MySQL优化（SQL语句及索引优化）

其他 2020-01-18 10:36:53 阅读次数: 0

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MySQL优化（SQL语句及索引优化）

最近在复习算法，为明年的春招做准备，欢迎互关呀，共同学习，进步！

一，慢查询日志

1.什么是慢查询日志？

MySQL的慢查询日志是MySQL提供的一种日志记录，它用来记录在MySQL中响应时间超过阀值的语句，具体指运行时间超过long_query_time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10S以上的语句。默认情况下，Mysql数据库并不启动慢查询日志，需要我们手动来设置这个参数，当然，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。慢查询日志支持将日志记录写入文件，也支持将日志记录写入数据库表。

查看慢查询日志是否开启

show VARIABLES LIKE 'slow_query_log'
在这里插入图片描述

慢查询日志默认是没有开启的。

开启慢查询日志

set GLOBAL slow_query_log  = ON;

在这里插入图片描述

我们再看看没有索引的查询会不会被记录到慢查询日志中

show VARIABLES LIKE 'log_queries_not_using_indexes'

默认是没有开启的

在这里插入图片描述

我们也要开启将没有使用索引的查询记录到慢查询日志中

set GLOBAL log_queries_not_using_indexes = ON

在查看一下

在这里插入图片描述

查看查询时间超过多少秒会被记录到慢查询日志中

show VARIABLES LIKE 'long_query_time'

在这里插入图片描述

为了能记录下所有的查询语句，方便学习，我决定将他设置为0

SET GLOBAL long_query_time = 0.000000

在这里插入图片描述

如果不能修改，可以关闭此次会话后新建一个会话重试

查看慢查询日志文件存放在哪

show VARIABLES LIKE 'slow_query_log_file'

在这里插入图片描述

设置下慢查询日志存放在自定义的路径

set GLOBAL slow_query_log_file = '自定义路径'

2.日志内容

这个就是慢查询日志记录的内容：

在这里插入图片描述

先看第一行，记录了日志记录时间

Time:140606 12:30:17

第二行，记录了执行SQL的主机信息

User@Host:root[root] @ localhost []

第三行，记录了SQL的执行信息，从左到右分别是：SQL执行耗时，锁定时间，发送行数，扫描行数及SQL执行时间

Query_time:0.000031 Lock_time:0.000000 Row_sent:0 Row_examined:0 SET timestamp = 1402029017

最一行是执行的语句

show Tables

3.分析SQL执行计划

使用expain查询SQL的执行计划

格式:

EXPLAIN SQL语句

比如：

EXPLAIN SELECT * FROM film_text

显示结果：

在这里插入图片描述

参数解释：

  • table：所查询的表

  • type：显示连接使用了何种类型，从最好到最差的连接类型分别是：

    const（唯一索引查找）  -->  eq_reg（唯一索引或主键的范围查找）  -->  ref（连接查询） --> range（范围查找） --> index（索引扫描） --> ALL（表索引）

  • possible_keys：显示可能应用在这张表中的索引，如果为空，没有可能的索引

  • key：实际使用的索引，为null则没有使用索引

  • key_len：使用的索引的长度，索引长度越短越好

  • ref：显示索引的哪一列被使用了，如果可能的话，是一个常数

  • rows：MYSQL认为必须检查的用来返回请求数据的行数

  • 扩展列：

    • Using fileSort使用了文件排序
    • Using temporary使用了临时表

关于上文中的文件排序

当不能使用索引生成排序结果时，Mysql需要自己进行排序，此时会出现两种情况

  • 当数据量小的时候，则在内存中进行，在内存中进行快速排序
  • 当数据量大的时候，MySQL会将数据分块，对每个独立的块分别快速排序，将排序结果存在磁盘上，然后将每个排好序的块进行合并，最后返回排序结果

以上两种情况均属于文件排序

如何通过慢查询日志发现有问题的SQL

  • 查询次数多其每次查询占用时间长的SQL
  • IO大的SQL
  • 未命中索引的SQL

二，SQL优化

1.优化count()和Max()

下边以tb_test表作为示例

CREATE TABLE `tb_test` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `test` varchar(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=latin1;

在这里插入图片描述

先看看普通MAX执行计划

EXPLAIN SELECT MAX(test) from tb_test

在这里插入图片描述

EXPLAIN SELECT MAX(test) from tb_test

在这里插入图片描述

覆盖索引：

  • 解释一： 就是select的数据列只用从索引中就能够取得，不必从数据表中读取，换句话说查询列要被所使用的索引覆盖。
  • 解释二： 索引是高效找到行的一个方法，当能通过检索索引就可以读取想要的数据，那就不需要再到数据表中读取行了。如果一个索引包含了（或覆盖了）满足查询语句中字段与条件的数据就叫做覆盖索引。
  • 解释三：是非聚集组合索引的一种形式，它包括在查询里的Select、Join和Where子句用到的所有列（即建立索引的字段正好是覆盖查询语句[select子句]与查询条件[Where子句]中所涉及的字段，也即，索引包含了查询正在查找的所有数据）。

不是所有类型的索引都可以成为覆盖索引。覆盖索引必须要存储索引的列，而哈希索引、空间索引和全文索引等都不存储索引列的值，所以MySQL只能使用B-Tree索引做覆盖索引

从上图中的查询计划可以看出，使用了索引后，没有做表扫描，结果是从索引直接获得的，这就是上面提到的覆盖索引，**也可以这么理解，对于max和min这样的查询，对于max，只需要读到索引B-Tree的最后一个索引记录就可以取到max，相反，min的话只需要取到B-Tree中第一条索引记录即可，**这样即使数据量增大，查询效率几乎不受影响。

所以，对于max()查询的优化，我们可以通过给查询列建立索引的方式优化的我们的查询效率。

接下来我们看看count()这种如何优化？

我们先看看count(*)和count(某列)有什么区别？

我们新建一个表

CREATE TABLE `tb_count` (
  `val` varchar(255) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

注意该表可以包含null数据

在这里插入图片描述

分别执行count(*)和count(val)

select count(*) as 'count(*)',COUNT(val) as 'count(val' from tb_count

在这里插入图片描述

可以看到

  • count(*)：表中所有行，不论是否是null
  • count(指定列)：只统计非null行

查看执行计划

EXPLAIN select COUNT(*) as 'count(val' from tb_count;

EXPLAIN select COUNT(val) as 'count(val' from tb_count

发现count(*)和count(指定列)的执行计划都是做了一个全表扫描，扫描行数还是全表的数据行数

我们尝试加一个索引

发现两者执行计划还是一样，只是这次用到了索引，效率比之前要高些，但是扫描行数大家都是4行

在这里插入图片描述

所以，在讨论如何优化count函数之前，我们得先明白count函数到底有什么作用？

count()函数有着两种非常不同的作用

  • 他可以统计某个列值的数量（count(具体列)）
  • 也可以统计行数（count(*)），当这种情况下，他会忽略所有列进而统计所有行的行数

还有一个就是关于MyISAM这个存储引擎的count函数很快，其实是有条件的，就是当没有任何where条件的count(*)才非常快，如果带有where子句，那么跟其他存储引擎并没有什么区别，所以在MyISAM中执行count函数有时候比别的引擎快，有时候慢，看情况而定

count函数查询优化：

  • 在MyISAM引擎中，我们可以这样简单优化下count函数查询，我们可以利用count(*)全表非常快这个特性，加速一些带有特定条件的count()查询，例如我们需要看一个5000行的数据里找到id大于5的行数,我们可以这样

    select (select count(*) from table) - count(*)  from table where id <= 5

    在这个sql中的子查询，可以用到MyISAM不带where子句时 count(*)特别快的特性，而且扫描的行数也仅仅只有5行

    select count(*) from table

    如果这样的话，就不能发挥出MyISAM不带where子句时 count(*)特别快的特性,扫描的行数还特别大,足足有4995行

    select count(*) from table where id > 5

    但是MyISAM不支持事务，所以还需要看具体业务而定，置于MyISAM中不带where条件的count(*)为何如此之快，是因为在MyISAM中维护了一个变量来存放所有数据行的行数。

2.子查询和关联查询优化

子查询优化：

还是上文那两张表，tb_test和tb_count

tb_test:

在这里插入图片描述

tb_count:

在这里插入图片描述

select * from tb_test where test in(select val from tb_count);

返回结果：

在这里插入图片描述

可以看到，原来在tb_count表中2是重复的（即存在一对多的关系），但是子查询的时候，查出来的结果却没有重复

我们现在改造成join的关联查询

select * from tb_test JOIN tb_count on tb_test.test = tb_count.val

结果：

在这里插入图片描述

这种一对多关系到了关联查询的时候，就会重复，所以还需要注意的是当子查询优化为关联查询时，需要注意去重

select DISTINCT * from tb_test JOIN tb_count on tb_test.test = tb_count.val

关于子查询优化，最关键的就是使用关联查询替代子查询，但在优化时要注意关联键是否存在一对多的关系，要注意重复数据的去重

关联查询优化：

在谈优化之前，我们先了解下在MySQL中关联查询如何执行？

mysql中，任何一次查询都是一次关联，每一个查询（包括子查询，表单的简单select）都可能是关联

基本执行思路是这样的：

MySQL现在一个表中循环取出单条数据，然后在嵌套循环到下一个表中寻找匹配的行，依次下去，知道找到所有表中匹配的行为止。然后根据各个表匹配的行，返回查询中需要的各个列。MySQL会尝试在最后一个关联表中找到所有匹配的行，如果最后一个关联表无法找到更多的行，mysql会返回上一层表，看能否找到更多记录

比如：

select tb1.col1 , tb2.col2 from tb1 inner join tb2 using(col3) where tb1.col1 in(5,6)

mysql执行该sql的伪代码如下：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

如何优化关联查询：

  • on或者using子句上的列上有索引，在创建索引的时候，要考虑关联顺序，一般来说，如果没有特别理由，只需要在关联顺序中的第二个表中的相关列建立索引即可，太多索引会占用空间

  • 关联查询中的任何group by或者order by子句或者表达式中只涉及关联表中的一个表的列，这样mysql才可能使用索引来优化这个过程

3.group by优化

删除上文中的tb_count表中的index索引后查看sql执行计划

EXPLAIN SELECT * FROM tb_count GROUP BY val

在这里插入图片描述

可以看出在没有索引，group by做了一个全表扫描和使用到了文件排序和临时表

为了避免使用文件排序和临时表的情况，我们需要对sql进行一定的优化：

查找了网上一些博客分析GROUP BY 与临时表的关系 :

1. 如果GROUP BY 的列没有索引,产生临时表.
　　2. 如果GROUP BY时,SELECT的列不止GROUP BY列一个,并且GROUP BY的列不是主键 ,产生临时表.
　　3. 如果GROUP BY的列有索引,ORDER BY的列没索引.产生临时表.
　　4. 如果GROUP BY的列和ORDER BY的列不一样,即使都有索引也会产生临时表.
　　5. 如果GROUP BY或ORDER BY的列不是来自JOIN语句第一个表.会产生临时表.
　　6. 如果DISTINCT 和 ORDER BY的列没有索引,产生临时表.

所以:

  • 如果要对关联查询做group by分组,那么要确保关联查询group by子句中使用到列应该只来自一张表,且该列应建立索引,另外, 应该注意分组和关联的顺序,先对该表分组、分组后再和其他表关联查询 。（ 先利用索引将结果集快速最小化、然后再和其他表关联 ）
  • 普通单表查询的话索引就可以了
  • order by也需要注意上面两点

4.limit优化

limit常用于分页处理，时长会伴随着order by从句使用，大多数时候都会使用文件排序造成大量的IO问题

EXPLAIN select * from tb_count ORDER BY val LIMIT 2

在这里插入图片描述

如果我们接下来使用有索引的列或者主键列进行order by操作

在这里插入图片描述

执行相同语句，看执行计划

在这里插入图片描述

可以看到，原来没有使用索引，扫描4行即全部数据行，使用了索引扫描2行，其实，limit在mysql中是这样做的，他是先进行全表扫描，然后在根据limit的参数进行结果集截取，但是当我们使用了索引，根据索引的排序性（BTree）我们可以轻松完成order by的工作，且扫描的行数大大降低，但是虽然这样，如果我们要扫描的行数过多，比如我从500行开始往后找5行，这样就会扫描505行，虽然说不用全表扫描，但是当越往后找，IO压力也会越大

EXPLAIN select * from tb_count ORDER BY val LIMIT 2 ,2

在这里插入图片描述

优化建议：

  • 使用有索引的列或者主键列进行order by操作

  • 要注意避免数据量大时扫描行数过多

三，索引优化

1.尽量不要出现重复索引

第一步

尽量不要出现重复索引，何为重复索引？重复索引是指相同的列以相同的顺序建立的同类的索引，比如主键和唯一索引

create table test(
	id int not null primay key,
    name varchar(10) not null,
	title varchar(50) not null,
    unique(id)
)engine = innodb

就像这里边的id既是唯一索引也是主键，就是重复索引.

2.减少冗余索引

第二：

减少冗余索引，什么是冗余索引就是指多个索引的前缀列相同，或是在联合索引中包含了主键索引

create table test(
	id int not null primay key,
    name varchar(10) not null,
	title varchar(50) not null,
    key(name,id)
)engine = innodb

上边就是在联合索引中包含了主键索引，导致索引冗余，因为innodb的特性，innodb会在没个索引的后边加上主键索引，

还有前缀列相同就是下边说到的联合索引的情况，

建立了联合索引（a，b，c）就没必要建立一个独立索引a

3.where子句后边的列索引只能用上1个

第三：

注意where子句后边的列不能都加上索引

select * from table where age = 1 and price > 100

where子句后边的age和price如果两个都是独立的索引，那么同时只能用上1个

4.多列索引必须遵循最左匹配原则

第四：

多列索引必须遵循最左匹配原则，索引顺序应该遵循离散度大的列放的越前

先说最左匹配原则

所谓最左匹配原则，就是假如我创建了联合索引index(a,b,c)

如果，我在查询中：

where a = 1 and b = 1 and c = 1	#索引中abc三列都走
where a = 1 and b = 1 #索引中ab两列走
where a = 1 and c = 1 #索引中ac两列走

所以从上面可以看出，最左匹配中的一个要求：索引中排第一的列必须出现，索引才会生效，比如上边是索引生效的组合可以有：

abc
ab
ac
a

所以不生效的如：

bc
b
c

上面都是等值查询，下边涉及到范围查询

1. where a = 1 and b = 1 and c > 1
2. where a = 1 and b > 1 and c = 1

上边的where子句中只有第一句会走索引，走索引中的abc列，第二句不走列c，这涉及到多列索引中第二个要求：当在查询中出现范围查询时， 存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列

还有，建立了联合索引(a,b,c)就没必要建立独立索引（a）

如果有order by或者group by的情景，也要注意索引的有序性

比如：

where a = ? and b = ? order by c

这样可以建立key(a,b,c)的联合索引，order by 最后的字段是组合索引的一部分且放在组合索引最后，避免出现文件排序fileSort

5.尽量使用覆盖索引

第五：

**尽量使用覆盖索引（只访问索引的查询（索引列包含的查询列）减少select ***

比如在登录验证中：

select user_time from user where user_name = ? and password = ?

可以建立key(user_name,password,user_time)的联合索引

6.前导模糊查询不能使用索引

第六：

前导模糊查询不能使用索引

select * from table where title like  '%ax'

该语句属于前导模糊查询，即使title是索引，也不能使用到

非前导模糊查询可以使用索引

select * table from title like 'abc%'

7.union，in，or都能命中索引推荐使用in

第七：

union，in，or都能命中索引，但是cpu耗费上，union < in < or

所以一般推荐使用in

比如：

select * from table where a = 1
union
select * from table where a = 2

直接告诉mysql怎么做，cpu耗费最少，但是一般推荐使用in

select * from table where a in (1,2)

or的话，cpu耗费最大，不建议

select * from table where a = 1 or a = 2

8.负向条件查询不能使用索引，可以优化为in查询

第八：

负向条件查询不能使用索引，可以优化为in查询，负向条件有：!=，< >，not in , not exists , not like

9.建立索引的列，不能为null，联合索引不存全为null的值

第九：

建立索引的列，不能为null，联合索引不存全为null的值

10.使用索引查询时，避免强制类型转换

第十：

在使用索引查询时，避免强制类型转换，强制类型转换会导致全表扫描，例如，phone本来是varchar类型

select * from table where phone = 123456789

这样就不能命中索引.

应改为：

select * from table where phone = '123456789'
Kevin_cai09
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