第25章_索引优化与查询优化

文章目录

1. 数据准备
2.索引失效案例
- 2.1全值匹配
- 2.2最佳左前缀法则
- 2.3主键插入顺序
- 2.4 计算、函数导致索引失效
- 2.5 类型转换导致索引失效
- 2.6 范围条件右边的列索引失效
- 2.7 不等于(!= 或者<>)索引失效
- 2.8 is null可以使用索引，is not null无法使用索引
- 2.9 like以通配符%开头索引失效
- 2.10 OR 前后存在非索引的列，索引失效
- 2.11 不同的字符集进行比较前需要进行转换、会造成索引失效
- 2.12练习及一般性建议练习:
3. 关联查询优化（多表查询）
- 3.1 数据准备
- 3.2 采用左外连接
- 3.3 采用内连接
- 3.4 join语句原理
- - 3.4.1.驱动表和被驱动表
  - 3.4.2.Simple Nested-Loop Join(简单嵌套循环连接)
  - 3.4.3.Index Nested-Loop Join《索引嵌套循环连接)
  - 3.4.4.Block Nested-Loop Join(块嵌套循环连接)
  - 3.4.5.小结
  - 3.4.6.Hash Join
4.子查询优化
5.排序优化
- 5.1排序优化
- 5.2测试
- 5.3 案例实战
- 5.4 filesort算法：双路排序和单路排序
6.GROUP BY优化
7.分页查询优化(limit优化)
8.优先考虑覆盖索引
9. 如何给字符串添加索引
- 9.1 前缀索引
- 9.2 前缀索引对覆盖索引的影响
10. 索引下推
11. 普通索引 vs 唯一索引
- 11.1 查询过程
- 11.2 更新过程
- 11.3 change buffer的使用场景
12. 其它查询优化策略
- 12.1 EXISTS 和 IN 的区分
- 12.2 COUNT(*)与COUNT(具体字段)效率
- 12.3 关于SELECT(*)
- 12.4 LIMIT 1 对优化的影响
- 12.5 多使用COMMIT

都有哪些维度可以进行数据库调优?简言之:

索引失效、没有充分利用到索引―索引建立
关联查询太多JOIN（设计缺陷或不得已的需求)――SQL优化
服务器调优及各个参数设置（缓冲、线程数等）――调整my.cnf
数据过多――分库分表

关于数据库调优的知识点非常分散。不同的DBMS，不同的公司，不同的职位，不同的项目遇到的问题都不尽相同。这里分为三个章节进行细致讲解。
虽然SQL查询优化的技术有很多，但是大方向上完全可以分成物理查询优化和逻辑查询优化两大块：

物理查询优化是通过索引和表连接方式等技术来进行优化，这里重点需要掌握索引的使用
逻辑查询优化就是通过SQL等价变换提升查询效率，直白一点就是说，换一种查询写法执行效率可能更高

1. 数据准备

学员表插 50万条，班级表插 1万条
步骤1：建表

CREATE TABLE `class` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`className` VARCHAR(30) DEFAULT NULL,
`address` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
`monitor` INT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `student` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`stuno` INT NOT NULL ,
`name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
`age` INT(3) DEFAULT NULL,
`classId` INT(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
#CONSTRAINT `fk_class_id` FOREIGN KEY (`classId`) REFERENCES `t_class` (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

步骤2：设置参数
命令开启：允许创建函数设置：

#让数据库服务器信任函数的创建，否则会报错
set global log_bin_trust_function_creators=1; # 不加global只是当前窗口有效

步骤3：创建函数
保证每条数据都不同

#随机产生字符串
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string(n INT) RETURNS VARCHAR(255)
BEGIN
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n DO
SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));
SET i = i + 1;
END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop function rand_string;

随机产生班级编号

#用于随机产生多少到多少的编号
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1)) ;
RETURN i;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop function rand_num;

步骤4：创建存储过程

#创建往stu表中插入数据的存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_stu( START INT , max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
REPEAT #循环
SET i = i + 1; #赋值
INSERT INTO student (stuno, name ,age ,classId ) VALUES
((START+i),rand_string(6),rand_num(1,50),rand_num(1,1000));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop PROCEDURE insert_stu;

创建往class表中插入数据的存储过程

#执行存储过程，往class表添加随机数据
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE `insert_class`( max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0;
REPEAT
SET i = i + 1;
INSERT INTO class ( classname,address,monitor ) VALUES
(rand_string(8),rand_string(10),rand_num(1,100000));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT;
END //
DELIMITER ;
#假如要删除
#drop PROCEDURE insert_class;

步骤5：调用存储过程
class

#执行存储过程，往class表添加1万条数据
CALL insert_class(10000);

stu

#执行存储过程，往stu表添加50万条数据
CALL insert_stu(100000,500000);

步骤6：删除某表上的索引
创建存储过程

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE `proc_drop_index`(dbname VARCHAR(200),tablename VARCHAR(200))
BEGIN
DECLARE done INT DEFAULT 0;
DECLARE ct INT DEFAULT 0;
DECLARE _index VARCHAR(200) DEFAULT '';
DECLARE _cur CURSOR FOR SELECT index_name FROM
information_schema.STATISTICS WHERE table_schema=dbname AND table_name=tablename AND
seq_in_index=1 AND index_name <>'PRIMARY' ;
#每个游标必须使用不同的declare continue handler for not found set done=1来控制游标的结束
DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND set done=2 ;
#若没有数据返回,程序继续,并将变量done设为2
OPEN _cur;
FETCH _cur INTO _index;
WHILE _index<>'' DO
SET @str = CONCAT("drop index " , _index , " on " , tablename );
PREPARE sql_str FROM @str ;
EXECUTE sql_str;
DEALLOCATE PREPARE sql_str;
SET _index='';
FETCH _cur INTO _index;
END WHILE;
CLOSE _cur;
END //
DELIMITER ;

执行存储过程
CALL proc_drop_index("dbname","tablename");

2.索引失效案例

MySQL中提高性能的一个最有效的方式是对数据表设计合理的索引。索引提供了高效访问数据的方法，并且加快查询的速度，因此索引对查询的速度有着至关重要的影响。

使用索引可以快速地定位表中的某条记录，从而提高数据库查询的速度，提高数据库的性能
如果查询时没有使用索引，查询语句就会扫描表中的所有记录。在数据量大的情况下，这样查询的速度会很慢。

大多数情况下都〈默认）采用B+树来构建索引。只是空间列类型的索引使用R-树，并且MEMORY表还支持hash索引

其实，用不用索引，最终都是优化器说了算。优化器是基于什么的优化器?基于cost开销
(CostBaseOptimizer )，它不是基于规则(Rule-BasedOptimizer)，也不是基于语义。怎么样开销小就怎么来。另外，SQL语句是否使用索引，跟数据库版本、数据量、数据选择度都有关系

2.1全值匹配

#1）全值匹配我最爱
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30;
/*语句一：没有索引
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4;
/*语句二：没有索引
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |     1.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';
/*语句三：没有索引
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |     0.10 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/

SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';
#Empty set, 1 warning (0.13 sec)

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30;
/*
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key     | key_len | ref   | rows  | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age | 5       | const | 10182 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
*/
#分别为student表创建三个索引：
CREATE INDEX idx_age ON student(age);#索引一
CREATE INDEX idx_age_classid ON student(age,classId);#索引二
CREATE INDEX idx_age_classid_name ON student(age,classId,NAME);#索引三
#显示student表上的索引
SHOW INDEX FROM student;
#再次执行有索引的语句一：
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30;
/*使用了索引一：索引字段为age
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key     | key_len | ref   | rows  | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age | 5       | const | 10182 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------+
*/
#再次执行有索引的语句二：
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4;
/*使用了索引二：索引字段为age、classId        
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+-----------------+---------+-------------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key             | key_len | ref         | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+-----------------+---------+-------------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age_classid | 10      | const,const |    9 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+-----------------+---------+-------------+------+----------+-------+
*/

#再次执行有索引的语句三：
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';
/*使用了索引三：索引字段为age、classId  、NAME
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key                  | key_len | ref               | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age_classid_name | 73      | const,const,const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
*/
#全值匹配表示索引列和查询条件的字段全部匹配，精度高，key_len长度大
#结论：
#当创建多个索引时，查询优化器通常会选取和查询字段匹配度最高的索引
#因为匹配度越高，查询效率越快
#此时除被选中的索引外，其它索引失效

补充：
上面SQL语句中SQL_NO_CACHE的使用保证不存在查询缓存，使各语句的比较不受“是否缓存”的影响，从而达到了“控制变量”的目的

2.2最佳左前缀法则

在MySQL建立联合索引时会遵守最佳左前缀匹配原则，即最左优先，在检索数据时从联合索引的最左边开始匹配

#2）最佳左前缀法则
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.age=30 AND student.name = 'abcd' ;
/*使用了索引一：索引字段为age
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key     | key_len | ref   | rows  | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age | 5       | const | 10182 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+---------+---------+-------+-------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.classid=1 AND student.name = 'abcd';
/*没有使用索引：因为没有classid索引、也没有（classid、name）索引
  没有使用(age,classId,NAME)索引的原因：不符合最佳左前缀法则
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |     1.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE classid=4 AND student.age=30 AND student.name = 'abcd'; 
/*使用了索引三(age,classId,NAME)：索引字段为age、classId  、NAME
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                                | key                  | key_len | ref               | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age,idx_age_classid,idx_age_classid_name | idx_age_classid_name | 73      | const,const,const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------------------------------------+----------------------+---------+-------------------+------+----------+-------+
*/

结论:
MySQL可以为多个字段创建索引，一个索引可以包括16个字段。对于多列索引，过滤条件要使用索引必须按照索引建立时的顺序，依次满足，一旦跳过某个字段，索引后面的字段都无法被使用。如果查询条件中没有使用这些字段中第1个字段时，多列(或联合)索引不会被使用。

索引文件具有B-Tree的最左前缀匹配特性，如果左边的值未确定，那么无法使用此索引

2.3主键插入顺序

对于一个使用InnoDB存储引擎的表来说，在没有显式的创建索引时，表中的数据实际上都是存储在聚簇索引的叶子节点的。而记录又是存储在数据页中的，数据页和记录又是按照记录主键值从小到大的顺序进行排序，所以如果插入的记录的主键值是依次增大的话，那每插满一个数据页就换到下一个数据页继续插，而如果插入的主键值忽大忽小的话（一般不让这种情况发生），就比较麻烦了，假设某个数据页存储的记录已经满了，它存储的主键值在1~100之间:
在这里插入图片描述
可这个数据页已经满了，再插进来咋办呢？
需要把当前页面分裂成两个页面，把本页中的一些记录移动到新创建的这个页中
页面分裂和记录移位意味着什么？
意味着：性能损耗！所以如果想尽量避免这样无谓的性能损耗，最好让插入的记录的主键值依次递增，这样就不会发生这样的性能损耗了。
所以建议：让主键具有 AUTO_INCREMENT ，让存储引擎自己为表生成主键，而不是手动插入

2.4 计算、函数导致索引失效

#4)计算、函数、类型转换(自动或手动)导致索引失效
CREATE INDEX idx_name ON student(NAME);#创建索引(NAME)

#此语句比下一条要好！（能够使用上索引）
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name LIKE 'abc%';
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key      | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_name      | idx_name | 63      | NULL |   36 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
*/
#LEFT(student.name,3) = 'abc'; 中left函数的使用导致索引失效
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE LEFT(student.name,3) = 'abc'; 
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
#再举例
CREATE INDEX idx_sno ON student(stuno);#创建索引(stuno)

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE id, stuno, NAME FROM student WHERE stuno+1 = 900001;
/*使用“stuno+1 = 900001”算术运算导致索引失效
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE id, stuno, NAME FROM student WHERE stuno = 900000;
/*使用了索引：
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_sno       | idx_sno | 4       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+
*/
#再举例
EXPLAIN SELECT id, stuno, NAME FROM student WHERE SUBSTRING(NAME, 1,3)='abc';
/*索引失效
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/

2.5 类型转换导致索引失效


#5)类型转换导致索引失效
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME = 123; 
/*没有使用索引：name是字符串类型，和int匹配要类型转换
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | idx_name      | NULL | NULL    | NULL | 498858 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME = '123'; 
/*使用了索引：
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+----------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key      | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+----------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_name      | idx_name | 63      | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+----------+---------+-------+------+----------+-------+
*/

2.6 范围条件右边的列索引失效

范围条件：含(<) (<=) (>) (>=)和between等的条件

#6)范围条件右边的列索引失效
SHOW INDEX FROM student;

CALL proc_drop_index('atguigudb2','student');#清空所有student表的索引


CREATE INDEX idx_age_classId_name ON student(age,classId,NAME);#创建联合索引 idx_age_classId_name

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE student.age=30 AND student.classId>20 AND student.name = 'abc' ; 
/*Using index condition表示：有些搜索条件中虽然出现了索引列，但却不能使用到索引
#使用了索引 idx_age_classId_name但是只用了联合索引的前两个字段
# 结合`age` INT(3)占5 、 `classId` INT(11)占5 以及key_len=10可知只使用了前两个字段 
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys        | key                  | key_len | ref  | rows  | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_age_classId_name | idx_age_classId_name | 10      | NULL | 18456 |    10.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
*/

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE student.age=30 AND student.name = 'abc' AND student.classId>20; 
/*对于优化器来说AND连接的这几个条件可以任意颠倒，故此SQL语句和上一句执行效果一样
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys        | key                  | key_len | ref  | rows  | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_age_classId_name | idx_age_classId_name | 10      | NULL | 18456 |    10.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+----------------------+----------------------+---------+------+-------+----------+-----------------------+
*/
#建一个新的索引
CREATE INDEX idx_age_name_cid ON student(age,NAME,classId);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE student.age=30 AND student.name = 'abc' AND student.classId>20; 
/*在新索引下三个字段都用上了
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------------+------------------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys                         | key              | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------------+------------------+---------+------+------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_age_classId_name,idx_age_name_cid | idx_age_name_cid | 73      | NULL |    1 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------------+------------------+---------+------+------+----------+-----------------------+
*/
#补充说明：
#对于优化器来说AND连接的字段先写哪个后写哪个无所谓
#具体使用了哪几个字段只和索引中定义字段的位置以及哪个字段使用了范围查询有关
#“范围条件右边的列”中的右-->是左是右要看索引中定义字段的相对位置，而不是字段在where中的位置

启发：

应用开发中范围查询，例如:金额查询，日期查询往往都是范围查询。应将查询条件放置where语句最后，建索引时也放在最后(创建的联合索引中，务必把范围涉及到的字段写在最后)

2.7 不等于(!= 或者<>)索引失效

#7)不等于(!= 或者<>)索引失效
#不等于时用不上B+树，只能一个一个查找
CREATE INDEX idx_name ON student(NAME);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name <> 'abc' ;
#或
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name != 'abc' ;
/*索引失效
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | idx_name      | NULL | NULL    | NULL | 498858 |    50.15 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/

2.8 is null可以使用索引，is not null无法使用索引

#8）is null可以使用索引，is not null无法使用索引
#is null可以使用索引
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age IS NULL; 
#is not null无法使用索引
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age IS NOT NULL;

最好在设计数据表的时候就将字段设置为 NOT NULL约束，比如可以将INT类型的字段，默认值设置为0。将字符类型的默认值设置为空字符串’’’’。
拓展:同理,在查询中使用not like 也无法使用索引，导致全表扫描

2.9 like以通配符%开头索引失效

在使用LIKE关键字进行查询的查询语句中，如果匹配字符串的第一个字符为"%”，索引就不会起作用。只有"%"不在第一个位置，索引才会起作用

#9)like以通配符%开头索引失效
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME LIKE 'ab%'; 
/*使用了索引
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key      | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_name      | idx_name | 63      | NULL |  711 |   100.00 | Using index condition |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------+---------+------+------+----------+-----------------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME LIKE '%ab%';
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |    11.11 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/

Alibaba《Java开发手册》
【强制】页面搜索严禁左模糊或者全模糊，如果需要请走搜索引擎来解决。

2.10 OR 前后存在非索引的列，索引失效

在WHERE子句中，如果在OR前的条件列进行了索引，而在OR后的条件列没有进行索引，那么索引会失效。也就是说，OR前后的两个条件中的列都是索引时，查询中才使用索引
因为OR的含义就是两个只要满足一个即可，因此只有一个条件列进行了索引是没有意义的，只要有条件列没有进行索引，就会进行全表扫描，因此索引的条件列也会失效

#10)OR 前后存在非索引的列，索引失效
SHOW INDEX FROM student;

CALL proc_drop_index('atguigudb2','student');

CREATE INDEX idx_age ON student(age);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 10 OR classid = 100;
/*没有使用索引
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | idx_age       | NULL | NULL    | NULL | 498858 |    11.88 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/
#为前后两个索引都创建索引，则OR连接他们时就可以使用索引
CREATE INDEX idx_cid ON student(classid);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 10 OR classid = 100;
/*因为age字段和classid字段上都有索引，所以查询中使用了索引
+----+-------------+---------+------------+-------------+-----------------+-----------------+---------+------+-------+----------+-------------------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type        | possible_keys   | key             | key_len | ref  | rows  | filtered | Extra                                     |
+----+-------------+---------+------------+-------------+-----------------+-----------------+---------+------+-------+----------+-------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | index_merge | idx_age,idx_cid | idx_age,idx_cid | 5,5     | NULL | 10612 |   100.00 | Using union(idx_age,idx_cid); Using where |
+----+-------------+---------+------------+-------------+-----------------+-----------------+---------+------+-------+----------+-------------------------------------------+
能看到这里使用到了index_merge，简单来说index_merge就是对age和classid分别进行了扫描，然后将这两个结果集进行了合并。这样做的好处就是避免了全表扫描
*/

2.11 不同的字符集进行比较前需要进行转换、会造成索引失效

统一使用utf8mb4( 5.5.3版本以上支持)兼容性更好，统一字符集可以避免由于字符集转换产生的乱码。不同的字符集进行比较前需要进行转换会造成索引失效
建议：数据库和表的字符集统一使用utf8mb4

2.12练习及一般性建议练习:

假设: index(a,b.c)
在这里插入图片描述
一般性建议:

对于单列索引，尽量选择针对当前query过滤性更好的索引
在选择组合索引的时候，当前query中过滤性最好的字段在索引字段顺序中，位置越靠前越好
在选择组合索引的时候，尽量选择能够包含当前query中的where了句中更多字段的索引
在选择组合索引的时候，如果某个字段可能出现范围查询时，尽量把这个字段放在索引次序的最后面
总之，书写SQL语句时，尽量避免造成索引失效的情况

3. 关联查询优化（多表查询）

3.1 数据准备

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `type` (
`id` INT(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`card` INT(10) UNSIGNED NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
);
#图书
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `book` (
`bookid` INT(10) UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`card` INT(10) UNSIGNED NOT NULL,
PRIMARY KEY (`bookid`)
);

#向分类表中添加20条记录
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO TYPE(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));

#向图书表中添加20条记录
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));
INSERT INTO book(card) VALUES(FLOOR(1 + (RAND() * 20)));

3.2 采用左外连接

下面开始 EXPLAIN 分析

# 情况1：左外连接
#连接的时候就和“嵌套循环”一样
#每次从驱动表里选取一条记录去被驱动表里整个遍历一遍
#将符合连接条件的放到结果集中
#驱动表和被驱动表-->EXPLAIN执行结果的记录中，上面的是驱动表，下面的是被驱动表
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` LEFT JOIN book ON type.card = book.card;

在这里插入图片描述
结论：type 有All
添加索引优化

#给被驱动表加了索引可以避免全表扫描
ALTER TABLE book ADD INDEX Y ( card); #【被驱动表】，可以避免全表扫描
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` LEFT JOIN book ON type.card = book.card;

在这里插入图片描述
可以看到第二行的 type 变为了 ref，rows 也变成了1,优化比较明显。这是由左连接特性决定的。LEFT JOIN条件用于确定如何从右表搜索行，左边一定都有，所以右边是我们的关键点,一定需要建立索引。

#给驱动表加了索引也要全表扫描
ALTER TABLE `type` ADD INDEX X (card); #【驱动表】，无法避免全表扫描
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` LEFT JOIN book ON type.card = book.card;

在这里插入图片描述
接着：

DROP INDEX Y ON book;
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` LEFT JOIN book ON type.card = book.card;

在这里插入图片描述

3.3 采用内连接

drop index X on type;
drop index Y on book;#（如果已经删除了可以不用再执行该操作）

换成 inner join（MySQL自动选择驱动表）
在这里插入图片描述
添加索引优化

ALTER TABLE book ADD INDEX Y ( card);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM type INNER JOIN book ON type.card=book.card;

在这里插入图片描述

ALTER TABLE type ADD INDEX X (card);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM type INNER JOIN book ON type.card=book.card;

在这里插入图片描述
接着：

ALTER TABLE `type` ADD INDEX X (card);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` INNER JOIN book ON type.card=book.card;

在这里插入图片描述
接着：

ALTER TABLE `type` ADD INDEX X (card);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM `type` INNER JOIN book ON type.card=book.card;

在这里插入图片描述
结论：
1.对于内连接来说，查询优化器可以决定谁作为驱动表，谁作为被驱动表出现的
2.对于内连接来讲，如果表的连接条件中只能有一个字段有索引，则有索引的字段所在的表会被作为被驱动表出现
3.对于内连接来说，在两个表的连接条件都存在索引的情况下，会选择小表作为驱动表。“小表驱动大表”

3.4 join语句原理

join方式连接多个表，本质就是各个表之间数据的循环匹配。MySQL5.5 版本之前，MySQL只支持一种表间关联方式，就是嵌套循环(Nested Loop Join)。如果关联表的数据量很大，则join关联的执行时间会非常长。在MySQL5.5以后的版本中,MySQL通过引入BNLJ算法来优化嵌套执行

3.4.1.驱动表和被驱动表

驱动表就是主表，被驱动表就是从表、非驱动表
查看哪个是驱动表、哪个是被驱动表：EXPLAIN执行结果的记录中，上面的是驱动表，下面的是被驱动表

对于内连接来说:
SELECT * FROM A JOIN B ON ...
A一定是驱动表吗?不一定，优化器会根据你查询语句做优化，决定先查哪张表。先查询的那张表就是驱动表，反之就是被驱动表。通过explain关键字可以查看
对于外连接来说:

SELECT * FROM A LEFT JOIN B ON ...
#或者
SELECT * FROM B RIGHT JOIN A ON ...

通常，大家会认为A就是驱动表，B就是被驱动表，但也未必

3.4.2.Simple Nested-Loop Join(简单嵌套循环连接)

算法相当简单，从表A中取出一条数据1，遍历表B，将匹配到的数据放到result…以此类推，驱动表A中的每一条记录与被驱动表B的记录进行判断:
在这里插入图片描述
可以看到这种方式效率是非常低的，以上述表A数据100条，表B数据1000条计算，则A*B=10万次。开销统计如下:

当然mysql肯定不会这么粗暴的去进行表的连接，所以就出现了后面的两种对Nested-Loop Join 优化算法

3.4.3.Index Nested-Loop Join《索引嵌套循环连接)

Index Nested-Loop Join其优化的思路主要是为了减少内层表数据的匹配次数，所以要求被驱动表上必须有索引才行。通过外层表匹配条件直接与内层表索引进行匹配，避免和内层表的每条记录去进行比较，这样极大的减少了对内层表的匹配次数
在这里插入图片描述
驱动表中的每条记录通过被驱动表的索引进行访问，因为索引查询的成本是比较固定的，故mysql优化器都倾向于使用记录数少的表作为驱动表（外表)。

来看一下这个语句：

EXPLAIN SELECT * FROM t1 STRAIGHT_JOIN t2 ON (t1.a=t2.a);

如果直接使用join语句，MySQL优化器可能会选择表t1或t2作为驱动表，这样会影响分析SQL语句的执行过程。所以，为了便于分析执行过程中的性能问题，改用 straight_join 让MySQL使用固定的连接方式执行查询，这样优化器只会按照我们指定的方式去join。在这个语句里，t1 是驱动表，t2是被驱动表。
在这里插入图片描述
可以看到，在这条语句里，被驱动表t2的字段a上有索引，join过程用上了这个索引，因此这个语句的执行流程是这样的：

从表t1中读入一行数据 R；
从数据行R中，取出a字段到表t2里去查找；
取出表t2中满足条件的行，跟R组成一行，作为结果集的一部分；
重复执行步骤1到3，直到表t1的末尾循环结束

这个过程是先遍历表t1，然后根据从表t1中取出的每行数据中的a值，去表t2中查找满足条件的记录。在形式上，这个过程就跟我们写程序时的嵌套查询类似，并且可以用上被驱动表的索引，所以称之为“Index Nested-Loop Join”，简称NLJ。
它对应的流程图如下所示：
在这里插入图片描述
在这个流程里：

对驱动表t1做了全表扫描，这个过程需要扫描100行；
而对于每一行R，根据a字段去表t2查找，走的是树搜索过程。由于我们构造的数据都是一一对应的，因此每次的搜索过程都只扫描一行，也是总共扫描100行；
所以，整个执行流程，总扫描行数是200。

如果被驱动表加索引，效率是非常高的，但如果索引不是主键索引，所以还得进行一次回表查询。相比，被驱动表的索引是主键索引，效率会更高

3.4.4.Block Nested-Loop Join(块嵌套循环连接)

如果存在索引，那么会使用index的方式进行join，如果join时被驱动表的列没有索引，被驱动表要扫描的次数太多了。每次访问被驱动表，其表中的记录都会被加载到内存中，然后再从驱动表中取一条与其匹配，匹配结束后清除内存，然后再从驱动表中加载一条记录，然后把被驱动表的记录在加载到内存匹配，这样周而复始，大大增加了IO的次数。为了减少被驱动表的IO次数，就出现了Block Nested-Loop Join的方式。
不再是逐条获取驱动表的数据，而是一块一块的获取，引入了join buffer缓冲区，将驱动表join相关的部分数据列(大小受join buffer的限制）缓存到join buffer中，然后全表扫描被驱动表，被驱动表的每一条记录一次性和join buffer中的所有驱动表记录进行匹配(内存中操作)，将简单嵌套循环中的多次比较合并成一次，降低了被驱动表的访问频率

注意:
这里缓存的不只是关联表的列,select后面的列也会缓存起来。
在一个有N个join关联的sql中会分配N-1个join buffer。所以查询的时候尽量减少不必要的字段，可以让join buffer中可以存放更多的列。

在这里插入图片描述

参数设置
通过show variables like '%optimizer_switch%'查看block_nested_loop状态。默认是开启的。 join_buffer_size
驱动表能不能一次加载完，要看join buffer能不能存储所有的数据，默认情况下join_buffer_size=256k 。
show variables like '%join_buffers ';

join_buffer_size的最大值在32位系统可以申请4G，而在64位操做系统下可以申请大于4G的Join Buffer空间〔64位windows除外，其大会被截断为4GB并发出警告)。
在决定哪个表做驱动表的时候，应该是两个表按照各自的条件过滤，过滤完成之后，计算参与join的各个字段的总数据量，数据量小的那个表，就是“小表”，应该作为驱动表。

3.4.5.小结

整体效率比较: INLJ > BNLJ > SNLJ
永远用小结果集驱动大结果集(其本质就是减少外层循环的数据数目) (小的度量单位指的是表行数*每行大小)
为被驱动表匹配的条件增加索引(减少内层表的循环匹配次数)
增大join buffer size的大小(一次缓存的数据越多，那么内层包的扫表次数就越少)
减少驱动表不必要的字段查询（字段越少，join buffer所缓存的数据就越多)
保证被驱动表的J0IN字段已经创建了索引
需要JOIN的字段，数据类型保持绝对一致
LEFT JOlN时，选择小表作为驱动表，大表作为被驱动表。减少外层循环的次数。INNER JOIN时，MySQL会自动将小结果集的表选为驱动表。选择相信MySQL优化策略
能够直接多表关联的尽量直接关联，不用子查询(减少查询的趟数)
不建议使用子查询，建议将子查询SQL拆开结合程序多次查询，或使用JOIN来代替子查询
衍生表建不了索引

3.4.6.Hash Join

从MySQL的8.0.20版本开始将废弃BNLJ，因为从MySQL8.0.18版本开始就加入了hash join默认都会使用hash join

Nested Loop:
对于被连接的数据子集较小的情况，Nested Loop是个较好的选择。
Hash Join是做大数据集连接时的常用方式，优化器使用两个表中较小(相对较小）的表利用Join Key在内存中建立散列表，然后扫描较大的表并探测散列表，找出与Hash表匹配的行
这种方式适用于较小的表完全可以放于内存中的情况，这样总成本就是访问两个表的成本之和。
在表很大的情况下并不能完全放入内存，这时优化器会将它分割成若干不同的分区，不能放入内存的部分就把该分区写入磁盘的临时段，此时要求有较大的临时段从而尽量提高IO的性能。
它能够很好的工作于没有索引的大表和并行查询的环境中，并提供最好的性能。大多数人都说它是Join的重型升降机。Hash
Join只能应用于等值连接(如WHERE A.COL1=B.COL2)，这是由Hash的特点决定的

在这里插入图片描述

4.子查询优化

MySQL从4.1版本开始支持子查询，使用子查询可以进行SELECT语句的嵌套查询，即一个SELECT查询的结果作为另一个SELECT语句的条件。子查询可以一次性完成很多逻辑上需要多个步骤才能完成的SQL操作。
子查询是MySQL的一项重要的功能，可以通过一个SQL语句实现比较复杂的查询。但是，子查询的执行效率不高。原因:

执行子查询时，MySQL需要为内层查询语句的查询结果建立一个临时表，然后外层查询语句从临时表中查询记录。查询完毕后，再撤销这些临时表。这样会消耗过多的CPU和IO资源，产生大量的慢查询
子查询的结果集存储的临时表，不论是内存临时表还是磁盘临时表都不会存在索引，所以查询性能会受到一定的影响
对于返回结果集比较大的子查询。其对查询性能的影响也就越大

在MySQL中，可以使用连接（JOIN）查询来替代子查询。连接查询不需要建立临时表，其速度比子查询要快，如果查询中使用索引的话，性能就会更好
举例1:查询学生表中是班长的学生信息


#4. 子查询的优化

#创建班级表中班长的索引
CREATE INDEX idx_monitor ON class(monitor);
#查询班长的信息
EXPLAIN SELECT * FROM student stu1
WHERE stu1.`stuno` IN (
SELECT monitor
FROM class c
WHERE monitor IS NOT NULL
);

EXPLAIN SELECT stu1.* FROM student stu1 JOIN class c 
ON stu1.`stuno` = c.`monitor`
WHERE c.`monitor` IS NOT NULL;
/*
+----+--------------+-------------+------------+--------+---------------------+---------------------+---------+-----------------------+--------+----------+--------------------------+
| id | select_type  | table       | partitions | type   | possible_keys       | key                 | key_len | ref                   | rows   | filtered | Extra                    |
+----+--------------+-------------+------------+--------+---------------------+---------------------+---------+-----------------------+--------+----------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE       | stu1        | NULL       | ALL    | NULL                | NULL                | NULL    | NULL                  | 498858 |   100.00 | NULL                     |
|  1 | SIMPLE       | <subquery2> | NULL       | eq_ref | <auto_distinct_key> | <auto_distinct_key> | 5       | atguigudb2.stu1.stuno |      1 |   100.00 | NULL                     |
|  2 | MATERIALIZED | c           | NULL       | index  | idx_monitor         | idx_monitor         | 5       | NULL                  |   9952 |   100.00 | Using where; Using index |
+----+--------------+-------------+------------+--------+---------------------+---------------------+---------+-----------------------+--------+----------+--------------------------+
3 rows in set, 1 warning (0.09 sec)
*/

#查询不为班长的学生信息
#方式一
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE a.* 
FROM student a 
WHERE  a.stuno  NOT  IN (
			SELECT monitor FROM class b 
			WHERE monitor IS NOT NULL) 
/*
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+-------------+---------+------+--------+----------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key         | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                    |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+-------------+---------+------+--------+----------+--------------------------+
|  1 | PRIMARY     | a     | NULL       | ALL   | NULL          | NULL        | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using where              |
|  2 | SUBQUERY    | b     | NULL       | index | idx_monitor   | idx_monitor | 5       | NULL |   9952 |   100.00 | Using where; Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+-------------+---------+------+--------+----------+--------------------------+
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key         | key_len | ref                | rows   | filtered | Extra                    |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | a     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL        | NULL    | NULL               | 498858 |   100.00 | NULL                     |
|  1 | SIMPLE      | b     | NULL       | ref  | idx_monitor   | idx_monitor | 5       | atguigudb2.a.stuno |      1 |   100.00 | Using where; Using index |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
2 rows in set, 2 warnings (0.09 sec)
*/
#方式二
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE a.*
FROM  student a LEFT OUTER JOIN class b 
ON a.stuno =b.monitor
WHERE b.monitor IS NULL;
/*
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key         | key_len | ref                | rows   | filtered | Extra                    |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | a     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL        | NULL    | NULL               | 498858 |   100.00 | NULL                     |
|  1 | SIMPLE      | b     | NULL       | ref  | idx_monitor   | idx_monitor | 5       | atguigudb2.a.stuno |      1 |   100.00 | Using where; Using index |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+-------------+---------+--------------------+--------+----------+--------------------------+
2 rows in set, 2 warnings (0.02 sec)
*/

结论：尽量不要使用NOT IN 或者 NOT EXISTS，用LEFT JOIN xxx ON xx WHERE xx IS NULL替代

5.排序优化

5.1排序优化

问题:在WHERE条件字段上加索引，但是为什么在ORDER BY字段上还要加索引呢?
回答:
在MySQL中，支持两种排序方式，分别是 FileSort 和Index排序。
Using filesort: 通过表的索引或全表扫描，读取满足条件的数据行，然后在排序缓冲区sort buiffer中完成排序操作，所有不是通过索引直接返回排序结果的排序都叫FileSot 排序。
using index: 通过有序索引顺序扫描直接返回有序数据，这种情况即为using index，不需要额外排序，操作效率高

Index排序中，索引可以保证数据的有序性，不需要再进行排序，效率更高
FileSort 排序则一般在内存中进行排序，占用CPU 较多。如果待排结果较大，会产生临时文件I/O到磁盘进行排序的情况，效率校低

优化建议:

SQL中，可以在WHERE子句和ORDER BY子句中使用索引，目的是在WHERE子句中避免全表扫描，在ORDER EY子句说免使用 FileSort排序。当然，某些情况下全表扫描，或者FileSort排序不一定比索引慢。但总的来说，还是要避免，以提高查询效率。
尽且使用Index完成ORDER BY排序。如果WHERE和ORDER BY后面是相同的列就使用单索引列;如果不同就使用联合索引
无法使用lndex时，需要对FileSort方式进行调优

5.2测试

#5. 排序优化
#删除student和class表中的非主键索引
CALL proc_drop_index('atguigudb2','student');
CALL proc_drop_index('atguigudb2','class');

SHOW INDEX FROM student;
SHOW INDEX FROM class;
#过程一：
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student ORDER BY age,classid; 
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
*/
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student ORDER BY age,classid LIMIT 10; 
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
*/
#过程二：order by时不limit，索引失效
#创建索引  
CREATE  INDEX idx_age_classid_name ON student (age,classid,NAME);

#不限制,索引失效
EXPLAIN  SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student ORDER BY age,classid; 
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra          |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+----------------+
*/
#EXPLAIN  SELECT SQL_NO_CACHE age,classid,name,id FROM student ORDER BY age,classid; 

#增加limit过滤条件，使用上索引了。
EXPLAIN  SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student ORDER BY age,classid LIMIT 10;  
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | index | NULL          | idx_age_classid_name | 73      | NULL |   10 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+-------+
*/

#过程三：order by时顺序错误，索引失效
#创建索引age,classid,stuno
CREATE  INDEX idx_age_classid_stuno ON student (age,classid,stuno); 

#以下哪些索引失效?
EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY classid LIMIT 10;#失效

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY classid,NAME LIMIT 10; #失效 

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age,classid,stuno LIMIT 10;#使用索引，使用了三个字段 

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age,classid LIMIT 10;##使用索引，使用了三个字段 

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age LIMIT 10;#使用索引，使用了三个字段 

#过程四：order by时规则不一致, 索引失效 （顺序错，不索引；方向反，不索引）

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age DESC, classid ASC LIMIT 10;#失效，没用使用索引

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY classid DESC, NAME DESC LIMIT 10;#失效，没用使用索引

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age ASC,classid DESC LIMIT 10; #失效，没用使用索引

EXPLAIN  SELECT * FROM student ORDER BY age DESC, classid DESC LIMIT 10;#使用了索引
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+---------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key                  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra               |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+---------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | index | NULL          | idx_age_classid_name | 73      | NULL |   10 |   100.00 | Backward index scan |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+----------------------+---------+------+------+----------+---------------------+
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)
*/
#过程五：无过滤，不索引

EXPLAIN  SELECT * FROM student WHERE age=45 ORDER BY classid;#使用了索引,仅age字段
/*
+----+-------------+---------+------------+------+--------------------------------------------+-----------------------+---------+-------+-------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys                              | key                   | key_len | ref   | rows  | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+--------------------------------------------+-----------------------+---------+-------+-------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ref  | idx_age_classid_name,idx_age_classid_stuno | idx_age_classid_stuno | 5       | const | 19184 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+--------------------------------------------+-----------------------+---------+-------+-------+----------+-------+
*/
EXPLAIN  SELECT * FROM student WHERE  age=45 ORDER BY classid,NAME; #使用了索引,仅age字段

EXPLAIN  SELECT * FROM student WHERE  classid=45 ORDER BY age;

EXPLAIN  SELECT * FROM student WHERE  classid=45 ORDER BY age LIMIT 10;#使用了索引,用了所有字段

CREATE INDEX idx_cid ON student(classid);
EXPLAIN  SELECT * FROM student WHERE  classid=45 ORDER BY age;

小结：

INDEX a_b_c(a,b,c)
order by 能使用索引最左前缀
- ORDER BY a
- ORDER BY a,b
- ORDER BY a,b,c
- ORDER BY a DESC,b DESC,c DESC
如果WHERE使用索引的最左前缀定义为常量，则order by 能使用索引
- WHERE a = const ORDER BY b,c
- WHERE a = const AND b = const ORDER BY c
- WHERE a = const ORDER BY b,c
- WHERE a = const AND b > const ORDER BY b,c
不能使用索引进行排序
- ORDER BY a ASC,b DESC,c DESC /* 排序不一致 */
- WHERE g = const ORDER BY b,c /*丢失a索引*/
- WHERE a = const ORDER BY c /*丢失b索引*/
- WHERE a = const ORDER BY a,d /*d不是索引的一部分*/
- WHERE a in (...) ORDER BY b,c /*对于排序来说，多个相等条件也是范围查询*/

5.3 案例实战

ORDER BY子句，尽量使用Index方式排序，避免使用FileSort方式排序
测试filesort和index排序：
执行案例前先清除student上的索引，只留主键：

DROP INDEX idx_age ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_stuno ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_name ON student;
#或者
call proc_drop_index('atguigudb2','student');

场景:查询年龄为30岁的，且学生编号小于101000的学生，按用户名称排序

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY NAME ;
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra                       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |     3.33 | Using where; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-----------------------------+
*/

type 是 ALL，即最坏的情况。Extra 里还出现了 Using filesort,也是最坏的情况。优化是必须
的
优化思路：
方案一: 为了去掉filesort我们可以把索引建成

#创建新索引
CREATE INDEX idx_age_name ON student(age,NAME);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY NAME ;
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------+--------------------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys                   | key                | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------+--------------------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_age_stuno_name,idx_age_name | idx_age_stuno_name | 9       | NULL |   20 |   100.00 | Using index condition; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------------------------+--------------------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
*/

方案二: 尽量让where的过滤条件和排序使用上索引
建一个三个字段的组合索引：

DROP INDEX idx_age_name ON student;
CREATE INDEX idx_age_stuno_name ON student (age,stuno,NAME);
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 30 AND stuno <101000 ORDER BY NAME ;
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+--------------------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys      | key                | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                 |
+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+--------------------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | idx_age_stuno_name | idx_age_stuno_name | 9       | NULL |   20 |   100.00 | Using index condition; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+-------+--------------------+--------------------+---------+
*/

结果竟然有filesort的sql运行速度，超过了已经优化掉filesort的 sql，而且快了很多，几乎一瞬间就出现了结果。
原因:
所有的排序都是在条件过滤之后才执行的。所以，如果条件过滤掉大部分数据的话，剩下几百几千条数据进行排序其实并不是很消耗性能，即使索引优化了排序，但实际提升性能很有限。相对的stuno<101000这个条件，如果没有用到索引的话，要对几万条的数据进行扫描，这是非常消耗性能的，所以索引放在这个字段上性价比最高，是最优选择。

结论：

两个索引同时存在，mysql自动选择最优的方案。（对于这个例子，mysql选择idx_age_stuno_name）。但是，随着数据量的变化，选择的索引也会随之变化的。
当【范围条件】和【group by 或者 order by】的字段出现二选一时，优先观察条件字段的过
滤数量，如果过滤的数据足够多，而需要排序的数据并不多时，优先把索引放在范围字段
上。反之，亦然

思考：这里我们使用如下索引，是否可行？
可以，因为where条件过滤上使用了索引，这可以过滤掉很多数据。

5.4 filesort算法：双路排序和单路排序

排序的字段若如果不在索引列上，则filesort会有两种算法:双路排序和单路排序
双路排序（慢）

MySQL 4.1之前是使用双路排序，字面意思就是两次扫描磁盘，最终得到数据，读取行指针和order by列，对他们进行排序，然后扫描已经排序好的列表，按照列表中的值重新从列表中读取对应的数据输出
从磁盘取排序字段，在buffer进行排序，再从磁盘取其他字段

取一批数据，要对磁盘进行两次扫描，众所周知，IO是很耗时的，所以在mysql4.1之后，出现了第二种改进的算法，就是单路排序

单路排序（快）
从磁盘读取查询需要的所有列，按照order by列在buffer对它们进行排序，然后扫描排序后的列表进行输出，它的效率更快一些，避免了第二次读取数据。并且把随机IO变成了顺序IO，但是它会使用更多的空间，因为它把每一行都保存在内存中了。

结论及引申出的问题
由于单路是后出的，总体而言好过双路
但是用单路有问题

order by 优化：

根据排序字段建立合适的索引，多字段排序时，也遵循最左前缀法则
尽量使用覆盖索引
多字段排序,一个升序一个降序，此时需要注意联合索引在创建时的规则(ASC/DESC)
如果不可避免的出现filesort，大数据量排序时，可以适当增大排序缓冲区大小 sort_buffer_size(默认256k)

优化策略
1.尝试提高 sort_buffer_size
不管用哪种算法。提高这个参数都会提高效率，要根据系统的能力去提高，因为这个参数是针对每个进程(connection)的1M-8M之间调整。MySQL5.7，InnoDB存储引擎默认值是1048576字节，1MB,

SHOW VARIABLES LIKE '%sort_buffer_size%';
/*
+-------------------------+---------+
| Variable_name           | Value   |
+-------------------------+---------+
| innodb_sort_buffer_size | 1048576 |
| myisam_sort_buffer_size | 8388608 |
| sort_buffer_size        | 262144  |
+-------------------------+---------+
*/

2.尝试提高 max_length_for_sort_data
提高这个参数，会增加用改进算法的概率。

SHOW VARIABLES LIKE '%max_length_for_sort_data%';#默认1024字节
/*
SHOW VARIABLES LIKE '%max_length_for_sort_data%';
+--------------------------+-------+
| Variable_name            | Value |
+--------------------------+-------+
| max_length_for_sort_data | 4096  |
+--------------------------+-------+
*/

但是如果设的太高，数据总容量超出sort_buffer_size的概率就增大，明显症状是高的磁盘I/O活动和低的处理器使用率。如果需要返回的列的总长度大于max_length_for_sort_data，使用双路算法，否则使用单路算法。1024-8192字节之间调整

3.Order by 时select * 是一个大忌。最好只Query需要的字段

当Query的字段大小总和小于max_length_for_sort_data，而且排序字段不是TEXT|BLOB类型时，会用改进后的算法―-单路排序，否则用老算法――多路排序
两种算法的数据都有可能超出sort_buffer_size的容量，超出之后，会创建tmp文件进行合并排序，导致多次I/O，但是用单路排序算法的风险会更大一些，所以要提高sort_buffer_size

6.GROUP BY优化

group by 使用索引的原则几乎跟order by一致，group by 即使没有过滤条件用到索引，也可以直接使用索引。
group by 先排序再分组，遵照索引建的最佳左前缀法则
当无法使用索引列，增大 max_length_for_sort_data 和 sort_buffer_size 参数的设置
where效率高于having，能写在where限定的条件就不要写在having中了
减少使用order by，和业务沟通能不排序就不排序，或将排序放到程序端去做。Order by、group by、distinct这些语句较为耗费CPU，数据库的CPU资源是极其宝贵的。
包含了order by、group by、distinct这些查询的语句，where条件过滤出来的结果集请保持在1000行以内，否则SQL会很慢

7.分页查询优化(limit优化)

一般分页查询时，通过创建覆盖索引能够比较好地提高性能。一个常见又非常头疼的问题就是limit 2000000,10，此时需要MySQL排序前2000010记录，仅仅返回2000000-2000010的记录，其他记录丢弃，查询排序的代价非常大
在大数据量的分页查询时,limit后的起始位置越靠后，耗时越长

EXPLAIN select * from student limit 2000000,10;
/*
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+--------+----------+-------+
*/

优化思路一
在索引上完成排序分页操作，最后根据主键关联回原表查询所需要的其他列内容。

EXPLAIN SELECT * FROM student t,(SELECT id FROM student ORDER BY id LIMIT 2000000,10) a WHERE t.id = a.id;
/*
+----+-------------+------------+------------+--------+---------------+---------+---------+------+--------+----------+-------------+
| id | select_type | table      | partitions | type   | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows   | filtered | Extra       |
+----+-------------+------------+------------+--------+---------------+---------+---------+------+--------+----------+-------------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | NULL       | ALL    | NULL          | NULL    | NULL    | NULL | 498858 |   100.00 | NULL        |
|  1 | PRIMARY     | t          | NULL       | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | a.id |      1 |   100.00 | NULL        |
|  2 | DERIVED     | student    | NULL       | index  | NULL          | PRIMARY | 4       | NULL | 498858 |   100.00 | Using index |
+----+-------------+------------+------------+--------+---------------+---------+---------+------+--------+----------+-------------+
*/

优化思路二
该方案适用于主键自增的表，可以把Limit查询转换成某个位置的查询

EXPLAIN SELECT * FROM student WHERE id > 2000000 LIMIT 10;
/*
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | student | NULL       | range | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | NULL |    1 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-------------+
*/

limit优化思路：通过覆盖索引+子查询的方式来优化

8.优先考虑覆盖索引

具体参见覆盖索引部分

9. 如何给字符串添加索引

有一张教师表，表定义如下：

create table teacher(
ID bigint unsigned primary key,
email varchar(64),
...
)engine=innodb;

讲师要使用邮箱登录，所以业务代码中一定会出现类似于这样的语句：
select col1, col2 from teacher where email='xxx';
如果email这个字段上没有索引，那么这个语句就只能做全表扫描。

9.1 前缀索引

MySQL是支持前缀索引的。默认地，如果你创建索引的语句不指定前缀长度，那么索引就会包含整个字符串

alter table teacher add index index1(email);
#或
 alter table teacher add index index2(email(6))

这两种不同的定义在数据结构和存储上有什么区别呢？下图就是这两个索引的示意图
在这里插入图片描述
如果使用的是index1（即email整个字符串的索引结构），执行顺序是这样的：

从index1索引树找到满足索引值是’ zhangssxyz@xxx.com ’的这条记录，取得ID2的值；
到主键上查到主键值是ID2的行，判断email的值是正确的，将这行记录加入结果集；
取index1索引树上刚刚查到的位置的下一条记录，发现已经不满足email=’ zhangssxyz@xxx.com ’的条件了，循环结束。这个过程中，只需要回主键索引取一次数据，所以系统认为只扫描了一行

如果使用的是index2（即email(6)索引结构），执行顺序是这样的：

从index2索引树找到满足索引值是’zhangs’的记录，找到的第一个是ID1；
到主键上查到主键值是ID1的行，判断出email的值不是’ zhangssxyz@xxx.com ’，这行记录丢弃；
取index2上刚刚查到的位置的下一条记录，发现仍然是’zhangs’，取出ID2，再到ID索引上取整行然后判断，这次值对了，将这行记录加入结果集；
重复上一步，直到在idxe2上取到的值不是’zhangs’时，循环结束。

也就是说使用前缀索引，定义好长度，就可以做到既节省空间，又不用额外增加太多的查询成本。前面已经讲过区分度，区分度越高越好。因为区分度越高，意味着重复的键值越少

9.2 前缀索引对覆盖索引的影响

MySQL的前缀索引是指将索引应用于列值的一部分，而不是整个列值。相比于完整的列索引，前缀索引在占用更少的存储空间和更快的索引操作上具有优势。然而，对于覆盖查询来说，前缀索引可能会带来一些影响。

覆盖查询是指通过使用索引直接获取所需的数据，而无需再去访问表中的实际行数据。当一个查询需要返回大量列时，覆盖查询可以减少磁盘I/O和网络传输开销，提高查询性能。

使用前缀索引可能会降低覆盖查询的效果。因为前缀索引只包含列值的一部分，当执行覆盖查询时，需要额外读取表中的实际行数据以获取完整结果集。这会增加额外的磁盘I/O和网络传输开销，并且可能导致较慢的查询性能。

因此，在考虑是否使用前缀索引时，需要权衡存储空间和查询性能之间的折衷。如果存储空间紧张或者某些场景下仍然能够提供良好的性能，则可以考虑使用前缀索引。但对于经常进行覆盖查询或需要返回完整结果集的情况，最好使用完整的列索引来获得更好的性能。

10. 索引下推

具体参见mysql索引下推

11. 普通索引 vs 唯一索引

从性能的角度考虑，你选择唯一索引还是普通索引呢？选择的依据是什么呢？
假设，我们有一个主键列为ID的表，表中有字段k，并且在k上有索引，假设字段 k 上的值都不重复。
这个表的建表语句是：

create table test(
id int primary key,
k int not null,
name varchar(16),
index (k)
)engine=InnoDB;

表中R1~R5的(ID,k)值分别为(100,1)、(200,2)、(300,3)、(500,5)和(600,6)

11.1 查询过程

假设，执行查询的语句是 select id from test where k=5。

对于普通索引来说，查找到满足条件的第一个记录(5,500)后，需要查找下一个记录，直到碰到第一个不满足k=5条件的记录
对于唯一索引来说，由于索引定义了唯一性，查找到第一个满足条件的记录后，就会停止继续检索

那么，这个不同带来的性能差距会有多少呢？答案是，微乎其微

11.2 更新过程

为了说明普通索引和唯一索引对更新语句性能的影响这个问题，介绍一下change buffer。
当需要更新一个数据页时，如果数据页在内存中就直接更新，而如果这个数据页还没有在内存中的话，在不影响数据一致性的前提下， InooDB会将这些更新操作缓存在change buffer中，这样就不需要从磁盘中读入这个数据页了。在下次查询需要访问这个数据页的时候，将数据页读入内存，然后执行change buffer中与这个页有关的操作。通过这种方式就能保证这个数据逻辑的正确性
将change buffer中的操作应用到原数据页，得到最新结果的过程称为 merge 。除了访问这个数据页会触发merge外，系统有后台线程会定期merge。在数据库正常关闭（shutdown）的过程中，也会执行merge操作。
如果能够将更新操作先记录在change buffer，减少读磁盘，语句的执行速度会得到明显的提升。而且，数据读入内存是需要占用 buffer pool 的，所以这种方式还能够避免占用内存，提高内存利用率。
唯一索引的更新就不能使用change buffer ，实际上也只有普通索引可以使用
如果要在这张表中插入一个新记录(4,400)的话，InnoDB的处理流程是怎样的？

11.3 change buffer的使用场景

普通索引和唯一索引应该怎么选择？其实，这两类索引在查询能力上是没差别的，主要考虑的是对更新性能的影响。所以，建议你尽量选择普通索引。
在实际使用中会发现，普通索引和 change buffer 的配合使用，对于数据量大的表的更新优化还是很明显的。
如果所有的更新后面，都马上伴随着对这个记录的查询，那么你应该关闭change buffer 。而在其他情况下，change buffer都能提升更新性能。
由于唯一索引用不上change buffer的优化机制，因此如果业务可以接受，从性能角度出发建议优先考虑非唯一索引。但是如果"业务可能无法确保"的情况下，怎么处理呢？
首先，业务正确性优先。我们的前提是“业务代码已经保证不会写入重复数据”的情况下，讨论性能问题。如果业务不能保证，或者业务就是要求数据库来做约束，那么没得选，必须创建唯一索引。
这种情况下，本节的意义在于，如果碰上了大量插入数据慢、内存命中率低的时候，给你多提供一个排查思路。
然后，在一些“ 归档库 ”的场景，你是可以考虑使用普通索引的。比如，线上数据只需要保留半年，然后历史数据保存在归档库。这时候，归档数据已经是确保没有唯一键冲突了。要提高归档效率，可以考虑把表里面的唯一索引改成普通索引

12. 其它查询优化策略

12.1 EXISTS 和 IN 的区分

问题：
不太理解哪种情况下应该使用 EXISTS，哪种情况应该用 IN。选择的标准是看能否使用表的索引吗？
回答:
索引是个前提，其实选择与否还是要看表的大小。你可以将选择的标准理解为小表驱动大表。在这种方式下效率是最高的。
L比如下面这样:

SELECT * FROM A  WHERE cc IN(SELECT cc FRON B)
SELECT * FROM  WHERE EXISTS (SELECT cc FRON B WHERE B.cc=A.cc)

当A小于B时，用EXISTS。因为EXISTS的实现，相当于外表循环，实现的逻辑类似于:

for i in A
far j in B
if j.cc == i.cc then ...

当B小于A时用IN，因为实现的逻辑类似于:

for i in B
for j in A
if j.cc= i.cc then...

哪个表小就用哪个表来驱动，A表小就用EXISTS，B表小就用IN

12.2 COUNT(*)与COUNT(具体字段)效率

问：
在 MySQL 中统计数据表的行数，可以使用三种方式： SELECT COUNT() 、 SELECT COUNT(1) 和SELECT COUNT(具体字段) ，使用这三者之间的查询效率是怎样的？
答:
前提:如果要统计的是某个字段的非空数据行数，则另当别论，毕竟比较执行效率的前提是结果一样才可以
环节1:
COUNT(*)和COUNT(1)都是对所有结果进行COUNT,COUNT()和COUNT(1)本质上并没有区别（二者执行时间可能略有差别，不过你还是可以把它俩的执行效率看成是相等的)。如果有WHERE了句，则是对所有符合筛选条件的数据行进行统计;如果没有WHERE子句，则是对数据表的数据行数进行统计
环节2:
如果是MyISAM存储引擎，统计数据表的行数只需要o(1)的复杂度，这是因为每张MyISAM的数据表都有一个meta信息存储了row_count值，而—致性则由表级锁来保证

如果是InnoDB存储引擎，因为InnoDB支持事务，采用行级锁和MVCC机制，所以无法像 MyISAM—样，维护一个row_count变量，因此需要采用扫描全表，进行循环＋计数的方式来完成统计

环节3:
在InnoDB 引擎中，如果采用COUNT(具体字段)来统计数据行数，要尽量采用二级索引。因为主键采用的索引是聚簇索引，聚簇索引包含的信息多，明显会大于二级索引（非聚簇索引)。对于COUNT(*)和COUNT(1)来说，它们不需要查找具体的行，只是统计行数，系统会自动采用占用空间更小的二级索引来进行统计。
如果有多个二级索引，会使用key_len 小的二级索引进行扫描。当没有二级索引的时候，才会采用主键索引来进行统计