黑马MySQL数据库从入门到精通-进阶篇 1

黑马MySQL数据库从入门到精通-进阶篇 1

存储引擎

MySQL体系结构

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简介

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存储引肇就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式。存储引肇是基于表的,而不是基于库的,所以存储引擎也可被称为表类型

mysql5.5之后默认是innodb

在创建表时,指定存储引擎

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CREATE TABLE 表名(
字段1 字段1类型 [COMMENT 字段1注释]
字段n 字段n类型 [COMMENT 字段n注释])ENGINE =INNODB [COMMENT 表注释];

查看当前数据库支持的存储引擎

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SHOW ENGINES;

MyISAM是mysql早期的默认存储引擎

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InnoDB介绍

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介绍
lnnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎,在 MySOL5.5之后,innoDB是默认的

特点
DML操作遵循ACID模型,支持事务;
行级锁,提高并发访问性能;
支持外键FOREIGN KEY约束,保证数据的完整性和正确性;

文件
xxx.ibd:;xxx代表的是表名,innoDB引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件,存储该表的表结构(frm(早期)、sdi)、数据和索引

参数: innodb_file_per_table (这个参数控制表和表空间文件的数量关系,默认一对一)

show variables like 'innodb_file_per_table' 查看这个变量值
ibd2sdi account.ibd 用固定命令查看对应表的表空间文件

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InnoDB逻辑存储结构

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MyISAM介绍

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介绍
MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎。

特点
不支持事务,不支持外键
支持表锁,不支持行锁
访问速度快

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xxx.sdi:存储表结构信息
xxx.MYD:存储数据
XXX.MYI:存储索引

Memory介绍

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介绍
Memory引擎的表数据时存储在内存中的,由于受到硬件问题、或断电问题的影响,只能将这些表作为临时表或缓存使用

特点
内存存放
hash索引(默认)

文件
xxx.sdi:存储表结构信息

三个常见引擎的区别

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面试题

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Innodb和MyISAM的区别:主要是事务,行级锁,外键的区别

选择

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在选择存储引擎时,应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统,还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组
innoDB:是Mysq的默认存储引擎,支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求,在并发条件下要求数据的一致性,数据操作除了插入和查询之外,还包含很多的更新、删除操作,那么innoDB存储引擎是比较合适的选择。

MyISAM :如果应用是以读操作和插入操作为主,只有很少的更新和删除操作,并且对事务的完整性、并发性要求不是很高,那么选择这个存储引擎是非常合适的。(业务场景逐渐被mongodb取代)

MEMORY:将所有数据保存在内存中,访问速度快,通常用于临时表及缓存。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制,太大的表无法缓存在内存中,而且无法保障数据的安全性。(业务场景逐渐被redis取代)

索引

索引概述

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sql优化大多依赖索引进行
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介绍
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,数据库系统还维护着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。
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select * from people where age=45; 无索引->全表扫描

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优缺点
优势
提高数据检索的效率,降低数据库的IO成本
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
索引列也是要占用空间的
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时,效率降低。

索引结构

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MySQL的索引是在存储引擎层实现的,不同的存储引擎有不同的结构,主要包含以下几种:
索引结构 描述
B+Tree索引 最常见的索引类型,大部分引攀都支持B+树索引
Hash索引 底层数据结构是用哈希表实现的, 只有精确匹配索引列的查询才有效 不支持范围查询
R-tree(空间索引) 空间索引是MySIAM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
Full-text(全文索引) 是一种通过建立倒排索引快速匹配文档的方式。类似于Lucene,Solr,ES

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二叉树红黑树(预备知识)

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红黑树(Red Black Tree)是一种自平衡二叉查找树

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B-Tree多路平衡查找树(预备知识)

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数据结构动态演变过程

B+Tree(预备知识)

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相对于B-Tree区别:
所有的数据都会出现在叶子节点
叶子节点形成一个单向链表

MySQL中B+Tree的结构

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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。

Hash

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哈希索引就是采用一定的hash算法,将键值换算成新的hash值,映射到对应的槽位上,然后存储在hash表中
如果两个(或多个)键值,映射到一个相同的槽位上,他们就产生了hash冲突(也称为hash碰撞),可以通过链表来解决

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Hash索引特点
Hash索引只能用于对等比较(=,in),不支持范围查询 (between,>,<,...)
无法利用索引完成排序操作
查询效率高,通常只需要一次检索就可以了,效率通常要高于B+tree索引
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存储引擎支持
在MySQL中,支持hash索引的是Memoy引擎,而lnnoDB中具有自适应hash功能,hash索引是存储引擎根据B+Tree索引在指定条件下自动构建的

思考

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为什么InnoDB存储引擎选择使用B+tree索引结构?
相对于二叉树,层级更少,搜索效率高;
对于B-tree,无论是叶子节点还是非叶子节点,都会保存数据,这样导致一页中存储的键值减少,指针跟着减少,要同样保存大量数据,只能增加树的高度,导致性能降低
相对Hash索引,B+tree支持范围匹配及排序操作

索引分类

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InnoDB存储引擎中(聚集索引和二级索引对于理解sql优化很关键)

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聚集索引选取规则:
如果存在主键,主键索引就是聚集索引。
如果不存在主键,将使用第一个唯一(UNIQUE)索引作为聚集索引。
如果表没有主键,或没有合适的唯一索引,则innoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

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思考

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第一个

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B+tree的每一个节点都是存放在一个个页当中的,一个页16k
假设一行数据大小为1k,主键假如是bigint则一个为8byte

1.算主键索引树为2层时,能存储多少行数据?
它先算一个页能最大能存储多少key,然后指针数=key+1,然后总数据=指针数x一页16行
2.算三层时?

四五千万条记录时,就可能要考虑分库分表了,这是运维篇的内容

索引语法

创建索引

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CREATE [UNIQUE|FULLTEXT] INDEX index_name ON table(index_col_name,...)
不写类型的话就是常规索引

查看索引

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SHOW INDEX FROM table_name;

删除索引

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DROP INDEX index_name ON table_name;

案例

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create index idx_user_name on tb_user(name);

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create unique index idx_user_phone on tb_user(phone);
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联合索引(联合索引中字段的顺序很重要)
create index idx_user_pro_age_sta on tb_user(profession,age,status);

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SQL优化

SQL性能分析工具

SQL执行频率

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MySQL客户端连接成功后,通过show [session|global] status命今可以提供服务器状态信息。通过如下指令,可以查看当前数据库的INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次:
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com______'; 七个下划线

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慢查询日志

csdn

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慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数 (long_query_time,单位:秒,默认10秒)的所有SQL语句的日志

MySQL的慢查询日志默认没有开启,需要在MySQL的配置文件 (/etc/my.cnf)中配置如下信息:
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show variables like 'slow_query_log';

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profile详情

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show profiles 能够在做SQL优化时帮助我们了解时间都耗费到哪里去了。通过have_profiling参数,能够看到当前MYSQL是否支持profile操作:
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SELECT @@have_profiling; 查看是否支持
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SELECT @@profiling;   查看是否打开

SET @@profiling=1;

默认profiling是关闭的,可以通过set语句在session/global级别开启profiling:
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show profiles;查看当前会话各个sql语句执行时长

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show profile for query query_id; 某条语句执行时长细分析
show profile cpu for query query_id;

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explain执行计划

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EXPLAIN或者DESC命令获取MySQL如何执行SELECT语句的信息,包括在 SELECT语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。语法:

#直接在select语句之前加上关键字explain/desc
EXPLAIN SELECT 字段列表 FROM 表名 WHERE 条件:

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结果字段
id
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select查询的序列号,表示查询中执行selet子句或者是操作表的顺序(id相同,执行顺序从上到下;id不同,值越大,越先执行)。

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select_type(了解)
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表示SELECT的类型,常见的取值有SIMPLE(简单表,即不使用表连接或者子查询)、
PRIMARY(主查询,即外层的查询)
UNION (UNION 中的第二个或者后面的查询语句)、SUBQUERY(SELECT/WHERE之后包含了子查询)等
type(重要)
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表示连接类型,性能由好到差的连接类型为NULL、System、const、eq_ref、ref、range、index、all

优化时尽量按前面的指标来
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NULL 查询时不访问任何表
System 查询系统表
const 根据主键或唯一索引时一般会出现const
eq_ref
ref 根据非唯一索引查询时会出现
range
index 用了索引,但扫描了索引树全部
all 全表扫描
possible_key(重要)
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显示可能应用在这张表上的索引,一个或多个
key(重要)
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实际用到的索引
key_len(重要)
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表示索引中使用的字节数,该值为索引字段最大可能长度,并非实际使用长度,在不损失精确性的前提下,长度越短越好
rows(重要)
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MySQL认为必须要执行查询的行数,在innodb引擎的表中,是一个估计值,可能并不总是准确的
filtered
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表示返回结果的行数占需读取行数的百分比,filtered的值越大越好
extra(重要)
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额外信息

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索引使用规则

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id是主键

\G:按列打印

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sn字段没有建索引

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对sn字段建立索引

由于sku表有一千万条数据,所以对sn字段建立索引(构建一颗b+tree)时也需要花大量时间

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验证索引效率

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最左前缀法则

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如果索引了多列(联合索引),要遵守最左前缀法则。最左前缀法则指的是查询从索引的最左列开始,并且不跳过索引中的列。
如果跳跃某一列,索引将部分失效(后面的字段索引失效)。

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不跳过任何中间一列

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缺少最后一列

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缺少最后两列

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不符合最左前缀法则

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缺少中间列

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导致部分索引失效(status)

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注意

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最左前缀法则与where条件中的位置无关,存在就行

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范围查询

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联合索引中,出现范围查询(>,<),范围查询右侧的列索引失效

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在联合索引的范围查询情况下,尽量使用>=

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索引列运算

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不要在索引列上进行运算操作,索引将失效

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字符串不加单引号

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字符串类型字段使用时,不加引号,索引将失效
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phone字段在这里是字符串类型

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模糊查询

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如果仅仅是尾部模糊匹配,索引不会失效。如果是头部模糊匹配,索引失效。

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OR连接的条件

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一侧有索引,另一侧没有索引会导致索引失效
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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,那么涉及的索引都不会被用到。

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下面两种索引失效

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解决方法就是对age字段建立索引

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数据分布影响

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如果MySQL评估使用索引比全表更慢,则不使用索引。

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is null和is not null

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SQL提示

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SQL提示,是优化数据库的一个重要手段,简单来说,就是在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的。

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单列索引,联合索引

同一个字段既有联合又有单列索引

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最终走了联合索引

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use index

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建议,mysql不一定采用

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ignore index

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force index

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覆盖索引&回表查询

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尽量使用覆盖索引(查询使用了索引,并且需要返回的列,在该索引中已经全部能够找到),减少select *(避免出现回表查询)

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知识小贴士:
using index condition: 查找使用了索引,但是需要回表查询数据
using where;using index: 查找使用了索引,但是需要的数据都在索引列中能找到,所以不需要回表查询数据

前面的在二级索引树中就能拿到全部查询的字段,包括id(因为二级索引的叶子节点就是id),下面这个必须去聚集索引里才能拿到name字段数据

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这两个都只进行了一次索引扫描

第三个进行了回表查询

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思考(面试题)

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为username,password建立一个联合索引

前缀索引

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当字段类型为字符串(varchar,text等)时,有时候需要索引很长的字符串,这会让索引变得很大,查询时,浪费大量的磁盘IO,影响查询效率。此时可以只将字符串的一部分前缀,建立索引,这样可以大大节约索引空间,从而提高索引效率。
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可以根据索引的选择性来决定,而选择性是指不重复的索引值(基数)和数据表的记录总数的比值,索引选择性越高则查询效率越高
唯一素引的选择性是1,这是最好的索引选择性,性能也是最好的。

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建立前缀索引

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前缀索引查询流程

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二级索引中匹配到后,在聚集索引中还要进行匹配(因为只是截取的部分字符),二级索引顺序链表后续也要匹配

索引设计原则

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(尽量使用联合索引)
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针对于数据量较大(300w条),且查询比较频繁的表建立索引。
针对于常作为查询条件(where)、排序 (order by)、分组 (group by)操作的字段建立索引。
尽量选择区分度高的列作为索引,尽量建立唯一索引,区分度越高,使用索引的效率越高。
如果是字符串类型的字段,字段的长度较长,可以针对于字段的特点,建立前缀索引。
尽量使用联合索引,减少单列索引,查询时,联合索引很多时候可以覆盖索引,节省存储空间,避免回表,提高查询效率。要控制素引的数量,索引并不是多多益善,索引越多,维护索引结构的代价也就越大,会影响增删改的效率。
如果索引列不能存储NULL值,请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时,它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。