MySQL数据库优化之通过索引解决SQL性能问题

1.索引问题

索引是数据库优化中最常用也是最重要的手段之一，通过索引通常可以帮助用户解决大多数 的SQL性能问题。本章节将对MySQL中的索引的分类、存储、使用方法做详细的介绍。

2.索引的存储分类

MyISAM存储引擎的表数据和索引是自动分开存储的，各自是独立的一个文件；InnoDB存储引擎的表数据和索引是存储在同一个表空间里面，但可以有多个文件组成。MySQL中索引的存储类型目前只有两种（BTREE和HASH），具体和表的存储引擎相关：MyISAM和InnoDB存储引擎都只支持BTREE索引；MEMORY/HEAP存储引擎可以支持HASH和BTREE索引。MySQL目前不支持函数索引，但是能对列的前面某一部分进索引，例如上章节库存表goods_stock.LotNO批次字段，可以只取Model的前4个字符进行索引，这个特性可以大大缩小索引文件的大小，我们在设计表结构的时候也可以对文本列根据此特性进行灵活设计。下面是创建前缀索引的一个例子：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE LotNO LIKE '2021%';

-- 创建前缀索引
CREATE INDEX idx_stock_2 ON goods_stock (LotNO(4));

3.如何使用索引

索引用于快速找出在某个列中有一特定值的行。对相关列使用索引是提高SELECT操作性能的最佳途径。查询要使用索引最主要的条件是查询条件中需要使用索引关键字，如果是多列索引，那么只有查询条件使用了多列关键字最左边的前缀时，才可以使用索引，否则将不能使用索引。

3.1使用索引

在MySQL中，下列几种情况下有可能使用到索引。
●对于创建的多列索引，只要查询的条件中用到了最左边的列，索引一般就会被使用， 举例说明如下：

-- 首先在库存表goods_stock按Model，Brand的顺序创建一个复合索引CREATE INDEX idx_stock_1 ON goods_stock (Model,Brand);

然后按Model进行表查询，具体命令如下：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE Model='LM358DT';

可以发现即便where条件中不是用Model与Brand字段的组合条件，索引仍然能用到，这就是索引的前缀特性（按照索引列顺序查询）。但是如果只按Brand条件查询表，那么索引就不会被用到，具体如下：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE Brand='TI';

●对于使用like的查询，后面如果是常量并且只有％号不在第一个字符，索引才可能会被使用，来看下面两个执行计划：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE Model LIKE '%LM358';

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE Model LIKE 'LM358%';

可以发现第一个SQL没有使用索引，而第二个SQL就能够使用索引，区别就在于“%”的位置不同，前者把“%”放到第一位就不能用到索引，而后者没有放到第一位就使用了索引。另外，如果如果like后面跟的是一个列的名字，那么索引也不会被使用。如果对大的文本进行搜索，使用全文索引而不要使用like ‘%...%’。
●如果列名是索引，使用column_name is null时候将会使用索引。如下例中查询LotNO为null的记录时候就会用到索引：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE LotNO IS NULL;

3.2存在索引但不使用索引

在下列情况下，虽然存在索引，但是MySQL并不会使用相应的索引。
●如果MySQL估计使用索引比全表扫描更慢，则不使用索引。例如如果列 key_part1 均匀分布在 1 和 100 之间，下列查询中使用索引就不是很好：

SELECT * FROM table_name where key_part1 > 1 and key_part1 < 90;

●如果使用MEMORY/HEAP表并且where条件中不使用“=”进行索引列，那么不会用到索引。HEAP表只有在“=”的条件下才会使用索引。
●用or分割开的条件，如果or前的条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及到的索引都不会被用到，例如：

SHOW INDEX FROM goods_stock;

通过命令可以看到goods_stock库存表有两个索引，然后我们再执行如下语句看是否使用索引：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE LotNO='20200821' OR PackageUnit='包';

可见虽然在LotNO这个列上存在索引idx_stock_2，但是这个SQL语句并没有用到这个索引，原因就是or中有一个条件中的列没有索引。
●如果列类型是字符串，那么一定记得在where条件中把字符常量值用引号引起来，否则即便这个列上有索引，MySQL也不会用到的，因为MySQL默认把输入的常量值进行转换以后才进行检索，请看如下例子：

DESC goods_stock;

通过DESC命令我们可以看到goods_stock库存表中的LotNO字段是字符型，如果我们在SQL语句中的LotNO字段加入一个数值型为20200821的条件值，因此即便在LotNO上有索引，MySQL也不能正确地用上索引，而是继续进行全表扫描，具体如下：

EXPLAIN SELECT * FROM goods_stock WHERE LotNO=20200821;

4.查看索引使用情况

如果索引正在工作，Handler_read_key的值将很高，这个值代表了一个行被索引值读的次数，很低的值表明增加索引得到的性能改善不高，因为索引并不经常使用。Handler_read_rnd_next的值高则意味着查询运行低效，并且应该建立索引补救。这个值的含义是在数据文件中读下一行的请求数。如果正进行大量的表扫描，Handler_read_rnd_next的值较高，则通常说明表索引不正确或写入的查询没有利用索引。可以先刷新状态再查询，具体如下：

FLUSH STATUS;
SHOW STATUS LIKE 'Handler_read%';

参数解释如下：
Handler_read_first：此选项表明SQL是在做一个全索引扫描，注意是全部，而不是部分，所以说如果存在WHERE语句，这个选项是不会变的。
Handler_read_key：此选项数值如果很高，MySQL高效的使用了索引，一切运转良好。
Handler_read_next：此选项表明在进行索引扫描时，按照索引从数据文件里取数据的次数。
Handler_read_prev：此选项表明在进行索引扫描时，按照索引倒序从数据文件里取数据的次数，一般就是ORDER BY … DESC。
Handler_read_rnd：就是查询直接操作了数据文件，很多时候表现为没有使用索引或者文件排序。
Handler_read_rnd_next：此选项值较高时候，则通常说明表索引不正确或写入的查询没有利用索引。

5.两个简单实用的优化方法

对于大多数开发人员来说，可能只希望掌握一些简单实用的优化方法，对于更多更复杂的优化，更倾向于交给专业DBA来做。本小节将向大家介绍两个简单适用的优化方法。

5.1定期分析表和检查表

●分析表的语法如下：

ANALYZE [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name] ...

本语句用于分析和存储表的关键字分布，分析的结果将可以使得系统得到准确的统计信息，使得SQL能够生成正确的执行计划。如果用户感觉实际执行计划并不是预期的执行计划，执行一次分析表可能会解决问题。在分析期间，使用一个读取锁定对表进行锁定。这对于MyISAM, BDB和InnoDB表有作用。对于MyISAM表，本语句与使用myisamchk -a相当，下例中对goods_stock表做了表分析：

ANALYZE TABLE goods_stock;

●检查表的语法如下：

CHECK TABLE tbl_name [, tbl_name] ... [option] ... option = {QUICK | FAST | MEDIUM | EXTENDED | CHANGED}

检查表的作用是检查一个或多个表是否有错误。CHECK TABLE对MyISAM和InnoDB表有作用。对于MyISAM表，关键字统计数据被更新，例如：

CHECK TABLE goods_stock;

CHECK TABLE也可以检查视图是否有错误，比如在视图定义中被引用的表已不存在，举例如下：
（1）首先我们创建一个表。

CREATE TABLE test
(
  ID INT(11)
);

（2）再创建一个视图。

CREATE VIEW test_view AS SELECT * FROM test;

（3）然后CHECK一下该视图，发现没有问题。

CHECK TABLE test_view;

（4）现在删除掉视图依赖的表。

DROP TABLE test;

（5）再来CHECK一下刚才的视图，发现报错了。

CHECK TABLE test_view;

5.2定期优化表

优化表的语法如下：

OPTIMIZE [LOCAL | NO_WRITE_TO_BINLOG] TABLE tbl_name [, tbl_name] ...

如果已经删除了表的一大部分，或者如果已经对含有可变长度行的表（含有VARCHAR、BLOB或TEXT列的表）进行了很多更改，则应使用OPTIMIZE TABLE 命令来进行表优化。这个命令可以将表中的空间碎片进行合并，并且可以消除由于删除或者更新造成的空间浪费，但OPTIMIZE TABLE命令只对MyISAM、BDB和InnoDB表起作用。以下例子显示了优化goods_stock库存表的过程：

-- 先查看下goods_stock库存表是什么表类型
SHOW TABLE STATUS LIKE 'goods_stock%';

OPTIMIZE TABLE goods_stock;

注意：ANALYZE、CHECK、OPTIMIZE执行期间将对表进行锁定，因此一定注意要在数据库不繁忙的情况下执行相关的操作。

参考文献：
深入浅出MySQL大全