索引是什麼
官方定義：索引（Index）是幫助MySQL高效獲取數據的數據結構。
所以索引是一種數據結構，可以理解爲“排好序的快速查找數據結構”。一般來說，索引本身也很大，不可能全部存儲在內存，因此往往以索引文件的形式存儲在磁盤上。
我們平常所說的索引，如果沒有特別指明，都是B樹（多路搜索樹，不一定是二叉樹）索引。其中聚集索引、次要索引、複合索引、前綴索引、唯一索引默認都是使用B+樹
優勢
類似書本的目錄，提高查找效率，降低數據庫IO成本。
通過索引列對數據排序，降低數據排序成本，降低CPU消耗。
劣勢
- 索引實際上也是一張表，保存了主鍵與索引字段，並指向實體表記錄，所以也是要佔用空間的。
- 索引雖然大大提高了查詢速度，同時會降低更新表的速度。因爲更新表時，MySQL不僅要更新數據，還要更新索引。
- 索引只是提高效率的一個因素，並不是建了索引或者用到了索引，查詢就很快。
MySQL索引分類
- 單值索引：即一個索引只包含單個列，一個表可以有多個單列索引。
- 唯一索引：索引列的值必須唯一，但允許空值。
- 複合索引：即一個索引包含多個列。
基本語法
創建
//如果是CHAR,VARCHAR類型，length可以小於字段實際長度；如果是BLOB和TEXT類型，必須指定length
CREATE [UNIQUE] INDEX indexName ON tableName(columnName(length));
ALTER tableName ADD [UNIQUE] INDEX [indexName] ON (columnName(length));
刪除
DROP INDEX [indexName] ON tableName;
查看
SHOW INDEX FROM tableName;
哪些情況需要/不需要建索引
- 主鍵自動建立唯一索引
- 頻繁作爲查詢條件的字段應該創建索引
- 查詢中與其它表關聯的字段，外鍵關係建立索引
- 頻繁更新的字段不適合創建索引
- Where條件後面用不到的字段不需要建立索引
- 需要排序的字段，索引是排好序的，所以通過索引排序將大大提高排序速度
- 統計或者分組的字段
- 表記錄太少不要建立索引
- 經常增刪的表不要建立索引
- 數據重複且分佈均勻的字段不需要建立索引
性能分析
explain
explain是什麼？
使用explain關鍵字可以模擬優化器執行SQL查詢語句，從而知道MySQL是怎麼處理你的SQL語句的，使用explian+SQL可以看到以下信息
+------+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+------+-------------+---------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
id:包含一組數字，表示查詢或者操作表的順序。id相同，執行順序由上至下；id不同，如果是子查詢，id的序號會遞增，id越大，被執行優先級越高。
select_type：查詢的類型，主要用於區別普通查詢、聯合查詢、子查詢等的複雜查詢
- SIMPLE:簡單select查詢，查詢中不包含子查詢或者UNION
- PRIMARY：查詢中若包含任何複雜的子部分，則最外層類型查詢被標記爲該類型
- SUBQUERY：子查詢，在select或者where列表中包含了子查詢
- DERIVED：在from列表中包含的子查詢被標記爲DERIVED（衍生），MySQL會遞歸執行這些子查詢，把結果放在臨時表裏。
- UNION：若第二個select出現在UNION之後，則被標記爲UNION；若UNION包含在from子句的子查詢中，外層select將被標記爲DERIVED
- UNION RESULT:從UNION表獲取結果的select
table：顯示是哪張表
type:顯示查詢使用了何種類型
+------+-------+-------+-----+--------+--------+---------+------+
| ALL | index | range | ref | eq_ref | const | system | NULL |
+------+-------+-------+-----+--------+--------+---------+------+
從好到壞依次爲：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL
- system：表裏只有一行記錄（等於系統表），這是const類型的特例
- const：const用於比較primary key或者union索引，因爲只匹配一行數據，一次就能找到數據，所以很快
- eq_ref：唯一性索引掃描，對於每個索引鍵，表中只有一條記錄與之匹配。常見於主鍵或者唯一性索引掃描
- ref：非唯一索引掃描，返回匹配某個單獨值的所有行，可能返回多個，所以屬於查找個掃描的混合體
- range：只檢索給定範圍的行，使用一個索引來選擇行，一般就是where條件後面出現了between、<、>、in等條件。這種不需要全索引掃描，所以比全索引掃描效率高
- index：Full Index Scan，全索引掃描，因爲索引文件通常比數據文件小，所以全索引掃描通常比全表掃描快
- ALL：全表掃描
一般來說最少要達到range級別。
possible_keys：查詢涉及到的字段若存在索引，則該索引將被列出，但不一定被實際使用
key：實際使用的索引，若爲NULL則沒又使用索引。查詢中若使用了覆蓋索引，則該索引和查詢的select字段重疊
key_len：表示索引中使用的字節數，在不損失準確性的情況下，長度越短越好。key_len顯示的值爲索引字段的最大可能長度，並非實際長度。即是根據表定義計算而得，不是通過表內檢索得出。
ref：顯示索引的哪一列被使用了
rows：根據表統計信息及索引選用情況，大致估算出找到所需要的記錄需要讀取的行數
Extra：包含不適合在其它列顯示，但十分重要的信息
- Using filesort：說明MySQL會對數據使用一個外部的索引排序，而不是按照表內的索引順序進行讀取。MySQL中無法利用索引完成排序的操作稱爲“文件排序”
- Using temporary：使用了臨時表保存中間結果，MySQL在對查詢結果排序時使用臨時表，常見於order by和group by
- Using index：表示select操作中使用了覆蓋索引，避免了訪問表的數據行。如果同時出現using where，表明索引被用來執行索引鍵值的查找；如果沒有同時出現using where，表面索引用來讀取數據而非查找。
- Using wher：表明使用了where過濾
- Using join buffer：使用了連接緩存
- impossible where：表明where總是false，例如：where a=1 and a=2
- select tables optimized away：在沒有group by子句的情況下，基於索引優化MIN/MAX操作或者對於MyISAM存儲引擎優化COUNT(*)操作，不必等到執行階段再進行計算，查詢執行計劃生成的階段即完成優化
- distinct：優化distinct操作，在找到第一行匹配的元素後即停止找同樣值的動作
避免索引失效
- 如果索引使用了多列，最好按照索引字段的順序從左至右使用，並且不跳過中間字段
- 不在索引列上做任何操作（計算、函數、自動或者手動類型轉換），否則會導致索引失效
- 存儲引擎不能使用索引中範圍條件右邊的列。（例如abc三個字段組成一個符合索引，條件爲where a=1 and b>1 and c=1，則無法使用索引中c的列）
- 儘量使用覆蓋索引（只訪問索引的查詢），減少select *
- MySQL在使用不等於（!=或者<>）、is null、is not null的時候無法使用索引
- like以通配符開頭的索引失效，則會變成全表掃描。（使用覆蓋索引可以避免）
- 少用or，用它連接時會使索引失效
order by 關鍵字
ORDER BY子句，儘量使用Index方式排序，避免使用FileSort方式排序，MySQL支持Index和FileSot兩種方式排序，Index效率高，它指MySQL掃描索引本身完成排序。FileSort方式效率較低。
ORDER BY滿足兩種情況會使用Index方式排序：1.ORDER BY子句使用索引最左前列；2.使用WHERE子句與ORDER BY子句條件列組合滿足索引最左前列。
如果不在索引列上，FileSort有兩種算法：雙路排序和單路排序
雙路排序：MySQL4.1之前使用的是雙路排序，就是兩次掃描磁盤，最終得到數據。先從磁盤取排序字段，在buffer進行排序，再從磁盤中取出其它字段。取一批數據要進行掃描，IO是很耗時的，所以在MySQL4.1之後出現了第二種改進的算法，單路排序
單路排序：從磁盤中讀取查詢的所有列，在buffer對它們進行排序，然後掃描排序後的列表進行輸出。避免兩次IO，但是使用了更多空間。
單路排序需要更多的空間，所以可以通過增大sort_buffer_size和max_length_for_sort_data這兩個參數來優化排序
group by 關鍵字
GROUP BY實質上是先排序後分組，所以策略基本跟ORDER BY一樣。當無法使用索引列來分組，可以通過增大sort_buffer_size和max_length_for_sort_data這兩個參數來優化分組。
慢查詢日誌
當通過explain不能解決SQL查詢慢的問題，可以通過開啓慢查詢日誌來繼續排查
//查看慢日誌是否開啓ON爲開啓,OFF爲關閉
show variables like '%slow_query_log%'
//開啓慢查詢日誌
set global slow_query_log='ON';
set global slow_query_log=1;
//關閉慢查詢日誌
set global slow_query_log='OFF';
set global slow_query_log=0;
//查詢當前的慢查詢多少秒算慢
show variables like 'long_query_time';
+-----------------+-----------+
| Variable_name | Value |
+-----------------+-----------+
| long_query_time | 10.000000 |
+-----------------+-----------+
//設置查詢SQL超過5秒，記錄慢查詢日誌，設置後要重新連接或者開個會話才生效
set global long_query_time=5;
//查詢有多少條慢查詢
show global status like '%slow_queries%';
show profile
用來分析SQL語句執行的資源消耗情況，默認關閉狀態，保存最近15次的運行結果
show variables like 'profiling';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| profiling | OFF |
+---------------+-------+
//開啓
set global profiling='ON';
set global profiling=1;
//關閉
set global profiling='OFF';
set global profiling=0;
show profiles;
+----------+------------+----------------------------------+
| Query_ID | Duration | Query |
+----------+------------+----------------------------------+
| 1 | 0.00019383 | select @@version_comment limit 1 |
| 2 | 0.00052840 | show variables like 'profiling' |
+----------+------------+----------------------------------+
show profile cpu,block io for query 1;
+----------------------+----------+----------+------------+--------------+---------------+
| Status | Duration | CPU_user | CPU_system | Block_ops_in | Block_ops_out |
+----------------------+----------+----------+------------+--------------+---------------+
| starting | 0.000065 | 0.000030 | 0.000029 | 0 | 0 |
| checking permissions | 0.000009 | 0.000005 | 0.000005 | 0 | 0 |
| Opening tables | 0.000006 | 0.000003 | 0.000003 | 0 | 0 |
| After opening tables | 0.000013 | 0.000006 | 0.000006 | 0 | 0 |
| init | 0.000021 | 0.000011 | 0.000011 | 0 | 0 |
| optimizing | 0.000015 | 0.000008 | 0.000007 | 0 | 0 |
| executing | 0.000016 | 0.000008 | 0.000008 | 0 | 0 |
| end | 0.000009 | 0.000004 | 0.000004 | 0 | 0 |
| query end | 0.000006 | 0.000004 | 0.000003 | 0 | 0 |
| closing tables | 0.000005 | 0.000002 | 0.000003 | 0 | 0 |
| freeing items | 0.000008 | 0.000004 | 0.000004 | 0 | 0 |
| updating status | 0.000012 | 0.000007 | 0.000006 | 0 | 0 |
| cleaning up | 0.000007 | 0.000003 | 0.000003 | 0 | 0 |
+----------------------+----------+----------+------------+--------------+---------------+
參數：
- ALL 顯示所有性能信息
- BLOCK IO 顯示塊IO操作的次數
- CONTEXT SWITCHES 顯示上下文切換次數，不管是主動還是被動
- CPU 顯示用戶CPU時間、系統CPU時間
- IPC 顯示發送和接收的消息數量
- MEMORY [暫未實現]
- PAGE FAULTS 顯示頁錯誤數量
- SOURCE 顯示源碼中的函數名稱與位置
- SWAPS 顯示SWAP的次數