MySQL高级知识与优化（一）：索引、视图、触发器

准备数据

create database demo_01 default charset=utf8mb4;

use demo_01;

CREATE TABLE `city` (
  `city_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `city_name` varchar(50) NOT NULL,
  `country_id` int(11) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`city_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE TABLE `country` (
  `country_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `country_name` varchar(100) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`country_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;


insert into `city` (`city_id`, `city_name`, `country_id`) values(1,'西安',1);
insert into `city` (`city_id`, `city_name`, `country_id`) values(2,'NewYork',2);
insert into `city` (`city_id`, `city_name`, `country_id`) values(3,'北京',1);
insert into `city` (`city_id`, `city_name`, `country_id`) values(4,'上海',1);

insert into `country` (`country_id`, `country_name`) values(1,'China');
insert into `country` (`country_id`, `country_name`) values(2,'America');
insert into `country` (`country_id`, `country_name`) values(3,'Japan');
insert into `country` (`country_id`, `country_name`) values(4,'UK');

索引

1、概述

• MySQL官方对索引的定义为：索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构（有序）。在数据之外，数据库系统还维护者满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用（指向）数据， 这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

• 一般来说索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往以索引文件的形式存储在磁盘上。索引是数据库中用来提高性能的最常用的工具。

2、索引优势劣势

• 优势

  1） 类似于书籍的目录索引，提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本。

  2） 通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU的消耗。

• 劣势

  1） 实际上索引也是一张表，该表中保存了主键与索引字段，并指向实体类的记录，所以索引列也是要占用空间的。

  2） 虽然索引大大提高了查询效率，同时却也降低更新表的速度，如对表进行INSERT、UPDATE、DELETE。因为更新表时，MySQL 不仅要保存数据，还要保存一下索引文件每次更新添加了索引列的字段，都会调整因为更新所带来的键值变化后的索引信息。

3、索引结构

• BTREE 索引 ： 最常见的索引类型，大部分索引都支持 B 树索引。

• HASH 索引：只有Memory引擎支持 ， 使用场景简单 。

• R-tree 索引（空间索引）：空间索引是MyISAM引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少，不做特别介绍。

• Full-text （全文索引） ：全文索引也是MyISAM的一个特殊索引类型，主要用于全文索引，InnoDB从Mysql5.6版本开始支持全文索引。

  MyISAM、InnoDB、Memory三种存储引擎对各种索引类型的支持

  索引	InnoDB引擎	MyISAM引擎	Memory引擎
  BTREE索引	支持	支持	支持
  HASH 索引	不支持	不支持	支持
  R-tree 索引	不支持	支持	不支持
  Full-text	5.6版本之后支持	支持	不支持

  我们平常所说的索引，如果没有特别指明，都是指B+树（多路搜索树，并不一定是二叉的）结构组织的索引。其中聚集索引、复合索引、前缀索引、唯一索引默认都是使用 B+tree 索引，统称为 索引。

4、BTREE 结构

• BTree又叫多路平衡搜索树，一颗m叉的BTree特性如下：

  • 树中每个节点最多包含m个孩子。
  • 除根节点与叶子节点外，每个节点至少有[ceil(m/2)]个孩子。
  • 若根节点不是叶子节点，则至少有两个孩子。
  • 所有的叶子节点都在同一层。
  • 每个非叶子节点由n个key与n+1个指针组成，其中[ceil(m/2)-1] <= n <= m-1

• 示例

  • 以5叉BTree为例，key的数量：公式推导[ceil(m/2)-1] <= n <= m-1。所以 2 <= n <=4 。当n>4时，中间节点分裂到父节点，两边节点分裂。

  • 插入 C N G A H E K Q M F W L T Z D P R X Y S 数据为例。

  • 演变过程如下：

  • 插入前4个字母 C N G A

    

  • 插入H，n>4，中间元素G字母向上分裂到新的节点

    

  • 插入E，K，Q不需要分裂

    

  • 插入M，中间元素M字母向上分裂到父节点G

    

  • 插入F，W，L，T不需要分裂
    

  • 插入Z，中间元素T向上分裂到父节点中

    

  • 插入D，中间元素D向上分裂到父节点中。然后插入P，R，X，Y不需要分裂

    

  • 最后插入S，NPQR节点n>5，中间节点Q向上分裂，但分裂后父节点DGMT的n>5，中间节点M向上分裂

    

    到此，该BTREE树就已经构建完成了， BTREE树 和 二叉树 相比， 查询数据的效率更高， 因为对于相同的数据量来说，BTREE的层级结构比二叉树小，因此搜索速度快。

5、B+TREE 结构

• B+Tree为BTree的变种，B+Tree与BTree的区别为：

  • n叉B+Tree最多含有n个key，而BTree最多含有n-1个key。

  • B+Tree的叶子节点保存所有的key信息，依key大小顺序排列。

  • 所有的非叶子节点都可以看作是key的索引部分。

  
  由于B+Tree只有叶子节点保存key信息，查询任何key都要从root走到叶子。所以B+Tree的查询效率更加稳定。

• MySQL中的B+Tree

  • MySql索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能。
  • MySQL中的 B+Tree 索引结构示意图:
    

6、索引分类

• 单值索引 ：即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引

• 唯一索引 ：索引列的值必须唯一，但允许有空值

• 复合索引 ：即一个索引包含多个列

  索引在创建表的时候，可以同时创建， 也可以随时增加新的索引。

7、索引语法

• 创建索引

  CREATE 	[UNIQUE|FULLTEXT|SPATIAL]  INDEX index_name 
  [USING  index_type]
  ON tbl_name(index_col_name,...)
  
  
  index_col_name : column_name[(length)][ASC | DESC]
  

  

• 查看索引

  show index  from  table_name;
  

  

• 删除索引

  DROP  INDEX  index_name  ON  table_name;
  

  

• ALTER命令

  • 添加一个主键，这意味着索引值必须是唯一的，且不能为NULL

  alter  table  tb_name  add  primary  key(column_list); 
  

  • 创建索引的值必须是唯一的（除了NULL外，NULL可能会出现多次）

   alter  table  tb_name  add  unique index_name(column_list);
  

  • 添加普通索引， 索引值可以出现多次。

  alter  table  tb_name  add  index index_name(column_list);
  

  • 指定了索引为FULLTEXT， 用于全文索引

  alter  table  tb_name  add  fulltext  index_name(column_list);
  

8、索引设计原则

​ 索引的设计可以遵循一些已有的原则，创建索引的时候请尽量考虑符合这些原则，便于提升索引的使用效率，更高效的使用索引。

• 对查询频次较高，且数据量比较大的表建立索引。

• 索引字段的选择，最佳候选列应当从where子句的条件中提取，如果where子句中的组合比较多，那么应当挑选最常用、过滤效果最好的列的组合。

• 使用唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高。

• 索引可以有效的提升查询数据的效率，但索引数量不是多多益善，索引越多，维护索引的代价自然也就水涨船高。对于插入、更新、删除等DML操作比较频繁的表来说，索引过多，会引入相当高的维护代价，降低DML操作的效率，增加相应操作的时间消耗。另外索引过多的话，MySQL也会犯选择困难病，虽然最终仍然会找到一个可用的索引，但无疑提高了选择的代价。

• 使用短索引，索引创建之后也是使用硬盘来存储的，因此提升索引访问的I/O效率，也可以提升总体的访问效率。假如构成索引的字段总长度比较短，那么在给定大小的存储块内可以存储更多的索引值，相应的可以有效的提升MySQL访问索引的I/O效率。

• 利用最左前缀，N个列组合而成的组合索引，那么相当于是创建了N个索引，如果查询时where子句中使用了组成该索引的前几个字段，那么这条查询SQL可以利用组合索引来提升查询效率。

  创建复合索引:
  
  CREATE INDEX idx_name_email_status ON tb_seller(NAME,email,STATUS);
  
  就相当于
  对name 创建索引 ;
  对name , email 创建了索引 ;
  对name , email, status 创建了索引 ;
  

视图

1、视图概述

• ​视图（View）是一种虚拟存在的表。

  • 视图并不在数据库中实际存在，行和列数据来自定义视图的查询中使用的表，并且是在使用视图时动态生成的。
  • 视图就是一条SELECT语句执行后返回的结果集。所以我们在创建视图的时候，主要的工作就落在创建这条SQL查询语句上。

• 视图相对于普通的表的优势主要包括以下几项

  • 简单：使用视图的用户完全不需要关心后面对应的表的结构、关联条件和筛选条件，对用户来说已经是过滤好的复合条件的结果集。
  • 安全：使用视图的用户只能访问他们被允许查询的结果集，对表的权限管理并不能限制到某个行某个列，但是通过视图就可以简单的实现。
  • 数据独立：一旦视图的结构确定了，可以屏蔽表结构变化对用户的影响，源表增加列对视图没有影响；源表修改列名，则可以通过修改视图来解决，不会造成对访问者的影响。

2、创建或者修改视图

• 创建视图的语法为：

  CREATE [OR REPLACE] [ALGORITHM = {UNDEFINED | MERGE | TEMPTABLE}]
  
  VIEW view_name [(column_list)]
  
  AS select_statement
  
  [WITH [CASCADED | LOCAL] CHECK OPTION]
  

• 修改视图的语法为：

  ALTER [ALGORITHM = {UNDEFINED | MERGE | TEMPTABLE}]
  
  VIEW view_name [(column_list)]
  
  AS select_statement
  
  [WITH [CASCADED | LOCAL] CHECK OPTION]
  

• 选项 : WITH [CASCADED | LOCAL] CHECK OPTION 决定了是否允许更新数据使记录不再满足视图的条件。

  • LOCAL ： 只要满足本视图的条件就可以更新。
  • CASCADED ： 必须满足所有针对该视图的所有视图的条件才可以更新。 默认值.

• 示例 , 创建city_country_view视图 , 执行如下SQL :

  create or replace view city_country_view 
  as 
  select t.*,c.country_name from country c , city t where c.country_id = t.country_id;
  

• 查询视图 :

  select * from view_name
  

  

3、查看视图

• SHOW TABLES
  ​ 从 MySQL 5.1 版本开始，使用 SHOW TABLES 命令的时候不仅显示表的名字，同时也会显示视图的名字，而不存在单独显示视图的 SHOW VIEWS 命令。
  

• SHOW TABLE STATU
  同样，在使用 SHOW TABLE STATUS 命令的时候，不但可以显示表的信息，同时也可以显示视图的信息。
  

• SHOW CREATE VIEW
  如果需要查询某个视图的定义，可以使用 SHOW CREATE VIEW 命令进行查看

  

• 删除视图

  DROP VIEW [IF EXISTS] view_name [, view_name] ...[RESTRICT | CASCADE]	
  

  示例 , 删除视图city_country_view :

  DROP VIEW city_country_view ;
  

触发器

1、介绍

• 触发器是与表有关的数据库对象，指在 insert/update/delete 之前或之后，触发并执行触发器中定义的SQL语句集合。触发器的这种特性可以协助应用在数据库端确保数据的完整性 , 日志记录 , 数据校验等操作 。

• 使用别名 OLD 和 NEW 来引用触发器中发生变化的记录内容，这与其他的数据库是相似的。现在触发器还只支持行级触发，不支持语句级触发。

触发器类型	NEW 和 OLD的使用
INSERT 型触发器	NEW 表示将要或者已经新增的数据
UPDATE 型触发器	OLD 表示修改之前的数据 , NEW 表示将要或已经修改后的数据
DELETE 型触发器	OLD 表示将要或者已经删除的数据

2、创建触发器

• 语法结构 :

  create trigger trigger_name 
  
  before/after insert/update/delete
  
  on tbl_name 
  
  [ for each row ]  -- 行级触发器
  
  begin
  
  	trigger_stmt ;
  
  end;
  

• 示例

  • 需求：通过触发器记录 emp 表的数据变更日志 , 包含增加, 修改 , 删除

  • 首先创建一张日志表 :

    create table emp_logs(
      id int(11) not null auto_increment,
      operation varchar(20) not null comment '操作类型, insert/update/delete',
      operate_time datetime not null comment '操作时间',
      operate_id int(11) not null comment '操作表的ID',
      operate_params varchar(500) comment '操作参数',
      primary key(`id`)
    )engine=innodb default charset=utf8;
    

  • 创建 insert 型触发器，完成插入数据时的日志记录 :

    DELIMITER $
    
    create trigger emp_logs_insert_trigger
    after insert 
    on emp 
    for each row 
    begin
      insert into emp_logs (id,operation,operate_time,operate_id,operate_params) 		values(null,'insert',now(),new.id,concat('插入后(id:',new.id,', name:',new.name,', age:',new.age,', 		salary:',new.salary,')'));	
    end $
    
    DELIMITER ;
    

  • 创建 update 型触发器，完成更新数据时的日志记录 :

    DELIMITER $
    
    create trigger emp_logs_update_trigger
    after update 
    on emp 
    for each row 
    begin
      insert into emp_logs (id,operation,operate_time,operate_id,operate_params) 		values(null,'update',now(),new.id,concat('修改前(id:',old.id,', name:',old.name,', age:',old.age,', 		salary:',old.salary,') , 修改后(id',new.id, 'name:',new.name,', age:',new.age,', salary:',new.salary,')'));                                                                      
    end $
    
    DELIMITER ;
    

  • 创建delete 行的触发器 , 完成删除数据时的日志记录 :

    DELIMITER $
    
    create trigger emp_logs_delete_trigger
    after delete 
    on emp 
    for each row 
    begin
      insert into emp_logs (id,operation,operate_time,operate_id,operate_params) 		values(null,'delete',now(),old.id,concat('删除前(id:',old.id,', name:',old.name,', age:',old.age,', 		salary:',old.salary,')'));                                                                      
    end $
    
    DELIMITER ;
    

  • 测试：

    insert into emp(id,name,age,salary) values(null, '光明左使',30,3500);
    insert into emp(id,name,age,salary) values(null, '光明右使',33,3200);
    
    update emp set age = 39 where id = 3;
    
    delete from emp where id = 5;
    

3、删除触发器

• 语法结构 :

  drop trigger [schema_name.]trigger_name
  

  如果没有指定 schema_name，默认为当前数据库 。

4、查看触发器

可以通过执行 SHOW TRIGGERS 命令查看触发器的状态、语法等信息。

• 语法结构 ：

  show triggers ；