MySQL 优化实战 - 索引篇

关于SQL优化，这个问题，相信你们过多过少都有过一些了解。最近我也在研究SQL优化方面的东西，分享一些经验。

首先简单介绍下索引，"索引" 是SQL优化中很重要的一部分（可是索引并非优化的惟一选项）

索引原理简述

如何理解索引？索引其实就是一种数据结构，用于快速定位和访问数据库中的数据。

一般来讲索引使用的数据结构是 B-Tree / B+Tree。以B-Tree为例，假设每一个节点存储100个Key，三层的B-Tree 可存储一百万数据，若是将根节点存入内存中的话，只须要读取两次磁盘就能够从100万数据中找到指定数据

关于B-Tree 推荐阅读这篇 https://www.geeksforgeeks.org/introduction-of-b-tree-2/ 包含B-Tree的查询，新增，删除操做如何实现

MySQL 执行计划

SQL优化中查看执行计划是必不可少的一项，经过 explain 关键字能够查看MySQL中的执行计划

注：G 含义是纵向显示结果

若是以前没有了解的 EXPLAIN 的同窗，看到这个列表确定是一脸懵逼。不要紧咱们先来挑几个重要的属性认识一下。

• type：ALL 表明全表扫描
• key：表明使用的索引，NULL 表明没有使用索引
• rows：扫描行数

关于explain 再扩展一下，先执行 explain extended ...; ，再执行 SHOW WARNINGS 能够看到MySQL优化器对咱们的SQL作了什么优化。以下图所示

利用索引来优化SQL

使用索引的优势：减小服务器扫描的数据量、避免排序和临时表、将随机I/O变为顺序I/O

经过下图，咱们能够看到，添加了索引以后扫描行数从三十万行降到了1，性能提高可想而知

生产环境要注意，建立索引是一个很是耗时的操做，而且会阻塞其余操做。

生产环境添加索引有没有什么完美方案？
有的，若是你的MySQL使用主从策略的时候，能够像Nginx不停机升级web服务那样，先移除一个节点为该节点执行 ALTER TABLE 操做，而后巴拉巴拉，由于具体我也没操做过就不细说了，感兴趣你们能够Google一下，动手尝试一下。若是是单机部署的话，只能用户少的时候在执行这种操做了

使用索引链接表

索引也能够提升表链接的性能，下面是个例子，用户表左连订单表，对user_id 添加索引的先后对比

like优化

经过上述例子，咱们能够看出，若是模糊查询时以%开头的话，MySQL没法使用索引，可是一般来讲模糊查询时咱们的匹配方式都会是 %xxx%，那么如何优化呢？

这里能够经过存"反值"的方式巧妙的解决这个问题，例如我如今在数据库加一列 reverse_order_no 存储订单号的反值（并添加索引），匹配的时候再经过 REVERSE('%910') 函数将参数取反。

这里也可使用 or，以下图，查看执行计划会发现Extra 属性返回 "Using sort_union(order_no,reverse_order_no); Using where" 这里表明MySQL发生了索引合并，后文咱们会讲到

排序以及多列索引

排序须要加索引！相信你们可能知道这个道理，可是以下图所示，user_id 和 addtime 两列都创建了索引，那么下面这条查询排序使用索引了吗？

答案是：并无！为何？注意 Extra 中的 using filesort，表明MySQL 使用了内部文件排序算法对结果集进行了排序。MySQL 一般在一个表上只选择一个索引（有例外的状况），这种状况若是咱们但愿排序使用索引的话，能够创建一个多列索引，以下图所示

并且多列索引最左边的列，能够看成单列索引来使用

MySQL 优化器特性

咱们刚刚说过 MySQL 一般在一个表上只选择一个索引，如何理解？例如索引A和索引B 一个须要扫描十万行，一个须要扫描五万行，那么MySQL必定选择开销最小的索引方式。

在一些特殊状况下，MySQL 会选择 Index Merge（索引合并），即在一个表上使用多个索引

• Union：两个基数很高的索引执行OR操做时

• Sort-Union：与上述相似，一旦or的左右两边出现范围查询，会使用该算法，区别是Sort-Union会进行排序

• intersect：针对惟一值很少的索引列，例如在 is_pay（0-未支付，1-支付），is_send（0-未发货，1-发货） 两列创建索引，查询已支付而且未发货的订单，以下图所示

根据MySQL 5.7开发文档所示，还有一种会使用intersect，InnoDB 主键上的任何范围搜索

关于Index Merge的更多信息，参考MySQL开发文档
https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/index-merge-optimization.html

索引的影响

添加索引虽然能够提高咱们的SQL性能，可是随之而来也会带来必定的开销

• 数据插入和更新的性能，由于须要构建索引的缘由，在数据量大的时候会比较明显，下图是 《Effective MySQL之SQL语句最优化》中对添加索引先后的插入性能对比

• 磁盘空间的影响，一样也是来自于书中的测试

能够看到在添加了索引以后，空间占用是原来的7倍，在数据量庞大时，这是一个须要关注的点。

还有须要注意的一点是，在MySQL Innodb 中有聚簇索引和二级索引，通常来讲主键就是聚簇索引，而其余的索引都是二级索引。

二级索引所存储的值是聚簇索引。因此当使用二级索引来进行检索时，MySQL 会先经过该索引找到对应的聚簇索引，再经过该聚簇索引找到对应的数据。这时使用占用字节更小的类型来作主键会更好，会节省索引占用空间

参考

Effective MySQL之SQL语句最优化