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MySQL索引分析和優化

作者:佚名    責任編輯:admin    更新時間:    2015-10-15 10:41:09

  索引用來快速地尋找那些具有特定值的記錄,所有MySQL索引都以B-樹的形式保存。如果沒有索引,執行查詢時MySQL必須從第一個記錄開始掃描整個表的所有記錄,直至找到符合要求的記錄。表裡面的記錄數量越多,這個操作的代價就越高。如果作為搜索條件的列上已經創建了索引,MySQL無需掃描任何記錄即可迅速得到目標記錄所在的位置。如果表有1000個記錄,通過索引查找記錄至少要比順序掃描記錄快100倍。

  假設我們創建了一個名為people的表:

  CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL, name CHAR(50) NOT NULL );

  然後,我們完全隨機把1000個不同name值插入到people表。下圖顯示了people表所在數據文件的一小部分:

  可以看到,在數據文件中name列沒有任何明確的次序。如果我們創建了name列的索引,MySQL將在索引中排序name列:

  對於索引中的每一項,MySQL在內部為它保存一個數據文件中實際記錄所在位置的“指針”。因此,如果我們要查找name等於“Mike”記錄的peopleid(SQL命令為“SELECT peopleid FROM people WHERE name='Mike';”),MySQL能夠在name的索引中查找“Mike”值,然後直接轉到數據文件中相應的行,准確地返回該行的peopleid(999)。在這個過程中,MySQL只需處理一個行就可以返回結果。如果沒有“name”列的索引,MySQL要掃描數據文件中的所有記錄,即1000個記錄!顯然,需要MySQL處理的記錄數量越少,則它完成任務的速度就越快。

  索引的類型

  MySQL提供多種索引類型供選擇:

  普通索引

  這是最基本的索引類型,而且它沒有唯一性之類的限制。普通索引可以通過以下幾種方式創建:

  創建索引,例如CREATE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);

  修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表);

  創建表的時候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) );

  唯一性索引

  這種索引和前面的“普通索引”基本相同,但有一個區別:索引列的所有值都只能出現一次,即必須唯一。唯一性索引可以用以下幾種方式創建:

  創建索引,例如CREATE UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);

  修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表);

  創建表的時候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表)

  );

  主鍵

  主鍵是一種唯一性索引,但它必須指定為“PRIMARY KEY”。如果你曾經用過AUTO_INCREMENT類型的列,你可能已經熟悉主鍵之類的概念了。主鍵一般在創建表的時候指定,例如“CREATE TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) ); ”。但是,我們也可以通過修改表的方式加入主鍵,例如“ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表); ”。每個表只能有一個主鍵。

  全文索引

  MySQL從3.23.23版開始支持全文索引和全文檢索。在MySQL中,全文索引的索引類型為FULLTEXT。全文索引可以在VARCHAR或者TEXT類型的列上創建。它可以通過CREATE TABLE命令創建,也可以通過ALTER TABLE或CREATE INDEX命令創建。對於大規模的數據集,通過ALTER TABLE(或者CREATE INDEX)命令創建全文索引要比把記錄插入帶有全文索引的空表更快。本文下面的討論不再涉及全文索引,要了解更多信息,請參見MySQL documentation。

  單列索引與多列索引

  索引可以是單列索引,也可以是多列索引。下面我們通過具體的例子來說明這兩種索引的區別。假設有這樣一個people表:

  CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL AUTO_INCREMENT, firstname CHAR(50)

  NOT NULL, lastname CHAR(50) NOT NULL, age SMALLINT NOT NULL, townid SMALLINT NOT

  NULL, PRIMARY KEY (peopleid) );

  下面是我們插入到這個people表的數據:

  這個數據片段中有四個名字為“Mikes”的人(其中兩個姓Sullivans,兩個姓McConnells),有兩個年齡為17歲的人,還有一個名字與眾不同的Joe Smith。

  首先,我們可以考慮在單個列上創建索引,比如firstname、lastname或者age列。如果我們創建firstname列的索引(ALTER TABLE people ADD INDEX firstname (firstname);),MySQL將通過這個索引迅速把搜索范圍限制到那些firstname='Mike'的記錄,然後再在這個“中間結果集”上進行其他條件的搜索:它首先排除那些lastname不等於“Sullivan”的記錄,然後排除那些age不等於17的記錄。當記錄滿足所有搜索條件之後,MySQL就返回最終的搜索結果。

  由於建立了firstname列的索引,與執行表的完全掃描相比,MySQL的效率提高了很多,但我們要求MySQL掃描的記錄數量仍舊遠遠超過了實際所需要的。雖然我們可以刪除firstname列上的索引,再創建lastname或者age列的索引,但總地看來,不論在哪個列上創建索引搜索效率仍舊相似。

  為了提高搜索效率,我們需要考慮運用多列索引。如果為firstname、lastname和age這三個列創建一個多列索引,MySQL只需一次檢索就能夠找出正確的結果!下面是創建這個多列索引的SQL命令:

  ALTER TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age);

  由於索引文件以B-樹格式保存,MySQL能夠立即轉到合適的firstname,然後再轉到合適的lastname,最後轉到合適的age。在沒有掃描數據文件任何一個記錄的情況下,MySQL就正確地找出了搜索的目標記錄!

  那麼,如果在firstname、lastname、age這三個列上分別創建單列索引,效果是否和創建一個firstname、lastname、age的多列索引一樣呢?答案是否定的,兩者完全不同。當我們執行查詢的時候,MySQL只能使用一個索引。如果你有三個單列的索引,MySQL會試圖選擇一個限制最嚴格的索引。但是,即使是限制最嚴格的單列索引,它的限制能力也肯定遠遠低於firstname、lastname、age這三個列上的多列索引。

  最左前綴

  多列索引還有另外一個優點,它通過稱為最左前綴(Leftmost Prefixing)的概念體現出來。繼續考慮前面的例子,現在我們有一個firstname、lastname、age列上的多列索引,我們稱這個索引為fname_lname_age。當搜索條件是以下各種列的組合時,MySQL將使用fname_lname_age索引:

  firstname,lastname,age

  firstname,lastname

  firstname

  從另一方面理解,它相當於我們創建了(firstname,lastname,age)、(firstname,lastname)以及(firstname)這些列組合上的索引。下面這些查詢都能夠使用這個fname_lname_age索引:

  SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND

  age='17'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND

  lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike'; The

  following queries cannot use the index at all: SELECT peopleid FROM people WHERE

  lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE age='17'; SELECT peopleid

  FROM people WHERE lastname='Sullivan' AND age='17';

  選擇索引列

  在性能優化過程中,選擇在哪些列上創建索引是最重要的步驟之一。可以考慮使用索引的主要有兩種類型的列:在WHERE子句中出現的列,在join子句中出現的列。請看下面這個查詢:

  SELECT age ## 不使用索引 FROM people WHERE firstname='Mike' ## 考慮使用索引 AND

  lastname='Sullivan' ## 考慮使用索引

  這個查詢與前面的查詢略有不同,但仍屬於簡單查詢。由於age是在SELECT部分被引用,MySQL不會用它來限制列選擇操作。因此,對於這個查詢來說,創建age列的索引沒有什麼必要。下面是一個更復雜的例子:

  SELECT people.age, ##不使用索引 town.name ##不使用索引 FROM people LEFT JOIN town ON

  people.townid=town.townid ##考慮使用索引 WHERE firstname='Mike' ##考慮使用索引 AND

  lastname='Sullivan' ##考慮使用索引

  與前面的例子一樣,由於firstname和lastname出現在WHERE子句中,因此這兩個列仍舊有創建索引的必要。除此之外,由於town表的townid列出現在join子句中,因此我們需要考慮創建該列的索引。

  那麼,我們是否可以簡單地認為應該索引WHERE子句和join子句中出現的每一個列呢?差不多如此,但並不完全。我們還必須考慮到對列進行比較的操作符類型。MySQL只有對以下操作符才使用索引:<,<=,=,>,>=,BETWEEN,IN,以及某些時候的LIKE。可以在LIKE操作中使用索引的情形是指另一個操作數不是以通配符(%或者_)開頭的情形。例如,“SELECT peopleid FROM people WHERE firstname LIKE 'Mich%'

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