索引概述
什麼是索引？
在數據之外，DB還維護着滿足特定查找算法的數據結構，這些數據結構以某種方式引用數據，在這個數據結構的基礎上可以實現高級查找算法，它們就是索引。索引是幫助MySQL高效獲取數據的數據結構。
當數據量很大的時候，索引對性能的影響很大。當數據量很小，負載很低的時候，不恰當的索引可能對性能的影響不明顯，但是如果數據量很大，性能會急劇下降。
一般來說索引本身也很大，不可能全部存在內存中，因此索引往往以索引文件的形式存儲在磁盤上。如果沒有指明，一般索引都是指B樹（多路搜索樹，不一定是二叉的）結構的索引。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+樹索引，統稱索引。除了B+樹索引還有哈希索引等。
索引的工作過程是什麼樣的？
示例：select * from emp where emp_id=1;如果emp_id有索引，則會使用索引找到emp_id爲1的行。也就是MySQL先在索引上按值查找，然後返回所有包含該值的數據行。
優勢V.S.劣勢
- 優勢：是提高檢索的效率，降低數據庫的IO成本。通過索引對數據進行排列，降低數據排序的成本，降低CPU的消耗。
- 劣勢：實際上索引也是一張表，保存了主鍵和索引字段，並指向實體表的記錄，所以索引列也是要佔空間的。雖然索引大大提高了查詢速度，同時會降低更新表的速度。因爲更新表還需要更新索引信息。索引只是提高效率的一個因素，對於大數據量的表，需要花時間研究簡歷優質的索引，才能實現真正的優化查詢。
索引的分類
- 單值索引：一個索引只有一個列，一個表可以有多個單值索引
- 唯一索引：索引列的值必須唯一，但允許有空值
- 複合索引：一個索引有多個列。
基本語法
- 創建1：CREATE [UNIQUE] INDEX indexname ON table(columnname(length));
- 創建2：ALTER table ADD [UNIQUE] INDEX[indexname] ON (columname(length));
- 刪除：DROP INDEX [indexname] ON table;
- 查看：SHOW INDEX FROM table
添加索引的四種方式：
- ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY(columnname)：添加一個主鍵，索引值必須唯一，且不能爲空。
- ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE indexname(columname)：創建唯一索引，可以有多個null值。
- ALTER TABLE tablename ADD INDEX indexname(columnname)：添加普通索引，索引值可以出現多次。
- ALTER TABLE tablename ADD FULLTEXT indexname(columnname)：指定了索引爲全文索引。
MySQL的索引結構
- B樹索引：B樹通常意味着所有的值都是按順序存儲的，且每個葉子頁到根的距離相同。B樹索引能夠加快訪問數據的速度，因爲存儲引擎不需要全表掃描來獲取需要的數據，而是從索引的根節點開始搜索。根節點的槽種存放了指向子節點的指針，存儲引擎根據這些指針向下查找。通過比較節點頁的值和要查找的值來找到適合的指針，進入下層子節點。這些指針定義了子節點頁種值的上限和下限，最終存儲引擎要麼找到了對應的值，要麼記錄不存在。
- 哈希索引
- 全文索引
- R樹索引
什麼時候需要創建索引？
- 主鍵自動建立唯一索引
- 頻繁作爲查詢條件的字段
- 查詢種與其他表關聯的字段，外鍵關係建立索引
- 高併發一般傾向於創建組合索引
- 查詢中排序的字段（排序字段如果用索引去查會提高排序的速度）
- 查詢中統計或者分組的字段。
什麼時候不要創建索引？
- 表中記錄很少
- 頻繁更新的字段不適合創建索引
- Where條件中用不到的字段不創建索引
- 數據重複且分佈平均的字段。如果數據列有很多重複項，建立索引沒有太大效果
索引的選擇性是指索引列中不同值的數與表總數的比。索引的選擇性越接近於1，索引的效率越高。
性能分析
MySQL中有專門優化select語句的優化器模塊，可以通過計算分析系統收集到的統計信息，爲Qurey提供其認爲最優的執行計劃。
當MySQL得到一條Qurey請求，命令解析器模塊會完成請求的分類，區分出是select語句並轉發給MySQL Query Optimizer，優化器會先對整條語句進行優化，處理掉常量表達式的預算，換算成常量值，並對查詢條件進行簡化和轉換，去掉一些無用或顯而易見的條件，調整結構。然後分析Qurey的Hint信息，看顯式Hint信息能否完全確定Quurey的執行計劃。如果沒有Hint或者信息不足完成，則會讀取涉及對象的統計信息，根據Qurey進行相應的計算分析，然後得出最後的執行計劃。
MySQL的常見瓶頸：
- CPU：一般在數據裝入內存或從磁盤讀取的時候可能會發生CPU飽和
- IO：在裝入數去大於內存容量的時候會發生磁盤IO瓶頸
- 服務器硬件的性能：可以通過top、free、iostat、vmstat來查看
EXPLAIN關鍵字
查看執行計劃：使用EXPLAIN關鍵字可以模擬優化器執行SQL查詢語句，從而直到MySQL是如何處理你的SQL語句的。分析你的查詢語句或是表結構的性能瓶頸。
執行計劃包含的信息：上圖表頭的字段
- id是select查詢的序列號，包含一組數字，表示查詢中執行select子句或操作表的順序。id相同表示執行順序由上到下。如果是子查詢，id的序號會遞增，id越大的優先執行。
- select_type：查詢的類型，主要用於區別普通查詢、聯合查詢、子查詢等複雜查詢。
- SIMPLE：簡單的select查詢，不包含子查詢或者union
- PRIMARY：查詢中如果包含任何複雜的子部分，最外層查詢則被標記爲PRIMARY
- SUBQUERY：select或where中的子查詢
- DERIVED：在from列表中包含的子查詢會被標記爲DRIVED，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，外層的SELECT將被標記爲DERIVED。
- UNION_RESULT：從UNION表中獲取結果的select
- type：顯式查詢使用了何種類型，從最好到最差：SYSTEM>CONST>EQ_REF>REF>RANGE>INDEX>ALL。一般要保證查詢至少達到range級別，最好達到ref級別。
- SYSTEM：表只有一行記錄（等於系統表），是CONST類型的特例，平時不會出現
- CONST：表示通過索引一次就找到了，CONST用於比較primary key或者unique索引。因爲只匹配一行數據，所以很快。如果將主鍵置於where列表，MySQL就能將該查詢轉換爲一個常量。
- 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，常見於主鍵或唯一索引掃描。
- REF：非唯一性索引掃描，返回匹配某個單獨值的所有行，本質也是索引訪問，返回匹配某個單獨值的行，可能找到多個行，屬於查找和掃描的混合體。
- RANGE：只檢索給風範圍的行，使用一個索引來選擇行，key列顯式使用了哪個索引，一般是where語句中出現了between、<、>、in等查詢。只用掃描部分索引。
- INDEX：只遍歷索引樹，快於ALL，因爲索引文件通常比數據文件小，也就是說雖然all和index都是讀全表，但是index是從索引中讀取，而all是從硬盤讀取。
- ALL：遍歷全表找到匹配行。
- possible_keys：顯示可能應用在這張表中的索引，一個或多個，查詢涉及到的字段上若存在索引，則該索引將被列出，但不一定被查詢實際使用。
- key：實際使用的索引，如果是null，則沒有使用索引。如果查詢中出現了覆蓋索引，則索引只出現在key表中。（查詢的字段和索引字段完全匹配）
- key_len：表示索引中使用的字節數，可查詢中使用的索引的長度。在不損失精度的情況下，長度越短越好。顯示的是最大可能長度而不是實際使用長度。根據表定義計算得到，而不是表內檢索出來的。
- ref：顯示索引的哪一列被使用了，如果可能的話，是一個常數。哪些列或常量被用於查找索引列上的值。
- rows：根據表統計信息及索引選用情況，大致估算出找到所需記錄所需讀取的行數。
- extra：包含不適合在其他列顯示但很重要的信息
- 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無法利用索引完成的排序操作叫做文件排序【需要優化】
- Using temporary：使用臨時表保存中間結果，MySQL在對查詢結果排序的時候使用臨時表，常見於orderby和groupby。
- Using index：標識select操作使用了覆蓋索引（select的數據列只用從索引中就能取得，不必讀取數據行，MySQL可以利用索引返回select列表中的字段，不必根據索引再次讀取數據文件，查詢列被所建的索引覆蓋），避免訪問表的數據行，如果同時出現using where表明索引被用來執行索引鍵值的查找。
- Using where
- Using index