21個(gè)MySQL索引優(yōu)化實(shí)戰(zhàn)技巧分享
MySQL索引優(yōu)化是提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能的關(guān)鍵手段,一個(gè)合理的索引設(shè)計(jì)和使用策略,往往能將查詢速度提升幾十倍甚至上百倍。
然而,索引優(yōu)化并不簡(jiǎn)單,既需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ),也需要豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。
本文總結(jié)了21個(gè)MySQL索引優(yōu)化的實(shí)戰(zhàn)技巧,從索引選擇、設(shè)計(jì)到維護(hù)、監(jiān)控的全生命周期,幫助你解決日常開發(fā)中的索引性能問題。
基礎(chǔ)知識(shí)回顧
在具體介紹前,讓我們先簡(jiǎn)單回顧索引的基礎(chǔ)知識(shí):
MySQL常用的索引類型包括:主鍵索引、唯一索引、普通索引、聯(lián)合索引、全文索引等。
其中最常用的B+樹索引,具有以下特點(diǎn):
- 非葉子節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)鍵值信息
- 所有葉子節(jié)點(diǎn)包含了完整的數(shù)據(jù)記錄
- 葉子節(jié)點(diǎn)通過指針連接,方便范圍查詢
- 所有節(jié)點(diǎn)按鍵值大小排序
理解這些基礎(chǔ)對(duì)于后續(xù)優(yōu)化至關(guān)重要。接下來,讓我們進(jìn)入正題。
一、索引設(shè)計(jì)優(yōu)化
1. 遵循最左匹配原則,合理設(shè)計(jì)聯(lián)合索引順序
聯(lián)合索引的順序直接影響其使用效率。MySQL會(huì)從左到右依次使用索引列,如果中間某列沒有使用,則后面的列也無法使用索引。
錯(cuò)誤示例:
-- 創(chuàng)建索引(name, age, city) CREATE INDEX idx_user_name_age_city ON user(name, age, city); -- 以下查詢無法充分利用索引 SELECT * FROM user WHERE age = 25 AND city = 'Beijing'; -- name列缺失,只能全表掃描 SELECT * FROM user WHERE name = 'Tom' AND city = 'Beijing'; -- 中間age列缺失,city無法使用索引
優(yōu)化方法:
1. 將選擇性高的列放在前面(選擇性 = 不重復(fù)值 / 總記錄數(shù))
2. 將常用于條件查詢的列放在前面
3. 考慮范圍查詢的列放在最后
-- 假設(shè)選擇性:city < name < age CREATE INDEX idx_user_name_age_city ON user(name, age, city); -- 充分利用索引的查詢 SELECT * FROM user WHERE name = 'Tom' AND age = 25; SELECT * FROM user WHERE name = 'Tom' AND age = 25 AND city = 'Beijing';
2. 利用覆蓋索引避免回表查詢
回表操作是指通過索引找到對(duì)應(yīng)的行記錄指針,再通過指針去查詢完整記錄的過程。
如果查詢只需要返回索引包含的列,則可以避免回表,這稱為覆蓋索引。
優(yōu)化前:
-- 創(chuàng)建普通索引 CREATE INDEX idx_user_name ON user(name); -- 需要回表查詢 SELECT id, name, age, city FROM user WHERE name = 'Tom';
優(yōu)化后:
-- 創(chuàng)建包含所需字段的索引 CREATE INDEX idx_user_name_age_city ON user(name, age, city); -- 使用覆蓋索引,無需回表 SELECT name, age, city FROM user WHERE name = 'Tom';
3. 針對(duì)字符串列使用前綴索引
對(duì)于CHAR和VARCHAR類型的列,如果整列長(zhǎng)度較大,可以只索引開頭的部分字符,這樣可以大幅減少索引占用空間,提高索引效率。
優(yōu)化方法:
-- 假設(shè)product_desc是較長(zhǎng)的產(chǎn)品描述文本 CREATE INDEX idx_product_desc ON product(product_desc(50));
如何確定前綴長(zhǎng)度?可以通過計(jì)算選擇性來確定:
-- 計(jì)算不同前綴長(zhǎng)度的選擇性 SELECT COUNT(DISTINCT LEFT(product_desc, 10)) / COUNT(*) AS sel_10, COUNT(DISTINCT LEFT(product_desc, 20)) / COUNT(*) AS sel_20, COUNT(DISTINCT LEFT(product_desc, 30)) / COUNT(*) AS sel_30, COUNT(DISTINCT LEFT(product_desc, 40)) / COUNT(*) AS sel_40, COUNT(DISTINCT LEFT(product_desc, 50)) / COUNT(*) AS sel_50, COUNT(DISTINCT product_desc) / COUNT(*) AS sel_full FROM product;
選擇一個(gè)接近完整列選擇性的前綴長(zhǎng)度即可。
注意事項(xiàng): 使用前綴索引后,無法使用該索引做ORDER BY或GROUP BY,也無法使用覆蓋索引。
4. 合理使用復(fù)合索引替代多個(gè)單列索引
多個(gè)單列索引在多條件查詢時(shí),MySQL只會(huì)選擇一個(gè)索引。而復(fù)合索引可以同時(shí)滿足多個(gè)條件的查詢需求。
優(yōu)化前:
-- 單獨(dú)創(chuàng)建兩個(gè)索引 CREATE INDEX idx_user_age ON user(age); CREATE INDEX idx_user_city ON user(city); -- MySQL通常只會(huì)選擇一個(gè)索引 SELECT * FROM user WHERE age = 25 AND city = 'Beijing';
優(yōu)化后:
-- 創(chuàng)建一個(gè)復(fù)合索引 CREATE INDEX idx_user_age_city ON user(age, city); -- 可以同時(shí)使用age和city條件 SELECT * FROM user WHERE age = 25 AND city = 'Beijing';
5. 使用前綴索引優(yōu)化模糊查詢的左匹配
LIKE語(yǔ)句使用通配符前綴(如'%abc')會(huì)導(dǎo)致索引失效。但對(duì)于右匹配模式(如'abc%'),索引仍然有效。
可以使用索引的查詢:
-- 可以使用索引 SELECT * FROM products WHERE product_name LIKE 'iphone%';
無法使用索引的查詢:
-- 無法使用索引 SELECT * FROM products WHERE product_name LIKE '%iphone%';
優(yōu)化方法:對(duì)于需要搜索包含某個(gè)關(guān)鍵詞的記錄,可以考慮全文索引或搜索引擎。對(duì)于簡(jiǎn)單場(chǎng)景,也可以通過字段冗余解決:
-- 添加一個(gè)反轉(zhuǎn)字段 ALTER TABLE products ADD product_name_reversed VARCHAR(255); -- 觸發(fā)器維護(hù)反轉(zhuǎn)值, 此處為了簡(jiǎn)單表示整體實(shí)現(xiàn)思路, 實(shí)際通常在代碼中進(jìn)行反轉(zhuǎn)值賦值 DELIMITER // CREATE TRIGGER product_insert BEFORE INSERT ON products FOR EACH ROW BEGIN SET NEW.product_name_reversed = REVERSE(NEW.product_name); END; // DELIMITER ; -- 創(chuàng)建反轉(zhuǎn)字段的索引 CREATE INDEX idx_product_name_rev ON products(product_name_reversed); -- 搜索以'phone'結(jié)尾的產(chǎn)品 SELECT * FROM products WHERE product_name_reversed LIKE CONCAT(REVERSE('phone'), '%');
二、索引使用優(yōu)化
6. 避免在WHERE子句中對(duì)字段進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算
在字段上使用函數(shù)會(huì)導(dǎo)致索引失效,應(yīng)該把運(yùn)算轉(zhuǎn)移到值上。
錯(cuò)誤用法:
-- 索引失效 SELECT * FROM orders WHERE YEAR(create_time) = 2023;
優(yōu)化方法:
-- 可以使用索引 SELECT * FROM orders WHERE create_time >= '2023-01-01' AND create_time < '2024-01-01';
7. 避免隱式類型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致索引失效
MySQL在進(jìn)行查詢時(shí),如果字段類型與條件值類型不匹配,會(huì)進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換,可能導(dǎo)致索引失效。
錯(cuò)誤用法:
-- user_id是varchar類型,但使用了整數(shù)條件 CREATE INDEX idx_user_id ON users(user_id); SELECT * FROM users WHERE user_id = 12345; -- 索引可能失效
優(yōu)化方法:
-- 確保條件值類型與字段類型一致 SELECT * FROM users WHERE user_id = '12345'; -- 使用字符串類型
8. 小心使用NOT、!=、<>、!<、!>、NOT IN、NOT LIKE等否定操作符
否定條件通常會(huì)導(dǎo)致索引失效,因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)需要檢查所有不滿足條件的記錄。
優(yōu)化方法:盡量用肯定表達(dá)式替代否定表達(dá)式:
-- 優(yōu)化前:無法充分利用索引 SELECT * FROM products WHERE category_id != 5; -- 優(yōu)化后:可以使用索引 SELECT * FROM products WHERE category_id < 5 OR category_id > 5;
9. 合理使用LIMIT優(yōu)化分頁(yè)查詢
大偏移量的LIMIT分頁(yè)查詢效率較低,因?yàn)镸ySQL需要檢索前N條記錄然后丟棄。
優(yōu)化前:
-- 性能較差的分頁(yè)查詢 SELECT * FROM products ORDER BY id LIMIT 100000, 10;
優(yōu)化方法1 - 使用索引覆蓋掃描:
-- 先獲取ID,再關(guān)聯(lián)查詢完整數(shù)據(jù) SELECT p.* FROM products p JOIN ( SELECT id FROM products ORDER BY id LIMIT 100000, 10 ) tmp ON p.id = tmp.id;
優(yōu)化方法2 - 使用上次查詢的最大ID:
-- 假設(shè)已知上一頁(yè)的最大ID是100233 SELECT * FROM products WHERE id > 100233 ORDER BY id LIMIT 10;
10. 避免使用SELECT *,只查詢需要的列
使用SELECT *會(huì)返回所有列,可能破壞覆蓋索引的效果,并增加網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存開銷。
優(yōu)化前:
-- 可能導(dǎo)致不必要的開銷 SELECT * FROM users WHERE name = 'Tom';
優(yōu)化后:
-- 只返回需要的列,可能利用覆蓋索引 SELECT id, name, email FROM users WHERE name = 'Tom';
11. 使用EXPLAIN分析查詢執(zhí)行計(jì)劃
在優(yōu)化前,先使用EXPLAIN分析SQL語(yǔ)句的執(zhí)行計(jì)劃,了解索引使用情況。
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE name = 'Tom' AND age > 20;
重點(diǎn)關(guān)注以下字段:
type
: 從好到差依次是:system > const > eq_ref > ref > range > index > ALLkey
: 實(shí)際使用的索引rows
: 預(yù)計(jì)需要掃描的行數(shù)Extra
: 額外信息,如"Using index"表示使用了覆蓋索引
三、特殊場(chǎng)景索引優(yōu)化
12. 使用索引排序優(yōu)化ORDER BY操作
如果ORDER BY的列與WHERE使用的列不一致,排序無法使用索引,會(huì)導(dǎo)致文件排序。
優(yōu)化前:
-- WHERE和ORDER BY使用不同的列,可能導(dǎo)致文件排序 CREATE INDEX idx_user_name ON users(name); SELECT * FROM users WHERE name = 'Tom' ORDER BY age;
優(yōu)化后:
-- 創(chuàng)建聯(lián)合索引同時(shí)包含WHERE和ORDER BY的列 CREATE INDEX idx_user_name_age ON users(name, age); SELECT * FROM users WHERE name = 'Tom' ORDER BY age;
注意事項(xiàng): ORDER BY的多個(gè)字段需要與索引順序一致,且排序方向需一致(全ASC或全DESC)。
13. 在大表上創(chuàng)建索引的最佳實(shí)踐
在大表上直接創(chuàng)建索引可能會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間鎖表??梢允褂靡韵路椒▋?yōu)化:
方法1 - 使用低峰期操
-- 在低峰期執(zhí)行索引創(chuàng)建 CREATE INDEX idx_order_status ON orders(status);
方法2 - 使用在線DDL(MySQL 8.0+):
-- 使用ALGORITHM和LOCK選項(xiàng) CREATE INDEX idx_order_status ON orders(status) ALGORITHM=INPLACE, LOCK=NONE;
方法3 - 使用pt-online-schema-change工具:
pt-online-schema-change --alter "ADD INDEX idx_order_status (status)" \ --host=localhost --user=root --ask-pass --database=mydb --table=orders \ --execute
14. 使用虛擬列為計(jì)算結(jié)果創(chuàng)建索引
對(duì)于經(jīng)常需要計(jì)算后過濾的場(chǎng)景,可以使用虛擬列并在其上創(chuàng)建索引。
-- 添加虛擬列存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果 ALTER TABLE products ADD total_value DECIMAL(10,2) AS (price * quantity) VIRTUAL; -- 在虛擬列上創(chuàng)建索引 CREATE INDEX idx_total_value ON products(total_value); -- 使用計(jì)算列進(jìn)行查詢 SELECT * FROM products WHERE total_value > 10000;
15. 使用哈希索引優(yōu)化等值查詢
InnoDB不支持顯式的哈希索引,但我們可以自己實(shí)現(xiàn):
-- 添加哈希列 ALTER TABLE users ADD name_hash INT UNSIGNED GENERATED ALWAYS AS (crc32(name)) STORED; -- 在哈希列上創(chuàng)建索引 CREATE INDEX idx_name_hash ON users(name_hash); -- 使用哈希索引查詢 SELECT * FROM users WHERE name_hash = crc32('Tom') AND name = 'Tom';
注意最后還需要驗(yàn)證原始值,因?yàn)楣?赡軟_突。
四、索引維護(hù)優(yōu)化
16. 定期優(yōu)化和重建索引
隨著數(shù)據(jù)變化,索引可能變得碎片化,影響性能。定期優(yōu)化表和重建索引可以改善性能。
-- 分析表 ANALYZE TABLE orders; -- 優(yōu)化表 OPTIMIZE TABLE orders; -- 或者重建索引 ALTER TABLE orders DROP INDEX idx_status, ADD INDEX idx_status(status);
建議: 設(shè)置一個(gè)低峰期的定時(shí)任務(wù),對(duì)重要表執(zhí)行優(yōu)化操作。
17. 控制單表上的索引數(shù)量
索引數(shù)量過多會(huì)影響寫性能,建議每個(gè)表的索引數(shù)量控制在5個(gè)以內(nèi)。
優(yōu)化方法:
1. 刪除重復(fù)和未使用的索引
2. 合并功能類似的索引
-- 查找未使用的索引 SELECT * FROM schema_unused_indexes; -- Performance Schema -- 查找重復(fù)的索引 SELECT * FROM sys.schema_redundant_indexes; -- Sys Schema
18. 使用降序索引優(yōu)化排序
MySQL 8.0+支持降序索引,可以優(yōu)化混合排序方向的查詢。
-- 創(chuàng)建混合排序方向的索引(MySQL 8.0+) CREATE INDEX idx_user_age_score ON users(age ASC, score DESC); -- 可以高效執(zhí)行的查詢 SELECT * FROM users ORDER BY age ASC, score DESC;
19. 使用部分索引優(yōu)化高選擇性數(shù)據(jù)
MySQL 8.0+支持在WHERE條件滿足時(shí)才為行創(chuàng)建索引記錄,減少索引大小。
-- 只為活躍用戶創(chuàng)建索引(MySQL 8.0+) CREATE INDEX idx_active_users ON users(name, email) WHERE status = 'active';
五、索引監(jiān)控與進(jìn)階技巧
20. 利用索引統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行調(diào)優(yōu)
MySQL維護(hù)了索引統(tǒng)計(jì)信息,可以幫助優(yōu)化器選擇合適的索引。有時(shí)統(tǒng)計(jì)信息不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致次優(yōu)的執(zhí)行計(jì)劃。
-- 查看表的統(tǒng)計(jì)信息 SHOW TABLE STATUS LIKE 'users'; -- 查看索引的基數(shù) SHOW INDEX FROM users; -- 刷新統(tǒng)計(jì)信息 ANALYZE TABLE users;
21. 使用索引提示(Index Hints)解決優(yōu)化器選擇問題
有時(shí)MySQL優(yōu)化器的選擇不是最優(yōu)的,可以使用索引提示強(qiáng)制使用特定索引。
-- 強(qiáng)制使用特定索引 SELECT * FROM users FORCE INDEX(idx_name_age) WHERE name = 'Tom' AND age > 20; -- 忽略特定索引 SELECT * FROM users IGNORE INDEX(idx_status) WHERE status = 'active' AND age > 20;
建議: 索引提示應(yīng)該是最后的手段,通常先嘗試優(yōu)化表結(jié)構(gòu)和索引設(shè)計(jì)。
總結(jié)
索引優(yōu)化是一個(gè)持續(xù)的過程,需要結(jié)合業(yè)務(wù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)分布和查詢模式來綜合考慮。
優(yōu)秀的索引設(shè)計(jì)需要理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。
以上就是21個(gè)MySQL索引優(yōu)化實(shí)戰(zhàn)技巧分享的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于MySQL索引的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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