or_null ，index_merge ， unique_subquery ， index_subquery ， range ， index ， ALL 。-- 这些排列有顺序，越在前性能越好
我们详细解释一下：
-
system
当表中只有一条记录'并且该表使用的存储引擎的统计数据是精确的，比如MyISAM、Memory,那么对该表的访问方法就是
system.
mysql> CREATE TABLE t(i int) Engine=MyISAM会给每个表维护一个表示表数据量的常量， 在执行count()的时候会直接返回; -- MyISAM会给每个表维护一个表示表数据量的常量， 在执行count(*)的时候会直接返回此常量值
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
mysql> INSERT INTO t VALUES(1);
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
然后我们看一下查询这个表的执行计划：
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t -- (InnoDB则是 type为ALL)
如果再插入一条数据，整个表里面就有两条数据了，这个时候再执行上边的select * 语句就会发现，type的值 变 成了ALL（性能最差的）
-
const
当我们根据主键或者唯一二级索引列与常数进行等值匹配时，对单表的访问方法就是 `const'
EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE id = 10005; EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key2 = 10066;
-
eq_ref
在连接查询时，如果被驱动表是通过主键或者唯一二级索引列等值匹配的方式进行访问的
(如果该主键或者唯一二级索引是联合索引的话，所有的索引列都必须进行等值比较），则对该被驱动表的访问方法就是
eq refEXPLAIN SELECT * FROM s1 INNERJoIN s2 ON s1.id = s2.id;
从执行计划的结果中可以看出，MySQL打算将s2作为驱动表，s1作为被驱动表，重点关注s1的访问方法是 eq_ref ，表明在访问s1表的时候可以 通过主键的等值匹配 来进行访问。
-
ref
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 = 'a';
-
ref_or_null
-
fulltext
-
index_merge
单表访问方法时在某些场景下可以使用
Intersection '、'Union '.sort-Union`这三种索引合并的方式来执行查询mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 = 'a' OR key3 = 'a'
从执行计划的 type 列的值是 index_merge 就可以看出，MySQL 打算使用索引合并的方式来执行
对 s1 表的查询。 -
unique_subquery
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key2 IN (SELECT id FROM s2 where s1.key1 = s2.key1) OR key3 = 'a';unique subquery是针对在一些包含IN子查询的查询语句中，如果查询优化器决定将IN子查询
转换为EXISTs子查询，而且子查询可以使用到主键进行等值匹配的话，那么该子查询执行计划的type列的值就是unique subquery
-
range
小结：
结果值从最好到最坏依次是： system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge >
unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL 其中比较重要的几个提取出来（见上图中的蓝
色）。SQL 性能优化的目标：至少要达到 range 级别，要求是 ref 级别，最好是 consts级别。（阿里巴巴
开发手册要求）
6. possible_keys和key
在EXPLAIN语句输出的执行计划中，possible_keys列表示在某个查询语句中，对某个表执行单表查询时可能用到的索引有哪些。一般查询涉及到的字段上若存在索引，则该索引将被列出，但不一定被查询使用。key列表示实际用到的索引有哪些，如果为NULL，则没有使用索引。比方说下边这个查询:
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 > 'z' AND key3 = 'a';
7. key_len ☆
key_len: 实际使用到的索引长度(即:字节数)晋你检查是否充分的利用上了索引，值越大越好，主要针对于联合索引，有一定的参考意义
8. ref
9. rows ☆
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 > 'z';
10. filtered
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 WHERE key1 > 'z' AND common_field = 'a';
mysql> EXPLAIN SELECT * FROM s1 INNER JOIN s2 ON s1.key1 = s2.key1 WHERE s1.common_field = 'a';
11. Extra ☆
顾名思义，Extra列是用来说明一些额外信息的，包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息。我们可以通过这些额外信息来更准确的理解MySQL到底将如何执行给定的查询语句。MySQL提供的额外信息有好几十个，我们就不一个一个介绍了，所以我们只挑比较重要的额外信息介绍给大家。
- No tables used
当查询语句的没有FROM子句时将会提示该额外信息，比如:
using index 是覆盖索引，即select后面的字段就是索引里面包含的字段，不用再进行回表查询
小结
- EXPLAIN不考虑各种Cache
- EXPLAIN不能显示MySQL在执行查询时所作的优化工作
- EXPLAIN不会告诉你关于触发器、存储过程的信息或用户自定义函数对查询的影响情况
- 部分统计信息是估算的，并非精确值
7. EXPLAIN的进一步使用
7.1 EXPLAIN四种输出格式
这里谈谈EXPLAIN的输出格式。EXPLAIN可以输出四种格式：传统格式，JSON格式，TREE格式以及可视化输出。用户可以根据需要选择适用于自己的格式。
1. 传统格式
2. JSON格式
JSON格式：在EXPLAIN单词和真正的查询语句中间加上FORMAT=JSON。用于查看执行成本cost_info
3. TREE格式
TREE格式是8.0.16版本之后引入的新格式，主要根据查询的各个部分之间的关系和各部分的执行顺序来描述如何查询。
4. 可视化输出
可视化输出，可以通过MySQL Workbench可视化查看MySQL的执行计划。
5.2 SHOW WARNINGS的使用
在我们使用EXPLAIN语句查看了某个查询的执行计划后，紧接着还可以使用SHOW WARNINGS语句查看与这个查询的执行计划有关的一些扩展信息，比如这样:
mysql> EXPLAIN SELECT s1.key1, s2.key1 FROM s1 LEFT JOIN s2 ON s1.key1 = s2.key1 WHERE s2.common_field IS NOT NULL;
# 查看优化后的执行语句
mysql> SHOW WARNINGS\G
8. 分析优化器执行计划：trace
OPTIMIZER_TRACE 是MySQL 5.6引入的一项跟踪功能，它可以跟踪优化器做出的各种决策（比如访问表的方法、各种开销计算、各种转换等)，并将跟踪结果记录到INFORMATION_SCHEMA. OPTIMIZER_TRACE表中。
此功能默认关闭。开启trace，并设置格式为JSON，同时设置trace最大能够使用的内存大小，避免解析过程中因为默认内存过小而不能够完整展示。
# 开启
SET optimizer_trace="enabled=on",end_markers_in_json=on;
# 设置大小（避免太小导致MySQL打印不全）
set optimizer_trace_max_mem_size=1000000;
# 使用
select * from student where id < 10;
select * from information_schema.optimizer_trace\G
*************************** 1. row ***************************
//第1部分：查询语句
QUERY: select * from student where id < 10
//第2部分：QUERY字段对应语句的跟踪信息
TRACE:{
"steps": [
{
"join_preparation": { //预备工作
"select#": 1,
"steps": [
{
"expanded_query": "/* select#1 */ select `student`.`id` AS `id`,`student`.`stuno` AS `stuno`,`student`.`name` AS `name`,`student`.`age` AS `age`,`student`.`classId` AS `classId` from `student` where (`student`.`id` < 10)"
}
] /* steps */
} /* join_preparation */
},
{
"join_optimization": { //进行优化
"select#": 1,
"steps": [
{
"condition_processing": { //条件处理
"condition": "WHERE",
"original_condition": "(`student`.`id` < 10)",
"steps": [
{
"transformation": "equality_propagation",
"resulting_condition": "(`student`.`id` < 10)"
},
{
"transformation": "constant_propagation",
"resulting_condition": "(`student`.`id` < 10)"
},
{
"transformation": "trivial_condition_removal",
"resulting_condition": "(`student`.`id` < 10)"
}
] /* steps */
} /* condition_processing */
},
{
"substitute_generated_columns": { //替换生成的列
} /* substitute_generated_columns */
},
{
"table_dependencies": [ //表的依赖关系
{
"table": "`student`",
"row_may_be_null": false,
"map_bit": 0,
"depends_on_map_bits": [
] /* depends_on_map_bits */
}
] /* table_dependencies */
},
{
"ref_optimizer_key_uses": [ //使用键
] /* ref_optimizer_key_uses */
},
{
"rows_estimation": [ //行判断
{
"table": "`student`",
"range_analysis": {
"table_scan": {
"rows": 3973767,
"cost": 408558
} /* table_scan */, //扫描表
"potential_range_indexes": [ //潜在的范围索引
{
"index": "PRIMARY",
"usable": true,
"key_parts": [
"id"
] /* key_parts */
}
] /* potential_range_indexes */,
"setup_range_conditions": [ //设置范围条件
] /* setup_range_conditions */,
"group_index_range": {
"chosen": false,
"cause": "not_group_by_or_distinct"
} /* group_index_range */,
"skip_scan_range": {
"potential_skip_scan_indexes": [
{
"index": "PRIMARY",
"usable": false,
"cause": "query_references_nonkey_column"
}
] /* potential_skip_scan_indexes */
} /* skip_scan_range */,
"analyzing_range_alternatives": { //分析范围选项
"range_scan_alternatives": [
{
"index": "PRIMARY",
"ranges": [
"id < 10"
] /* ranges */,
"index_dives_for_eq_ranges": true,
"rowid_ordered": true,
"using_mrr": false,
"index_only": false,
"rows": 9,
"cost": 1.91986,
"chosen": true
}
] /* range_scan_alternatives */,
"analyzing_roworder_intersect": {
"usable": false,
"cause": "too_few_roworder_scans"
} /* analyzing_roworder_intersect */
} /* analyzing_range_alternatives */,
"chosen_range_access_summary": { //选择范围访问摘要
"range_access_plan": {
"type": "range_scan",
"index": "PRIMARY",
"rows": 9,
"ranges": [
"id < 10"
] /* ranges */
} /* range_access_plan */,
"rows_for_plan": 9,
"cost_for_plan": 1.91986,
"chosen": true
} /* chosen_range_access_summary */
} /* range_analysis */
}
] /* rows_estimation */
},
{
"considered_execution_plans": [ //考虑执行计划
{
"plan_prefix": [
] /* plan_prefix */,
"table": "`student`",
"best_access_path": { //最佳访问路径
"considered_access_paths": [
{
"rows_to_scan": 9,
"access_type": "range",
"range_details": {
"used_index": "PRIMARY"
} /* range_details */,
"resulting_rows": 9,
"cost": 2.81986,
"chosen": true
}
] /* considered_access_paths */
} /* best_access_path */,
"condition_filtering_pct": 100, //行过滤百分比
"rows_for_plan": 9,
"cost_for_plan": 2.81986,
"chosen": true
}
] /* considered_execution_plans */
},
{
"attaching_conditions_to_tables": { //将条件附加到表上
"original_condition": "(`student`.`id` < 10)",
"attached_conditions_computation": [
] /* attached_conditions_computation */,
"attached_conditions_summary": [ //附加条件概要
{
"table": "`student`",
"attached": "(`student`.`id` < 10)"
}
] /* attached_conditions_summary */
} /* attaching_conditions_to_tables */
},
{
"finalizing_table_conditions": [
{
"table": "`student`",
"original_table_condition": "(`student`.`id` < 10)",
"final_table_condition ": "(`student`.`id` < 10)"
}
] /* finalizing_table_conditions */
},
{
"refine_plan": [ //精简计划
{
"table": "`student`"
}
] /* refine_plan */
}
] /* steps */
} /* join_optimization */
},
{
"join_execution": { //执行
"select#": 1,
"steps": [
] /* steps */
} /* join_execution */
}
] /* steps */
}
//第3部分：跟踪信息过长时，被截断的跟踪信息的字节数。
MISSING_BYTES_BEYOND_MAX_MEM_SIZE: 0 //丢失的超出最大容量的字节
//第4部分：执行跟踪语句的用户是否有查看对象的权限。当不具有权限时，该列信息为1且TRACE字段为空，一般在
调用带有SQL SECURITY DEFINER的视图或者是存储过程的情况下，会出现此问题。
INSUFFICIENT_PRIVILEGES: 0 //缺失权限
1 row in set (0.00 sec)
9. MySQL监控分析视图-sys schema
关于MySQL的性能监控和问题诊断，我们一般都从performance_schema中去获取想要的数据，在MySQL5.7.7版本中新增sys schema，它将performance_schema和information_schema中的数据以更容易理解的方式总结归纳为"视图”，其目的就是为了降低查询performance_schema的复杂度，让DBA能够快速的定位问题。下面看看这些库中都有哪些监控表和视图，掌握了这些，在我们开发和运维的过程中就起到了事半功倍的效果。
9.1 Sys schema视图摘要
- 主机相关：以host_summary开头，主要汇总了IO延迟的信息。
- Innodb相关：以innodb开头，汇总了innodb buffer信息和事务等待innodb锁的信息。
- I/o相关：以io开头，汇总了等待I/O、I/O使用量情况。
- 内存使用情况：以memory开头，从主机、线程、事件等角度展示内存的使用情况
- 连接与会话信息：processlist和session相关视图，总结了会话相关信息。
- 表相关：以schema_table开头的视图，展示了表的统计信息。
- 索引信息：统计了索引的使用情况，包含冗余索引和未使用的索引情况。
- 语句相关：以statement开头，包含执行全表扫描、使用临时表、排序等的语句信息。
- 用户相关：以user开头的视图，统计了用户使用的文件I/O、执行语句统计信息。
- 等待事件相关信息：以wait开头，展示等待事件的延迟情况。
9.2 Sys schema视图使用场景
索引情况
不用记住，直接执行下面的语句测试一下即可
#1. 查询冗余索引
select * from sys.schema_redundant_indexes;
#2. 查询未使用过的索引
select * from sys.schema_unused_indexes;
#3. 查询索引的使用情况
select index_name,rows_selected,rows_inserted,rows_updated,rows_deleted from sys.schema_index_statistics where table_schema='dbname' ;
表相关
# 1. 查询表的访问量
select table_schema,table_name,sum(io_read_requests+io_write_requests) as io from sys.schema_table_statistics group by table_schema,table_name order by io desc;
# 2. 查询占用bufferpool较多的表
select object_schema,object_name,allocated,data
from sys.innodb_buffer_stats_by_table order by allocated limit 10;
# 3. 查看表的全表扫描情况
select * from sys.statements_with_full_table_scans where db='dbname';
语句相关
#1. 监控SQL执行的频率
select db,exec_count,query from sys.statement_analysis order by exec_count desc;
#2. 监控使用了排序的SQL
select db,exec_count,first_seen,last_seen,query
from sys.statements_with_sorting limit 1;
#3. 监控使用了临时表或者磁盘临时表的SQL
select db,exec_count,tmp_tables,tmp_disk_tables,query
from sys.statement_analysis where tmp_tables>0 or tmp_disk_tables >0 order by (tmp_tables+tmp_disk_tables) desc;
IO相关
#1. 查看消耗磁盘IO的文件
select file,avg_read,avg_write,avg_read+avg_write as avg_io
from sys.io_global_by_file_by_bytes order by avg_read limit 10;
Innodb 相关
#1. 行锁阻塞情况
select * from sys.innodb_lock_waits;
风险提示:
通过sys库去查询时，MySQL会消耗大量资源去收集相关信息，严重的可能会导致业务请求被阻塞，从而引起故障。建议生产上不要频繁的去查询sys或者performance_schema、information_schema来完成监控巡检等工作。
【第10章 索引优化与查询优化】
数据准备
学员表 插 50万 条， 班级表 插 1万 条。
步骤1：建表
CREATE TABLE `class` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`className` VARCHAR(30) DEFAULT NULL,
`address` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
`monitor` INT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `student` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`stuno` INT NOT NULL ,
`name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
`age` INT(3) DEFAULT NULL,
`classId` INT(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
#CONSTRAINT `fk_class_id` FOREIGN KEY (`classId`) REFERENCES `t_class` (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
步骤2：设置参数
命令开启：允许创建函数设置：
set global log_bin_trust_function_creators=1; # 不加global只是当前窗口有效。
步骤3：创建函数
保证每条数据都不同。
#随机产生字符串
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string(n INT) RETURNS VARCHAR(255)
BEGIN
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n DO
SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));
SET i = i + 1;
END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop function rand_string;
随机产生班级编号
#用于随机产生多少到多少的编号
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1)) ;
RETURN i;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop function rand_num;
步骤4：创建存储过程
#创建往stu表中插入数据的存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_stu( START INT , max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
REPEAT #循环
SET i = i + 1; #赋值
INSERT INTO student (stuno, name ,age ,classId ) VALUES
((START+i),rand_string(6),rand_num(1,50),rand_num(1,1000));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop PROCEDURE insert_stu;
创建往class表中插入数据的存储过程
#执行存储过程，往class表添加随机数据
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE `insert_class`( max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0;
REPEAT
SET i = i + 1;
INSERT INTO class ( classname,address,monitor ) VALUES
(rand_string(8),rand_string(10),rand_num(1,100000));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop PROCEDURE insert_class;
步骤5：调用存储过程
class
#执行存储过程，往class表添加1万条数据
CALL insert_class(10000);
stu
#执行存储过程，往stu表添加50万条数据
CALL insert_stu(100000,500000);
步骤6：删除某表上的索引
创建存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE `proc_drop_index`(dbname VARCHAR(200),tablename VARCHAR(200))
BEGIN
DECLARE done INT DEFAULT 0;
DECLARE ct INT DEFAULT 0;
DECLARE _index VARCHAR(200) DEFAULT '';
DECLARE _cur CURSOR FOR SELECT index_name FROM
information_schema.STATISTICS WHERE table_schema=dbname AND table_name=tablename AND
seq_in_index=1 AND index_name <>'PRIMARY' ;
#每个游标必须使用不同的declare continue handler for not found set done=1来控制游标的结束
DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND set done=2 ;
#若没有数据返回,程序继续,并将变量done设为2
OPEN _cur;
FETCH _cur INTO _index;
WHILE _index<>'' DO
SET @str = CONCAT("drop index " , _index , " on " , tablename );
PREPARE sql_str FROM @str ;
EXECUTE sql_str;
DEALLOCATE PREPARE sql_str;
SET _index='';
FETCH _cur INTO _index;
END WHILE;
CLOSE _cur;
END //
DELIMITER ;
执行存储过程
CALL proc_drop_index("dbname","tablename");
1. 索引失效案例
MySQL中提高性能的一个最有效的方式是对数据表设计合理的索引。索引提供了访问高效数据的方法，并且加快查询的速度，因此索引对查询的速度有着至关重要的影响。
- 使用索引可以
快速地定位表中的某条记录，从而提高数据库查询的速度，提高数据库的性能。 - 如果查询时没有使用索引，查询语句就会
扫描表中的所有记录。在数据量大的情况下，这样查询的速度会很慢。
大多数情况下都（默认）采用B+树来构建索引。只是空间列类型的索引使用R-树，并且MEMORY表还支持hash索引。
其实，用不用索引，最终都是优化器说了算。优化器是基于什么的优化器？基于cost开销(CostBaseOptimizer)，它不是基于规则(Rule-BasedOptimizer)，也不是基于语义。怎么样开销小就怎么来。另外，SQL语句是否使用索引，跟数据库版本、数据量、数据选择度都有关系。
1.1 全值匹配我最爱
1.2 最佳左前缀法则
在MySQL建立联合索引时会遵守最佳左前缀匹配原则，即最左优先，在检索数据时从联合索引的最左边开始匹配。
结论：MySQL可以为多个字段创建索引，一个索引可以包括16个字段。对于多列索引，过滤条件要使用索引必须按照索引建立时的顺序，依次满足，一旦跳过某个字段，索引后面的字段都无法被使用。如果查询条件中没有使用这些字段中第1个字段时，多列（或联合）索引不会被使用。
拓展：Alibaba《Java开发手册》
索引文件具有 B-Tree 的最左前缀匹配特性，如果左边的值未确定，那么无法使用此索引。
1.3 主键插入顺序
对于一个使用InnoDB存储引擎的表来说，在我们没有显示的创建索引时，表中的数据实际上都是存储在聚簇索引的叶子节点的。而记录又存储在数据页中的，数据页和记录又是按照记录主键值从小到大的顺序进行排序，所以如果我们插入的记录的主键值是依次增大的话，那我们每插满一个数据页就换到下一个数据页继续插，而如果我们插入的主键值忽小忽大的话，则可能会造成页面分裂和记录移位。
1.4 计算、函数、类型转换(自动或手动)导致索引失效
mysql> EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE LEFT(student.name,3) = 'abc';
1.5 类型转换导致索引失效
# 未使用到索引
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE name=123;
# 使用到索引
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE name='123';
name=123发生类型转换，索引失效。
1.6 范围条件右边的列索引失效
应用开发中范围查询，例如：金额查询，日期查询往往都是范围查询。应将查询条件放置where语句最后。（创建的联合索引中，务必把范围涉及到的字段写在最后）
1.7 不等于(!= 或者<>)索引失效
1.8 is null可以使用索引，is not null无法使用索引
结论：最好在设计数据表的时候就将
字段设置为 NOT NULL 约束，比如你可以将INT类型的字段，默认值设置为0。将字符类型的默认值设置为空字符串('')拓展：同理，在查询中使用
not like也无法使用索引，导致全表扫描
1.9 like以通配符%开头索引失效
拓展：Alibaba《Java开发手册》
【强制】页面搜索严禁左模糊或者全模糊，如果需要请走搜索引擎来解决。
1.10 OR 前后存在非索引的列，索引失效
在WHERE子句中，如果在OR前的条件列进行了索引，而在OR后的条件列没有进行索引，那么索引会失效。也就是说，OR前后的两个条件中的列都是索引时，查询中才使用索引。
1.11 数据库和表的字符集统一使用utf8mb4
统一使用utf8mb4( 5.5.3版本以上支持)兼容性更好，统一字符集可以避免由于字符集转换产生的乱码。不同的字符集进行比较前需要进行转换会造成索引失效。
2. 关联查询优化
结论1：对于内连接来说，查询优化器可以决定谁来作为驱动表，谁作为被驱动表出现
结论2：对于内连接来讲，如果表的连接条件中只能有一个字段有索引，则有索引的字段所在的表会被作为被驱动表
结论3：对于内连接来说，在两个表的连接条件都存在索引的情况下，会选择小表作为驱动表。
小表驱动大表
2.1 Index Nested-Loop Join（索引嵌套循环连接）
Index Nested-Loop Join其优化的思路主要是为了减少内层表数据的匹配次数，所以要求被驱动表上必须有索引才行。通过外层表匹配条件直接与内层表索引进行匹配，避免和内层表的每条记录去进行比较，这样极大的减少了对内层表的匹配次数。
驱动表中的每条记录通过被驱动表的索引进行访问，因为索引查询的成本是比较固定的，故mysql优化器都倾向于使用记录数少的表作为驱动表（外表)。
如果被驱动表加索引，效率是非常高的，但如果索引不是主键索引，所以还得进行一次回表查询。相比，被驱动表的索引是主键索引，效率会更高。
2.2 Block Nested-Loop Join（块嵌套循环连接）
如果存在索引，那么会使用index的方式进行join，如果join的列没有索引，被驱动表要扫描的次数太多了。每次访问被驱动表，其表中的记录都会被加载到内存中，然后再从驱动表中取一条与其匹配，匹配结束后清除内存，然后再从驱动表中加载一条记录，然后把被驱动表的记录再加载到内存匹配，这样周而复始，大大增加了IO的次数。为了减少被驱动表的IO次数，就出现了Block Nested-Loop Join的方式。
不再是逐条获取驱动表的数据，而是一块一块的获取，引入了join buffer缓冲区，将驱动表join相关的部分数据列（大小受join buffer的限制）缓存到join buffer中，然后全表扫描被驱动表，被驱动表的每一条记录一次性和join buffer中的所有驱动表记录进行匹配（内存中操作），将简单嵌套循环中的多次比较合并成一次，降低了被驱动表的访问频率。
注意:
这里缓存的不只是关联表的列,select后面的列也会缓存起来。
在一个有N个join关联的sql中会分配N-1个join buffer。所以查询的时候尽量减少不必要的字段，可以让joinbuffer中可以存放更多的列。
Join小结
1、整体效率比较 : INLJ > BNLJ > SNLJ
2、永远用小结果集驱动大结果集(其本质就是减少外层循环的数据数量) (小的度量单位指的是表行数*每行大小)
# straight_join 固定驱动表位置，不让优化器优化驱动表顺序
select t1.b, t2.* from t1 straight_join t2 on (t1.b=t2.b) where t2.id<=100;#推荐
select t1.b,t2.* from t2 straight_join t1 on (t1.b=t2.b) where t2.id<=100;#不推荐
3、为被驱动表匹配的条件增加索引(减少内层表的循环匹配次数)
4、增大join buffer size的大小(一次缓存的数据越多，那么内层包的扫表次数就越少)
5、减少驱动表不必要的字段查询(字段越少，join buffer所缓存的数据就越多)
2.3 Hash Join
从MySQL的8.0.20版本开始将废弃BNLJ，因为从MySQL8.0.18版本开始就加入了hash join默认都会使用hash join
-
Nested Loop：对于被连接的数据子集较小的情况下，Nested Loop是个较好的选择。
-
Hash Join是做
大数据集连接时的常用方式，优化器使用两个表中较小（相对较小）的表利用Join Key在内存中建立散列值，然后扫描较大的表并探测散列值，找出与Hash表匹配的行。- 这种方式适用于较小的表完全可以放入内存中的情况，这样总成本就是访问两个表的成本之和。
- 在表很大的情况下并不能完全放入内存，这时优化器会将它分割成
若干不同的分区，不能放入内存的部分就把该分区写入磁盘的临时段，此时要求有较大的临时段从而尽量提高I/O的性能。 - 它能够很好的工作于没有索引的大表和并行查询的环境中，并提供最好的性能。Hash Join只能应用于等值连接，这是由Hash的特点决定的。
下面是复制的第二版笔记
2.1 数据准备
2.2 采用左外连接
2.3 采用内连接
2.4 join语句原理
3. 子查询优化
子查询是 MySQL 的一项重要的功能，可以帮助我们通过一个 SQL 语句实现比较复杂的查询。但是，子查询的执行效率不高。原因：
① 执行子查询时，MySQL需要为内层查询语句的查询结果建立一个临时表，然后外层查询语句从临时表中查询记录。查询完毕后，再撤销这些临时表。这样会消耗过多的CPU和IO资源，产生大量的慢查询。
② 子查询的结果集存储的临时表，不论是内存临时表还是磁盘临时表都不会存在索引，所以查询性能会受到一定的影响。
③ 对于返回结果集比较大的子查询，其对查询性能的影响也就越大。
在MySQL中，可以使用连接（JOIN）查询来替代子查询。连接查询不需要建立临时表，其速度比子查询要快，如果查询中使用索引的话，性能就会更好。
结论：尽量不要使用NOT IN 或者 NOT EXISTS，用LEFT JOIN xxx ON xx WHERE xx IS NULL替代
4. 排序优化
问题：在 WHERE 条件字段上加索引，但是为什么在 ORDER BY 字段上还要加索引呢？
优化建议：
- SQL 中，可以在 WHERE 子句和 ORDER BY 子句中使用索引，目的是在 WHERE 子句中
避免全表扫描，在 ORDER BY 子句避免使用 FileSort 排序。当然，某些情况下全表扫描，或者 FileSort 排序不一定比索引慢。但总的来说，我们还是要避免，以提高查询效率。 - 尽量使用 Index 完成 ORDER BY 排序。如果 WHERE 和 ORDER BY 后面是相同的列就使用单索引列；如果不同就使用联合索引。
- 无法使用 Index 时，需要对 FileSort 方式进行调优。
INDEX a_b_c(a,b,c) # 现在有这个索引
order by 能使用索引最左前缀
- ORDER BY a
- ORDER BY a,b
- ORDER BY a,b,c
- ORDER BY a DESC,b DESC,c DESC
如果WHERE使用索引的最左前缀定义为常量，则order by 能使用索引
- WHERE a = const ORDER BY b,c
- WHERE a = const AND b = const ORDER BY c
- WHERE a = const ORDER BY b,c
- WHERE a = const AND b > const ORDER BY b,c
# 但是优化器最终还是会衡量筛选后具体的数据量， 再衡量使用索引合适不合适
不能使用索引进行排序
- ORDER BY a ASC,b DESC,c DESC /* 排序不一致 */
- WHERE g = const ORDER BY b,c /*丢失a索引*/
- WHERE a = const ORDER BY c /*丢失b索引*/
- WHERE a = const ORDER BY a,d /*d不是索引的一部分*/
- WHERE a in (...) ORDER BY b,c /*对于排序来说，多个相等条件也是范围查询*/
4.3 案例实战
ORDER BY子句，尽量使用Index方式排序，避免使用FileSort方式排序。
执行案例前先清除student上的索引，只留主键：
DROP INDEX idx_age ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_stuno ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_name ON student;
#或者
call proc_drop_index('atguigudb2','student');
场景:查询年龄为30岁的，且学生编号小于101000的学生，按用户名称排序
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY NAME ;
查询结果如下：
mysql> SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY
NAME ;
+---------+--------+--------+------+---------+
| id | stuno | name | age | classId |
+---------+--------+--------+------+---------+
| 922 | 100923 | elTLXD | 30 | 249 |
| 3723263 | 100412 | hKcjLb | 30 | 59 |
| 3724152 | 100827 | iHLJmh | 30 | 387 |
| 3724030 | 100776 | LgxWoD | 30 | 253 |
| 30 | 100031 | LZMOIa | 30 | 97 |
| 3722887 | 100237 | QzbJdx | 30 | 440 |
| 609 | 100610 | vbRimN | 30 | 481 |
| 139 | 100140 | ZqFbuR | 30 | 351 |
+---------+--------+--------+------+---------+
8 rows in set, 1 warning (3.16 sec)
结论：type 是 ALL，即最坏的情况。Extra 里还出现了 Using filesort,也是最坏的情况。优化是必须
的。
优化思路：
方案一: 为了去掉filesort我们可以把索引建成
#创建新索引 不考虑范围条件字段stuno
CREATE INDEX idx_age_name ON student(age,NAME);
再次执行上边的语句：发现已经去掉了filesort
方案二: 尽量让where的过滤条件和排序使用上索引
再建一个三个字段的组合索引：
DROP INDEX idx_age_name ON student;
CREATE INDEX idx_age_stuno_name ON student (age,stuno,NAME);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY
NAME ;
mysql> SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student
-> WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY NAME ;
+-----+--------+--------+------+---------+
| id | stuno | name | age | classId |
+-----+--------+--------+------+---------+
| 167 | 100168 | AClxEF | 30 | 319 |
| 323 | 100324 | bwbTpQ | 30 | 654 |
| 651 | 100652 | DRwIac | 30 | 997 |
| 517 | 100518 | HNSYqJ | 30 | 256 |
| 344 | 100345 | JuepiX | 30 | 329 |
| 905 | 100906 | JuWALd | 30 | 892 |
| 574 | 100575 | kbyqjX | 30 | 260 |
| 703 | 100704 | KJbprS | 30 | 594 |
| 723 | 100724 | OTdJkY | 30 | 236 |
| 656 | 100657 | Pfgqmj | 30 | 600 |
| 982 | 100983 | qywLqw | 30 | 837 |
| 468 | 100469 | sLEKQW | 30 | 346 |
| 988 | 100989 | UBYqJl | 30 | 457 |
| 173 | 100174 | UltkTN | 30 | 830 |
| 332 | 100333 | YjWiZw | 30 | 824 |
+-----+--------+--------+------+---------+
15 rows in set, 1 warning (0.00 sec)
结果竟然有 filesort的 sql 运行速度， 超过了已经优化掉 filesort的 sql ，而且快了很多，几乎一瞬间就出现了结果。
原因:
所有的排序都是在条件过滤之后才执行的。所以，如果条件过滤掉大部分数据的话，剩下几百几千条数据进行排序其实并不是很消耗性能，即使索引优化了排序，但实际提升性能很有限。相对的stuno<101000这个条件，如果没有用到索引的话，要对几万条的数据进行扫描，这是非常消耗性能的，所以索引放在这个字段上性价比最高，是最优选择。
结论：
- 两个索引同时存在，mysql自动选择最优的方案。（对于这个例子，mysql选择
idx_age_stuno_name）。但是， 随着数据量的变化，选择的索引也会随之变化的 。- 当【范围条件】和【group by 或者 order by】的字段出现二选一时，优先观察条件字段的过
滤数量，如果过滤的数据足够多，而需要排序的数据并不多时，优先把索引放在范围字段
上。反之，亦然。
思考：这里我们使用如下索引，是否可行？
DROP INDEX idx_age_stuno_name ON student;
CREATE INDEX idx_age_stuno ON student(age,stuno);
上图前提是有idx_age_classId_name这个联合索引（注意：where classid = 45 这个条件是不会用到这个联合索引的），然后在执行的1号sql的时候因为没有limit条件，所以会取所有数据，反而不如直接全表扫描快了，执行2号sql的时候，因为有limit 10 条件，则会现在索引中（索引中age是拍好顺序的）找到classid = 45 的前10个，然后拿再回表取所有字段的值
4.4 filesort算法：双路排序和单路排序
双路排序 （慢）
- MySQL 4.1之前是使用双路排序 ，字面意思就是两次扫描磁盘，最终得到数据， 读取行指针和order by列 ，对他们进行排序，然后扫描已经排序好的列表，按照列表中的值重新从列表中读取对应的数据输出
- 从磁盘取排序字段，在buffer进行排序，再从 磁盘取其他字段 。
取一批数据，要对磁盘进行两次扫描，众所周知，IO是很耗时的，所以在mysql4.1之后，出现了第二种改进的算法，就是单路排序。
单路排序 （快）
从磁盘读取查询需要的 所有列 ，按照order by列在buffer对它们进行排序，然后扫描排序后的列表进行输出， 它的效率更快一些，避免了第二次读取数据。并且把随机IO变成了顺序IO，但是它会使用更多的空间， 因为它把每一行都保存在内存中了。
结论及引申出的问题
- 由于单路是后出的，总体而言好过双路
- 但是用单路有问题
- 在sort_buffer中，单路比多路要多占用很多空间，因为单路是把所有字段都取出,所以有可能取出的数据的总大小超出了sort_buffer的容量，导致每次只能取sort_buffer容量大小的数据，进行排序(创建tmp文件，多路合并)，排完再取sort_buffer容量大小，再排......从而多次I/O。
- 单路本来想省一次I/o操作，反而导致了大量的I/O操作，反而得不偿失。
优化策略
-
尝试提高 sort_buffer_size
-
不管用哪种算法，提高这个参数都会提高效率，要根据系统的能力去提高，因为这个参数是针对每个进程
(connection)的1M-8M之间调整。MySQL5.7,InnoDB存储引擎默认值是1048576字节，1MBshow VARIABLES LIKE ' %sort_buffer_size%';
-
-
尝试提高 max_length_for_sort_data
- 提高这个参数，会增加用改进算法的概率。
show VARIABLES LIKE ' %max_length_for_sort_data%'; #默认1024字节- 但是如果设的太高，数据总容量超出sort_buffer_size的概率就增大，明显症状是高的磁盘VO活动和低的处理器使用率。如果需要返回的列的总长度大于max_length_for_sort_data，使用双路算法，否则使用单路算法。1024-8192字节之间调整
-
order by 时select * 是一个大忌。最好只Query需要的字段。
- 当Query的字段大小总和小于max_length_for_sort_data，而且排序字段不是TEXTIBLOB类型时，会用改进后的算法――单路排序，否则用老算法――多路排序。
- 两种算法的数据都有可能超出sort_buffer_size的容量，超出之后，会创建tmp文件进行合并排序
I/o，但是用单路排序算法的风险会更大一些，所以要提高sort_buffer_size。
5. GROUP BY优化
- group by 使用索引的原则几乎跟order by一致 ，group by 即使没有过滤条件用到索引，也可以直接使用索引。
- group by 是先排序再分组的（如果有索引的话就是应排好序的，接着分组就行了），遵照索引建的最佳左前缀法则
- 当无法使用索引列，可以增大
max_length_for_sort_data和sort_buffer_size参数的设置 - where效率高于having，能写在where限定的条件就不要写在having中了
- 减少使用order by，和业务沟通能不排序就不排序，或将排序放到程序端去做。Order by、group by、distinct这些语句较为耗费CPU，数据库的CPU资源是极其宝贵的。
- 包含了order by、group by、distinct这些查询的语句，where条件过滤出来的结果集请保持在1000行以内，否则SQL会很慢。
6. 优化分页查询
一般分页查询时，通过创建覆盖索引能够比较好地提高性能。一个常见又非常头疼的问题就是limit 2000000,10，此时需要MySQL排序前2000010记录，(mysql先数行数，数到2000000行后开始查询）仅仅返回2000000 -2000010的记录，其他记录丢弃，查询排序的代价非常大。
EXPLAIN SELECT * FROM student LIMIT 2000000,10;
下面说说优化思路：
优化思路一
在索引上完成排序分页操作，最后根据主键关联回原表查询所需要的其他列内容。（这种是id不是自增的情况）
EXPLAIN SELECT * FROM student t,(SELECT id FROM student ORDER BY id LIMIT 2000000,10) a
WHERE t.id = a.id; -- 注意id这一列是有索引的（但是不是排序的）
优化思路二
该方案适用于主键自增的表，可以把Limit 查询转换成某个位置的查询。
EXPLAIN SELECT * FROM student WHERE id > 2000000 LIMIT 10;
7. 优先考虑覆盖索引
7.1 什么是覆盖索引？
理解方式一：索引是高效找到行的一个方法，但是一般数据库也能使用索引找到一个列的数据，因此它不必读取整个行。毕竟索引叶子节点存储了它们索引的数据；当能通过读取索引就可以得到想要的数据，那就不需要读取行了。一个索引包含了满足查询结果的数据就叫做覆盖索引。
理解方式二：非聚簇复合索引的一种形式，它包括在查询里的SELECT、JOIN和WHERE子句用到的所有列（即建索引的字段正好是覆盖查询条件中所涉及的字段）。
简单说就是，索引列+主键包含SELECT 到 FROM之间查询的列。
7.2 覆盖索引的利弊
好处：
1. 避免Innodb表进行索引的二次查询（回表）
Innodb是以聚集索引的顺序来存储的，对于Innodb来说，二级索引在叶子节点中所保存的是行的主键信息，如果是用二级索引查询数据，在查找到相应的键值后，还需通过主键进行二次查询才能获取我们真实所需要的数据。在覆盖索引中，二级索引的键值中可以获取所要的数据，避免了对主键的二次查询，减少了IO操作，提升了查询效率。
2. 可以把随机IO变成顺序IO加快查询效率
由于覆盖索引是按键值的顺序存储的，对于I0密集型的范围查找来说，对比随机从磁盘读取每一行的数据IO要少的多，因此利用覆盖索引在访问时也可以把磁盘的随机读取的IO转变成索引查找的顺序I0。
由于覆盖索引可以减少树的搜索次数，显著提升查询性能，所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。
弊端：
索引字段的维护总是有代价的。因此，在建立冗余索引来支持覆盖索引时就需要权衡考虑了。这是业务DBA，或者称为业务数据架构师的工作。
9. 如何给字符串添加索引
有一张教师表，表定义如下：
create table teacher(
ID bigint unsigned primary key,
email varchar(64),
...
)engine=innodb;
讲师要使用邮箱登录，所以业务代码中一定会出现类似于这样的语句：
mysql> select col1, col2 from teacher where email='xxx';
如果email这个字段上没有索引，那么这个语句就只能做 全表扫描 。
9.1 前缀索引
MySQL是支持前缀索引的。默认地，如果你创建索引的语句不指定前缀长度，那么索引就会包含整个字
符串。
mysql> alter table teacher add index index1(email);
#或
mysql> alter table teacher add index index2(email(6));
这两种不同的定义在数据结构和存储上有什么区别呢？下图就是这两个索引的示意图。
如果使用的是index1（即email整个字符串的索引结构），执行顺序是这样的：
- 从index1索引树找到满足索引值是’ [email protected] ’的这条记录，取得ID2的值；
- 到主键上查到主键值是ID2的行，判断email的值是正确的，将这行记录加入结果集；
- 取index1索引树上刚刚查到的位置的下一条记录，发现已经不满足email=' [email protected] ’的
条件了，循环结束。
这个过程中，只需要回主键索引取一次数据，所以系统认为只扫描了一行。
如果使用的是index2（即email(6)索引结构），执行顺序是这样的：
- 从index2索引树找到满足索引值是’zhangs’的记录，找到的第一个是ID1；
- 到主键上查到主键值是ID1的行，判断出email的值不是’ [email protected] ’，这行记录丢弃；
- 取index2上刚刚查到的位置的下一条记录，发现仍然是’zhangs’，取出ID2，再到ID索引上取整行然
后判断，这次值对了，将这行记录加入结果集； - 重复上一步，直到在idxe2上取到的值不是’zhangs’时，循环结束。
也就是说使用前缀索引，定义好长度，就可以做到既节省空间，又不用额外增加太多的查询成本。前面
已经讲过区分度，区分度越高越好。因为区分度越高，意味着重复的键值越少。
9.2 前缀索引对覆盖索引的影响
结论：
使用前缀索引就用不上覆盖索引对查询性能的优化了，这也是你在选择是否使用前缀索引时需要考
虑的一个因素。
10. 索引条件下推
也叫 ：索引下推
Index Condition Pushdown(ICP)是MySQL 5.6中新特性，是一种在存邱引|擎层使用索引过滤数据的优化方式。
ICP可以减少存储引擎访问基表的次数以及MySQL服务器访问存储引擎的次数。
10.1 使用前后的扫描过程
在不使用ICP索引扫描的过程：
storage层：只将满足index key条件的索引记录对应的整行记录取出，返回给server层
server 层：对返回的数据，使用后面的where条件过滤，直至返回最后一行。
使用ICP扫描的过程：
storage层：首先将index key条件满足的索引记录区间确定，然后在索引上使用index filter进行过滤。将满足的index filter条件的索引记录才去回表取出整行记录返回server层。不满足index filter条件的索引记录丢弃，不回表、也不会返回server层。
server 层：对返回的数据，使用table filter条件做最后的过滤。
使用前后的成本差别
使用前，存储层多返回了需要被index filter过滤掉的整行记录
使用ICP后，直接就去掉了不满足index filter条件的记录，省去了他们回表和传递到server层的成本。
ICP的 加速效果 取决于在存储引擎内通过 ICP筛选 掉的数据的比例。
10.2 ICP的使用条件
ICP的使用条件：
① 只能用于二级索引(secondary index)
②explain显示的执行计划中type值（join 类型）为 range 、 ref 、 eq_ref 或者 ref_or_null 。
③ 并非全部where条件都可以用ICP筛选，如果where条件的字段不在索引列中，还是要读取整表的记录到server端做where过滤。
④ ICP可以用于MyISAM和InnnoDB存储引擎
⑤ MySQL 5.6版本的不支持分区表的ICP功能，5.7版本的开始支持。
⑥ 当SQL使用覆盖索引时，不支持ICP优化方法。
10.3 ICP使用案例
案例2
11. 普通索引 vs 唯一索引
从性能的角度考虑，你选择唯一索引还是普通索引呢？选择的依据是什么呢？
假设，我们有一个主键列为ID的表，表中有字段k，并且在k上有索引，假设字段 k 上的值都不重复。
这个表的建表语句是：
mysql> create table test(
id int primary key,
k int not null,
name varchar(16),
index (k)
)engine=InnoDB;
表中R1~R5的(ID,k)值分别为(100,1)、(200,2)、(300,3)、(500,5)和(600,6)。
11.1 查询过程
假设，执行查询的语句是 select id from test where k=5。
- 对于普通索引来说，查找到满足条件的第一个记录(5,500)后，需要查找下一个记录，直到碰到第一个不满足k=5条件的记录。
- 对于唯一索引来说，由于索引定义了唯一性，查找到第一个满足条件的记录后，就会停止继续检索。
那么，这个不同带来的性能差距会有多少呢？答案是， 微乎其微 。
11.2 更新过程
为了说明普通索引和唯一索引对更新语句性能的影响这个问题，介绍一下change buffer。
当需要更新一个数据页时，如果数据页在内存中就直接更新，而如果这个数据页还没有在内存中的话，在不影响数据一致性的前提下， InooDB会将这些更新操作缓存在change buffer中 ，这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候，将数据页读入内存，然后执行change buffer中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性。
将change buffer中的操作应用到原数据页，得到最新结果的过程称为 merge 。除了 访问这个数据页 会触发merge外，系统有 后台线程会定期 merge。在 数据库正常关闭（shutdown） 的过程中，也会执行merge操作。
如果能够将更新操作先记录在change buffer， 减少读磁盘 ，语句的执行速度会得到明显的提升。而且，
数据读入内存是需要占用 buffer pool 的，所以这种方式还能够 避免占用内存 ，提高内存利用率。
唯一索引的更新就不能使用change buffer ，实际上也只有普通索引可以使用。
思考问题
如果要在这张表中插入一个新记录(4,400)的话，InnoDB的处理流程是怎样的？
11.3 change buffer的使用场景
- 普通索引和唯一索引应该怎么选择？其实，这两类索引在查询能力上是没差别的，主要考虑的是对 更新性能 的影响。所以，建议你 尽量选择普通索引 。
- 在实际使用中会发现， 普通索引 和 change buffer 的配合使用，对于 数据量大 的表的更新优化还是很明显的。
- 如果所有的更新后面，都马上 伴随着对这个记录的查询 ，那么你应该 关闭change buffer 。而在其他情况下，change buffer都能提升更新性能。
- 由于唯一索引用不上change buffer的优化机制，因此如果 业务可以接受 ，从性能角度出发建议优先考虑非唯一索引。但是如果"业务可能无法确保"的情况下，怎么处理呢？
- 首先， 业务正确性优先 。我们的前提是“业务代码已经保证不会写入重复数据”的情况下，讨论性能问题。如果业务不能保证，或者业务就是要求数据库来做约束，那么没得选，必须创建唯一索引。这种情况下，本节的意义在于，如果碰上了大量插入数据慢、内存命中率低的时候，给你多提供一个排查思路。
- 然后，在一些“ 归档库 ”的场景，你是可以考虑使用唯一索引的。比如，线上数据只需要保留半年，然后历史数据保存在归档库。这时候，归档数据已经是确保没有唯一键冲突了。要提高归档效率，可以考虑把表里面的唯一索引改成普通索引。
12. 其它查询优化策略
12.1 EXISTS 和 IN 的区分
问题：
不太理解哪种情况下应该使用 EXISTS，哪种情况应该用 IN。选择的标准是看能否使用表的索引吗？
索引是个前提，其实选择与否还会要看表的大小。你可以将选择的标准理解为小表驱动大表 。在这种方式下效率是最高的。
比如下面这样:
SELECT * FROM A WHERE cc IN (SELECT cC FROM B)
# 可以改写成下面sql
SELECT *FROM A WHERE EXISTS ( SELECT cc FROM B WHERE B.cc=A.cc)
12.2 COUNT(*)与COUNT(具体字段)效率
问: 在MySQL中统计数据表的行数，可以使用三种方式: SELECT COUNT(*)、SELECT COUNT(1)和SELECTCOUNT(具体字段)，使用这三者之间的查询效率是怎样的?
答:
前提:如果你要统计的是某个字段的非空数据行数，则另当别论，毕竟比较执行效率的前提是结果一样才可以。
环节1：COUNT(*)和COUNT(1)都是对所有结果进行COUNT，COUNT(*)和COUNT(1)本质上并没有区别（二者执行时间可能略有差别，不过你还是可以把它俩的执行效率看成是相等的）。如果有WHERE子句，则是对所有符合筛选条件的数据行进行统计；如果没有WHERE子句，则是对数据表的数据行数进行统计。
环节2：如果是MyISAM存储引擎，统计数据表的行数只需要O(1)的复杂度，这是因为每张MyISAM的数据表都有一个meta信息存储了row_count值，而一致性则是由表级锁来保证的。
如果是InnoDB存储引擎，因为InnoDB支持事务，采用行级锁和MVCC机制，所以无法像MyISAM一样，维护一个row_count变量，因此需要采用扫描全表，是O(n)的复杂度，进行循环+计数的方式来完成统计。
环节3：在InnoDB引擎中，如果采用COUNT(具体字段)来统计数据行数，要尽量采用二级索引。因为主键采用的索引是聚簇索引，聚簇索引包含的信息多，明显会大于二级索引（非聚簇索引）。对于COUNT(*)和COUNT(1)来说，它们不需要查找具体的行，只是统计行数，系统会自动采用占用空间更小的二级索引来进行统计。
如果有多个二级索引，会使用key_len小的二级索引进行扫描。当没有二级索引的时候，才会采用主键索引来进行统计。
12.3 关于SELECT(*)
在表查询中，建议明确字段，不要使用 * 作为查询的字段列表，推荐使用SELECT <字段列表> 查询。原因：
① MySQL 在解析的过程中，会通过查询数据字典将"*"按序转换成所有列名，这会大大的耗费资源和时间。
② 无法使用覆盖索引
12.4 LIMIT 1 对优化的影响
针对的是会扫描全表的 SQL 语句，如果你可以确定结果集只有一条，那么加上LIMIT 1的时候，当找到一条结果的时候就不会继续扫描了，这样会加快查询速度。
如果数据表已经对字段建立了唯一索引，那么可以通过索引进行查询，不会全表扫描的话，就不需要加上LIMIT 1了。
12.5 多使用COMMIT
只要有可能，在程序中尽量多使用 COMMIT，这样程序的性能得到提高，需求也会因为 COMMIT 所释放的资源而减少。
COMMIT 所释放的资源：
-
回滚段上用于恢复数据的信息
-
被程序语句获得的锁
-
redo / undo log buffer 中的空间
-
管理上述 3 种资源中的内部花费
13. 淘宝数据库，主键如何设计的？
聊一个实际问题：淘宝的数据库，主键是如何设计的？
某些错的离谱的答案还在网上年复一年的流传着，甚至还成为了所谓的MySQL军规。其中，一个最明显的错误就是关于MySQL的主键设计。
大部分人的回答如此自信：用8字节的 BIGINT 做主键，而不要用INT。 错 ！
这样的回答，只站在了数据库这一层，而没有 从业务的角度 思考主键。主键就是一个自增ID吗？站在2022年的新年档口，用自增做主键，架构设计上可能 连及格都拿不到 。
13.1 自增ID的问题
自增ID做主键，简单易懂，几乎所有数据库都支持自增类型，只是实现上各自有所不同而已。自增ID除
了简单，其他都是缺点，总体来看存在以下几方面的问题：
- 可靠性不高
存在自增ID回溯的问题，这个问题直到最新版本的MySQL 8.0才修复。 - 安全性不高
对外暴露的接口可以非常容易猜测对应的信息。比如：/User/1/这样的接口，可以非常容易猜测用户ID的
值为多少，总用户数量有多少，也可以非常容易地通过接口进行数据的爬取。 - 性能差
自增ID的性能较差，需要在数据库服务器端生成。 - 交互多
业务还需要额外执行一次类似 last_insert_id() 的函数才能知道刚才插入的自增值，这需要多一次的网络交互。在海量并发的系统中，多1条SQL，就多一次性能上的开销。 - 局部唯一性
最重要的一点，自增ID是局部唯一，只在当前数据库实例中唯一，而不是全局唯一，在任意服务器间都是唯一的。对于目前分布式系统来说，这简直就是噩梦。
13.2 业务字段做主键
为了能够唯一地标识一个会员的信息，需要为 会员信息表 设置一个主键。那么，怎么为这个表设置主
键，才能达到我们理想的目标呢？ 这里我们考虑业务字段做主键。
表数据如下：
在这个表里，哪个字段比较合适呢？
- 选择卡号（cardno）
会员卡号（cardno）看起来比较合适，因为会员卡号不能为空，而且有唯一性，可以用来 标识一条会员记录。
mysql> CREATE TABLE demo.membermaster
-> (
-> cardno CHAR(8) PRIMARY KEY, -- 会员卡号为主键
-> membername TEXT,
-> memberphone TEXT,
-> memberpid TEXT,
-> memberaddress TEXT,
-> sex TEXT,
-> birthday DATETIME
-> );
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)
不同的会员卡号对应不同的会员，字段“cardno”唯一地标识某一个会员。如果都是这样，会员卡号与会员一一对应，系统是可以正常运行的。
但实际情况是， 会员卡号可能存在重复使用 的情况。比如，张三因为工作变动搬离了原来的地址，不再到商家的门店消费了 （退还了会员卡），于是张三就不再是这个商家门店的会员了。但是，商家不想让这个会 员卡空着，就把卡号是“10000001”的会员卡发给了王五。
从系统设计的角度看，这个变化只是修改了会员信息表中的卡号是“10000001”这个会员 信息，并不会影响到数据一致性。也就是说，修改会员卡号是“10000001”的会员信息， 系统的各个模块，都会获取到修改后的会员信息，不会出现“有的模块获取到修改之前的会员信息，有的模块获取到修改后的会员信息，而导致系统内部数据不一致”的情况。因此，从 信息系统层面 上看是没问题的。
但是从使用 系统的业务层面 来看，就有很大的问题 了，会对商家造成影响。
比如，我们有一个销售流水表（trans），记录了所有的销售流水明细。2020 年 12 月 01 日，张三在门店购买了一本书，消费了 89 元。那么，系统中就有了张三买书的流水记录，如下所示：
接着，我们查询一下 2020 年 12 月 01 日的会员销售记录：
mysql> SELECT b.membername,c.goodsname,a.quantity,a.salesvalue,a.transdate
-> FROM demo.trans AS a
-> JOIN demo.membermaster AS b
-> JOIN demo.goodsmaster AS c
-> ON (a.cardno = b.cardno AND a.itemnumber=c.itemnumber);
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
| membername | goodsname | quantity | salesvalue | transdate |
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
| 张三 | 书 | 1.000 | 89.00 | 2020-12-01 00:00:00 |
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)
如果会员卡“10000001”又发给了王五，我们会更改会员信息表。导致查询时：
mysql> SELECT b.membername,c.goodsname,a.quantity,a.salesvalue,a.transdate
-> FROM demo.trans AS a
-> JOIN demo.membermaster AS b
-> JOIN demo.goodsmaster AS c
-> ON (a.cardno = b.cardno AND a.itemnumber=c.itemnumber);
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
| membername | goodsname | quantity | salesvalue | transdate |
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
| 王五 | 书 | 1.000 | 89.00 | 2020-12-01 00:00:00 |
+------------+-----------+----------+------------+---------------------+
1 row in set (0.01 sec)
这次得到的结果是：王五在 2020 年 12 月 01 日，买了一本书，消费 89 元。显然是错误的！结论：千万不能把会员卡号当做主键。
- 选择会员电话 或 身份证号
会员电话可以做主键吗？不行的。在实际操作中，手机号也存在 被运营商收回 ，重新发给别人用的情况。
那身份证号行不行呢？好像可以。因为身份证决不会重复，身份证号与一个人存在一一对 应的关系。可问题是，身份证号属于 个人隐私 ，顾客不一定愿意给你。要是强制要求会员必须登记身份证号，会把很多客人赶跑的。其实，客户电话也有这个问题，这也是我们在设计会员信息表的时候，允许身份证号和电话都为空的原因。
所以，建议尽量不要用跟业务有关的字段做主键。毕竟，作为项目设计的技术人员，我们谁也无法预测在项目的整个生命周期中，哪个业务字段会因为项目的业务需求而有重复，或者重用之类的情况出现。
经验：
刚开始使用 MySQL 时，很多人都很容易犯的错误是喜欢用业务字段做主键，想当然地认为了解业务需求，但实际情况往往出乎意料，而更改主键设置的成本非常高。
13.3 淘宝的主键设计
在淘宝的电商业务中，订单服务是一个核心业务。请问， 订单表的主键 淘宝是如何设计的呢？是自增ID吗？
打开淘宝，看一下订单信息：
从上图可以发现，订单号不是自增ID！我们详细看下上述4个订单号：
1550672064762308113
1481195847180308113
1431156171142308113
1431146631521308113
订单号是19位的长度，且订单的最后5位都是一样的，都是08113。且订单号的前面14位部分是单调递增
的。
大胆猜测，淘宝的订单ID设计应该是：
订单ID = 时间 + 去重字段 + 用户ID后6位尾号
这样的设计能做到全局唯一，且对分布式系统查询及其友好。
13.4 推荐的主键设计
非核心业务 ：对应表的主键自增ID，如告警、日志、监控等信息。
核心业务 ：主键设计至少应该是全局唯一且是单调递增。全局唯一保证在各系统之间都是唯一的，单调递增是希望插入时不影响数据库性能。
这里推荐最简单的一种主键设计：UUID。
UUID的特点：
全局唯一，占用36字节，数据无序，插入性能差。
认识UUID：
- 为什么UUID是全局唯一的？
- 为什么UUID占用36个字节？
- 为什么UUID是无序的？
MySQL数据库的UUID组成如下所示：
UUID = 时间+UUID版本（16字节）- 时钟序列（4字节） - MAC地址（12字节）
我们以UUID值e0ea12d4-6473-11eb-943c-00155dbaa39d举例：
为什么UUID是全局唯一的？
在UUID中时间部分占用60位，存储的类似TIMESTAMP的时间戳，但表示的是从1582-10-15 00：00：00.00
到现在的100ns的计数。可以看到UUID存储的时间精度比TIMESTAMPE更高，时间维度发生重复的概率降低到1/100ns。
时钟序列是为了避免时钟被回拨导致产生时间重复的可能性。MAC地址用于全局唯一。
为什么UUID占用36个字节？
UUID根据字符串进行存储，设计时还带有无用"-"字符串，因此总共需要36个字节。
为什么UUID是随机无序的呢？
因为UUID的设计中，将时间低位放在最前面，而这部分的数据是一直在变化的，并且是无序。
改造UUID
若将时间高低位互换，则时间就是单调递增的了，也就变得单调递增了。MySQL 8.0可以更换时间低位和
时间高位的存储方式，这样UUID就是有序的UUID了。
MySQL 8.0还解决了UUID存在的空间占用的问题，除去了UUID字符串中无意义的"-"字符串，并且将字符
串用二进制类型保存，这样存储空间降低为了16字节。
可以通过MySQL8.0提供的uuid_to_bin函数实现上述功能，同样的，MySQL也提供了bin_to_uuid函数进行
转化：
SET @uuid = UUID();
SELECT @uuid,uuid_to_bin(@uuid),uuid_to_bin(@uuid,TRUE);
通过函数uuid_to_bin(@uuid,true)将UUID转化为有序UUID了。全局唯一 + 单调递增，这不就是我们想要的主键！
4、有序UUID性能测试
16字节的有序UUID，相比之前8字节的自增ID，性能和存储空间对比究竟如何呢？
我们来做一个测试，插入1亿条数据，每条数据占用500字节，含有3个二级索引，最终的结果如下所示：
从上图可以看到插入1亿条数据有序UUID是最快的，而且在实际业务使用中有序UUID在 业务端就可以生
成 。还可以进一步减少SQL的交互次数。
另外，虽然有序UUID相比自增ID多了8个字节，但实际只增大了3G的存储空间，还可以接受。
在当今的互联网环境中，非常不推荐自增ID作为主键的数据库设计。更推荐类似有序UUID的全局唯一的实现。
另外在真实的业务系统中，主键还可以加入业务和系统属性，如用户的尾号，机房的信息等。这样的主键设计就更为考验架构师的水平了。
如果不是MySQL8.0 肿么办？
手动赋值字段做主键！
比如，设计各个分店的会员表的主键，因为如果每台机器各自产生的数据需要合并，就可能会出现主键重复的问题。
可以在总部 MySQL 数据库中，有一个管理信息表，在这个表中添加一个字段，专门用来记录当前会员编号的最大值。
门店在添加会员的时候，先到总部 MySQL 数据库中获取这个最大值，在这个基础上加 1，然后用这个值作为新会员的“id”，同时，更新总部 MySQL 数据库管理信息表中的当 前会员编号的最大值。
这样一来，各个门店添加会员的时候，都对同一个总部 MySQL 数据库中的数据表字段进 行操作，就解决了各门店添加会员时会员编号冲突的问题。
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