MySQL的进阶语法8（SQL优化——insert、主键、order by、group by、limit、count和update）

一、插入数据

1.1 insert

1.2 大批量插入数据

二、主键优化

2.1 数据组织方式

2.2 页分裂

2.2.1 主键顺序插入效果

2.2.2 主键乱序插入效果

2.3 页合并

2.4 索引设计原则

三、order by优化

3.1 执行以下两条语句（无索引）

3.2 创建索引后排序（升序）

3.3 创建索引后，根据age, phone进行降序排序

3.4 与创建联合索引时的顺序颠倒

3.5 根据age, phone进行降序一个升序，一个降序

3.6 order by优化原则

四、group by优化

五、limit优化

六、count优化

6.1 概述

6.2 count用法

七、update优化

一、插入数据

1.1 insert

如果我们需要一次性往数据库表中插入多条记录，可以从以下三个方面进行优化。

-- 每一次插入都需要连接一次数据库

insert  into  tb_test  values(1,'tom');
insert  into  tb_test  values(2,'cat');
insert  into  tb_test  values(3,'jerry');

1). 优化方案一

批量插入数据

 Insert  into  tb_test  values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

2). 优化方案二

手动控制事务

 start  transaction;
 insert  into  tb_test  values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');
 insert  into  tb_test  values(4,'Tom'),(5,'Cat'),(6,'Jerry');
 insert  into  tb_test  values(7,'Tom'),(8,'Cat'),(9,'Jerry');
 commit;

3). 优化方案三

主键顺序插入，性能要高于乱序插入。

主键乱序插入 : 8  1  9  21  88  2  4  15  89  5  7  3  
主键顺序插入 : 1  2  3  4  5  7  8  9  15  21  88  89

1.2 大批量插入数据

如果一次性需要插入大批量数据(比如: 几百万的记录)，使用insert语句插入性能较低，此时可以使用MySQL数据库提供的load指令进行插入。操作如下：

可以执行如下指令，将数据脚本文件中的数据加载到表结构中：

-- 客户端连接服务端时，加上参数  -–local-infile
mysql –-local-infile  -u  root  -p

-- 设置全局参数local_infile为1，开启从本地加载文件导入数据的开关
set  global  local_infile = 1;

-- 执行load指令将准备好的数据，加载到表结构中
load  data  local  infile  '/root/sql1.log'  into  table  tb_user  fields  terminated  by  ','  lines  terminated  by  '\n' ;

案例演示：

A. 创建表结构：

CREATE TABLE `tb_user` (
  `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` VARCHAR(50) NOT NULL,
  `password` VARCHAR(50) NOT NULL,
  `name` VARCHAR(20) NOT NULL,
  `birthday` DATE DEFAULT NULL,
  `sex` CHAR(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `unique_user_username` (`username`)
 ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 ;

B. 设置参数

-- 客户端连接服务端时，加上参数  -–local-infile
 mysql –-local-infile  -u  root  -p

-- 设置全局参数local_infile为1，开启从本地加载文件导入数据的开关
set  global  local_infile = 1;

C. load加载数据

load  data  local  infile  '/root/load_user_100w_sort.sql'  into  table  tb_user  fields  terminated  by  ','  lines  terminated  by  '\n' ;

在load时，主键顺序插入性能高于乱序插入

二、主键优化

在上一小节，我们提到，主键顺序插入的性能是要高于乱序插入的。这一小节，就来介绍一下具体的原因，然后再分析一下主键又该如何设计

2.1 数据组织方式

在InnoDB存储引擎中，表数据都是根据主键顺序组织存放的，这种存储方式的表称为索引组织表 (index organized table IOT)。

行数据，都是存储在聚集索引的叶子节点上的。而我们之前也讲解过InnoDB的逻辑结构图（如下图）：

在InnoDB引擎中，数据行是记录在逻辑结构 page 页中的，而每一个页的大小是固定的，默认16K。那也就意味着，一个页中所存储的行也是有限的，如果插入的数据行row在该页存储不小，将会存储到下一个页中，页与页之间会通过指针连接。

2.2 页分裂

页可以为空，也可以填充一半，也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据(如果一行数据过大，会行溢出)，根据主键排列。

2.2.1 主键顺序插入效果

1）从磁盘中申请页，主键顺序插入（如下图）

2）第一个页没有满，继续往第一页插入（如下图）

3）当第一个也写满之后，再写入第二个页，页与页之间会通过指针连接（如下图）

4）当第二页写满了，再往第三页写入（如下图）

2.2.2 主键乱序插入效果

1）加入1#,2#页都已经写满了，存放了如图所示的数据（如下图）

2）此时再插入id为50的记录

2.3 页合并

假设目前表中已有数据的索引结构(叶子节点)如下：

当我们对已有数据进行删除时，具体的效果如下:

当删除一行记录时，实际上记录并没有被物理删除，只是记录被标记（flaged）为删除并且它的空间变得允许被其他记录声明使用（如下图）。

当我们继续删除2#的数据记录（如下图）

当页中删除的记录达到 MERGE_THRESHOLD（默认为页的50%），InnoDB会开始寻找最靠近的页（前或后）看看是否可以将两个页合并以优化空间使用（如下图）。

删除数据，并将页合并之后，再次插入新的数据21，则直接插入3#页（如下图）

这个里面所发生的合并页的这个现象，就称之为 "页合并"。

知识小贴士： MERGE_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置，在创建表或者创建索引时指定。

2.4 索引设计原则

1. 满足业务需求的情况下，尽量降低主键的长度。

2. 插入数据时，尽量选择顺序插入，选择使用AUTO_INCREMENT自增主键。

3. 尽量不要使用UUID做主键或者是其他自然主键，如身份证号。

4. 业务操作时，避免对主键的修改。

三、order by优化

MySQL的排序，有两种方式：

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 buffer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 FileSort 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。

对于以上的两种排序方式，Using index的性能高，而Using filesort的性能低，我们在优化排序操作时，尽量要优化为 Using index。

演示数据如下：

drop table tb_user;

create table tb_user(
     id int primary key auto_increment comment '主键',
     name varchar(50) not null comment '用户名',
     phone varchar(11) not null comment '手机号',
     email varchar(100) comment '邮箱',
     profession varchar(11) comment '专业',
     age tinyint unsigned comment '年龄',
     gender char(1) comment '性别 , 1: 男, 2: 女',
     status char(1) comment '状态',
     createtime datetime comment '创建时间'
 ) comment '系统用户表';


INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('吕布', '17799990000', 'lvbu666@163.com', '软件工程', 23, '1',
'6', '2001-02-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('曹操', '17799990001', 'caocao666@qq.com', '通讯工程', 33,
'1', '0', '2001-03-05 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('赵云', '17799990002', '17799990@139.com', '英语', 34, '1',
'2', '2002-03-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('孙悟空', '17799990003', '17799990@sina.com', '工程造价', 54,
'1', '0', '2001-07-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('花木兰', '17799990004', '19980729@sina.com', '软件工程', 23,
'2', '1', '2001-04-22 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('大乔', '17799990005', 'daqiao666@sina.com', '舞蹈', 22, '2',
'0', '2001-02-07 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('露娜', '17799990006', 'luna_love@sina.com', '应用数学', 24,
'2', '0', '2001-02-08 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('程咬金', '17799990007', 'chengyaojin@163.com', '化工', 38,
'1', '5', '2001-05-23 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('项羽', '17799990008', 'xiaoyu666@qq.com', '金属材料', 43,
'1', '0', '2001-09-18 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('白起', '17799990009', 'baiqi666@sina.com', '机械工程及其自动
化', 27, '1', '2', '2001-08-16 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('韩信', '17799990010', 'hanxin520@163.com', '无机非金属材料工
程', 27, '1', '0', '2001-06-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('荆轲', '17799990011', 'jingke123@163.com', '会计', 29, '1',
'0', '2001-05-11 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('兰陵王', '17799990012', 'lanlinwang666@126.com', '工程造价',
44, '1', '1', '2001-04-09 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('狂铁', '17799990013', 'kuangtie@sina.com', '应用数学', 43,
'1', '2', '2001-04-10 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('貂蝉', '17799990014', '84958948374@qq.com', '软件工程', 40,
'2', '3', '2001-02-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('妲己', '17799990015', '2783238293@qq.com', '软件工程', 31,
'2', '0', '2001-01-30 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('芈月', '17799990016', 'xiaomin2001@sina.com', '工业经济', 35,
'2', '0', '2000-05-03 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('嬴政', '17799990017', '8839434342@qq.com', '化工', 38, '1',
'1', '2001-08-08 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('狄仁杰', '17799990018', 'jujiamlm8166@163.com', '国际贸易',
30, '1', '0', '2007-03-12 00:00:00');
INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('安琪拉', '17799990019', 'jdodm1h@126.com', '城市规划', 51,
'2', '0', '2001-08-15 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('典韦', '17799990020', 'ycaunanjian@163.com', '城市规划', 52,
'1', '2', '2000-04-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('廉颇', '17799990021', 'lianpo321@126.com', '土木工程', 19,
'1', '3', '2002-07-18 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('后羿', '17799990022', 'altycj2000@139.com', '城市园林', 20,
'1', '0', '2002-03-10 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('姜子牙', '17799990023', '37483844@qq.com', '工程造价', 29,
'1', '4', '2003-05-26 00:00:00');


show index from tb_user;

CREATE INDEX idx_user_pro_age_sta ON tb_user(profession,age,status);

create index idx_email_5 on tb_user(email(5));


show index from tb_user;

3.1 执行以下两条语句（无索引）

explain select  id,age,phone from tb_user order by age ;

explain select  id,age,phone from tb_user order by age, phone ;

出现了以下结果：

由于 age, phone 都没有索引，所以此时再排序时，出现Using filesort，排序性能较低。

3.2 创建索引后排序（升序）

-- 创建索引
create  index  idx_user_age_phone_aa  on  tb_user(age,phone);

--创建索引后，根据age, phone进行升序排序
 explain select  id,age,phone from tb_user order by age;

 explain select  id,age,phone from tb_user order by age , phone;

均出现了以下结果：

建立索引之后，再次进行排序查询，就由原来的Using filesort，变为了 Using index，性能就是比较高的了。

3.3 创建索引后，根据age, phone进行降序排序

-- 降序排序
explain select  id,age,phone from tb_user order by age desc , phone desc ;

结果如下：

也出现 Using index，但是此时Extra中出现了 Backward index scan，这个代表反向扫描索引，因为在MySQL中我们创建的索引，默认索引的叶子节点是从小到大排序的，而此时我们查询排序时，是从大到小，所以，在扫描时，就是反向扫描，就会出现 Backward index scan。在 MySQL8版本中，支持降序索引，我们也可以创建降序索引。

3.4 与创建联合索引时的顺序颠倒

根据phone，age进行升序排序，phone在前，age在后。

-- 与创建联合索引时的顺序颠倒
explain select  id,age,phone from tb_user order by phone , age;

结果如下：

排序时,也需要满足最左前缀法则,否则也会出现 filesort。因为在创建索引的时候， age是第一个字段，phone是第二个字段，所以排序时，也就该按照这个顺序来，否则就会出现 Using filesort。

3.5 根据age, phone进行降序一个升序，一个降序

-- 一个进行升序，一个进行降序 
explain select  id,age,phone from tb_user order by age asc , phone  desc ;

结果如下：

因为创建索引时，如果未指定顺序，默认都是按照升序排序的，而查询时，一个升序，一个降序，此时就会出现Using filesort。

为了解决上述的问题，我们可以创建一个索引，这个联合索引中 age 升序排序，phone 倒序排序。代码如下：

 create  index  idx_user_age_phone_ad  on  tb_user(age asc ,phone desc);

升序/降序联合索引结构图示（如下图）:

先按照age排，在按照phone

3.6 order by优化原则

A. 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。

B. 尽量使用覆盖索引。

C. 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）。

D. 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)。

四、group by优化

演示数据如下：


create table tb_user(
     id int primary key auto_increment comment '主键',
     name varchar(50) not null comment '用户名',
     phone varchar(11) not null comment '手机号',
     email varchar(100) comment '邮箱',
     profession varchar(11) comment '专业',
     age tinyint unsigned comment '年龄',
     gender char(1) comment '性别 , 1: 男, 2: 女',
     status char(1) comment '状态',
     createtime datetime comment '创建时间'
 ) comment '系统用户表';


INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('吕布', '17799990000', 'lvbu666@163.com', '软件工程', 23, '1',
'6', '2001-02-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('曹操', '17799990001', 'caocao666@qq.com', '通讯工程', 33,
'1', '0', '2001-03-05 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('赵云', '17799990002', '17799990@139.com', '英语', 34, '1',
'2', '2002-03-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('孙悟空', '17799990003', '17799990@sina.com', '工程造价', 54,
'1', '0', '2001-07-02 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('花木兰', '17799990004', '19980729@sina.com', '软件工程', 23,
'2', '1', '2001-04-22 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('大乔', '17799990005', 'daqiao666@sina.com', '舞蹈', 22, '2',
'0', '2001-02-07 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('露娜', '17799990006', 'luna_love@sina.com', '应用数学', 24,
'2', '0', '2001-02-08 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('程咬金', '17799990007', 'chengyaojin@163.com', '化工', 38,
'1', '5', '2001-05-23 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('项羽', '17799990008', 'xiaoyu666@qq.com', '金属材料', 43,
'1', '0', '2001-09-18 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('白起', '17799990009', 'baiqi666@sina.com', '机械工程及其自动
化', 27, '1', '2', '2001-08-16 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('韩信', '17799990010', 'hanxin520@163.com', '无机非金属材料工
程', 27, '1', '0', '2001-06-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('荆轲', '17799990011', 'jingke123@163.com', '会计', 29, '1',
'0', '2001-05-11 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('兰陵王', '17799990012', 'lanlinwang666@126.com', '工程造价',
44, '1', '1', '2001-04-09 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('狂铁', '17799990013', 'kuangtie@sina.com', '应用数学', 43,
'1', '2', '2001-04-10 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('貂蝉', '17799990014', '84958948374@qq.com', '软件工程', 40,
'2', '3', '2001-02-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('妲己', '17799990015', '2783238293@qq.com', '软件工程', 31,
'2', '0', '2001-01-30 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('芈月', '17799990016', 'xiaomin2001@sina.com', '工业经济', 35,
'2', '0', '2000-05-03 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('嬴政', '17799990017', '8839434342@qq.com', '化工', 38, '1',
'1', '2001-08-08 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('狄仁杰', '17799990018', 'jujiamlm8166@163.com', '国际贸易',
30, '1', '0', '2007-03-12 00:00:00');
INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('安琪拉', '17799990019', 'jdodm1h@126.com', '城市规划', 51,
'2', '0', '2001-08-15 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('典韦', '17799990020', 'ycaunanjian@163.com', '城市规划', 52,
'1', '2', '2000-04-12 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('廉颇', '17799990021', 'lianpo321@126.com', '土木工程', 19,
'1', '3', '2002-07-18 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('后羿', '17799990022', 'altycj2000@139.com', '城市园林', 20,
'1', '0', '2002-03-10 00:00:00');
 INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,
createtime) VALUES ('姜子牙', '17799990023', '37483844@qq.com', '工程造价', 29,
'1', '4', '2003-05-26 00:00:00');


show index from tb_user;

在没有索引的情况下，执行如下SQL，查询执行计划：

explain  select  profession , count(*)  from  tb_user   group  by  profession ;

效率低

接下来针对于 profession ， age， status 创建一个联合索引。代码如下：

create  index  idx_user_pro_age_sta  on  tb_user(profession , age , status);

紧接着，再执行前面相同的SQL查看执行计划。代码如下：

explain  select  profession , count(*)  from  tb_user   group  by  profession ;

执行以下代码：

explain  select  profession , count(*)  from  tb_user   group  by  profession ,age;

执行以下代码：

explain  select  age , count(*)  from  tb_user where profession = '软件工程' group  by  age;

执行以下代码：

explain  select  age , count(*)  from  tb_user   group  by  age;

原因是因为对于分组操作，在联合索引中，也是符合最左前缀法则的。

所以，在分组操作中，我们需要通过以下两点进行优化，以提升性能：

A. 在分组操作时，可以通过索引来提高效率。

B. 分组操作时，索引的使用也是满足最左前缀法则的。

五、limit优化

在数据量比较大时，如果进行limit分页查询，在查询时，越往后，分页查询效率越低。

 explain   select  *  from  tb_sku  t  ,  (select  id  from  tb_sku  order  by  id limit  2000000,10)  a  where t.id  =  a.id;

六、count优化

6.1 概述

 select  count(*)  from  tb_user ;

如果数据量很大，在执行count操作时，是非常耗时的。

1. MyISAM 引擎把一个表的总行数存在了磁盘上，因此执行 count(*) 的时候会直接返回这个数，效率很高；但是如果是带条件的count，MyISAM也慢。

2. InnoDB 引擎就麻烦了，它执行 count(*) 的时候，需要把数据一行一行地从引擎里面读出来，然后累积计数。

如果说要大幅度提升InnoDB表的count效率，主要的优化思路：自己计数(可以借助于redis这样的数据库进行,但是如果是带条件的count又比较麻烦了)。

6.2 count用法

count() 是一个聚合函数，对于返回的结果集，一行行地判断，如果 count 函数的参数不是 NULL，累计值就加 1，否则不加，最后返回累计值。

用法：count（*）、count（主键）、count（字段）、count（数字）

按照效率排序的话，count(字段) < count(主键 id) < count(1) ≈ count(*)，所以尽量使用 count(*)。

七、update优化

主要需要注意一下update语句执行时的注意事项。

update  course  set  name = 'javaEE'  where  id  =  1 ;

当我们在执行删除的SQL语句时，会锁定id为1这一行的数据，然后事务提交之后，行锁释放。

但是当我们在执行如下SQL时。

update course set name = 'SpringBoot' where name = 'PHP' ;

当我们开启多个事务，在执行上述的SQL时，我们发现行锁升级为了表锁。导致该update语句的性能大大降低。

InnoDB的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁 ,并且该索引不能失效，否则会从行锁升级为表锁。