第1章存储引擎

1.1 MySQL体系结构

1.2 存储引擎介绍

定义：存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式 。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，所以存储引擎也可被称为表类型。我们可以在创建表的时候，来指定选择的存储引擎，如果没有指定将自动选择默认的存储引擎。
操作

-- 1.建表时指定存储引擎
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 ] ;


-- 2.查询当前数据库支持的存储引擎
show engines;

案例

-- 1.查询建表语句 --- 默认存储引擎: InnoDB
show create table account;

-- 2.查询当前数据库支持的存储引擎
show engines ;

-- 3.创建表 my_myisam , 并指定MyISAM存储引擎
create table my_myisam(
	id int,
	name varchar(10)
) engine = MyISAM ;

1.3 存储引擎特点

1.3.1 InnoDB

定义：InnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在 MySQL 5.5 之后，InnoDB是默认的MySQL 存储引擎。
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-早期的、sdi-新版的）、数据和索引。参数：innodb_file_per_table
```
show variables like 'innodb_file_per_table';
```
可以使用mysql提供的一个指令 ibd2sdi ，通过该指令就可以从ibd文件中提取sdi信息，而sdi数据字典信息中的表结构
逻辑存储结构

表空间 : InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以包含多个Segment段。
段 : 表空间是由各个段组成的，常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB中对于段的管理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。
区 : 区是表空间的单元结构，每个区的大小为1M。默认情况下， InnoDB存储引擎页大小为16K，即一个区中一共有64个连续的页。
页 : 页是组成区的最小单元，页也是InnoDB 存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为16KB。为了保证页的连续性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘申请 4-5 个区。
行 : InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段(后面会详细介绍)。

1.3.2 MyISAM

定义：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
文件

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

1.3.3 Memory

定义：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

1.3.4 区别及特点

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别 ?

InnoDB引擎, 支持事务, 而MyISAM不支持。
InnoDB引擎, 支持行锁和表锁, 而MyISAM仅支持表锁, 不支持行锁。
InnoDB引擎, 支持外键, 而MyISAM是不支持的。

1.4 存储引擎选择

InnoDB: 是Mysql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。（常用，存储核心事务）
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。（存储非核心事务）
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。

第2章索引

2.1 索引概述

定义：索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构（有序）。
特点：

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

2.2 索引结构

2.2.1 概述

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索引结构，主要包含以下几种：

注意：我们平常所说的索引，如果没有特别指明，都是指B+树结构组织的索引。

2.2.2 二叉树

二叉树的缺点：

顺序插入时，会形成一个链表，查询性能大大降低。
大数据量情况下，层级较深，检索速度慢。

红黑树的特点：

红黑树是一颗自平衡二叉树，那这样即使是顺序插入数据，最终形成的数据结构也是一颗平衡的二叉树。

但由于红黑树也是一颗二叉树，所以也会存在一个缺点：大数据量情况下，层级较深，检索速度慢

2.2.3 B-Tree

B树是一种多路平衡查找树，相对于二叉树，B树每个节点可以有多个分支，即多叉。（中间元素向上分裂）

https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BTree.html

2.2.4 B+Tree

普通B+树

绿色框框起来的部分，是索引部分，仅仅起到索引数据的作用，不存储数据。
红色框框起来的部分，是数据存储部分，在其叶子节点中要存储具体的数据。

B+Tree 与 B-Tree相比，主要有以下三点区别：

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。
非叶子节点仅仅起到索引数据作用，具体的数据都是在叶子节点存放的。

MySQL中的B+树

在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能，利于排序。

2.2.5 Hash

定义：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。

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（不存在hash冲突的情况）只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索引
存储引擎支持：在MySQL中，支持hash索引的是Memory存储引擎。而InnoDB中具有自适应hash功能，hash索引是InnoDB存储引擎根据B+Tree索引在指定条件下自动构建的。

思考题：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

2.3 索引分类

MySQL数据库，将索引的具体类型主要分为以下几类：

InnoDB存储引擎中又可以分为聚集索引和二级索引：

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。

聚集索引的叶子节点下挂的是这一行的数据 。
二级索引的叶子节点下挂的是该字段值对应的主键值。

回表查询的过程

由于是根据name字段进行查询，所以先根据name='Arm’到name字段的二级索引中进行匹配查找。但是在二级索引中只能查找到 Arm 对应的主键值10。
由于查询返回的数据是*，所以此时，还需要根据主键值10，到聚集索引中查找10对应的记录，最终找到10对应的行row。
最终拿到这一行的数据，直接返回即可。

思考：

以下两条SQL语句，那个执行效率高? 为什么?（备注: id为主键，name字段创建的有索引）
A. select * from user where id = 10 ;
B. select * from user where name = ‘Arm’ ;
答：A 语句的执行性能要高于B 语句。因为A语句直接走聚集索引，直接返回数据。而B语句需要先查询name字段的二级索引，然后再查询聚集索引，也就是需要进行回表查询。

InnoDB主键索引的B+tree高度为多高呢?

2.4 索引语法

语法

-- 1.创建索引
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name (index_col_name,... ) ;

-- 2.查看索引
SHOW INDEX FROM table_name ;

-- 3.删除索引
DROP INDEX index_name ON table_name ;

案例

-- 创建表并插入数据
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');

-- 1.name字段为姓名字段，该字段的值可能会重复，为该字段创建索引。
CREATE INDEX idx_user_name ON tb_user(name);

-- 2.phone手机号字段的值，是非空，且唯一的，为该字段创建唯一索引。
CREATE UNIQUE INDEX idx_user_phone ON tb_user(phone);

-- 3.为profession、age、status创建联合索引（有顺序）
CREATE INDEX idx_user_pro_age_sta ON tb_user(profession,age,status);

-- 4.为email建立合适的索引来提升查询效率。
CREATE INDEX idx_email ON tb_user(email);

-- 5.完成上述的需求之后，我们再查看tb_user表的所有的索引数据。
show index from tb_user;

-- 6.删除索引
drop index idx_email on tb_user;

2.5 SQL性能分析

2.5.1 SQL执行频率

MySQL 客户端连接成功后，通过 show [session|global] status 命令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：

-- session 是查看当前会话 ;
-- global 是查询全局数据 ;
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';  -- 7个下划线

2.5.2 慢查询日志

前提：如果服务器以查询为主，可以借助于慢查询日志对查询语句进行优化。
定义：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，我们可以查看一下系统变量 slow_query_log
开启慢查询日志

# 如果要开启慢查询日志，需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置如下信息：
# 开启MySQL慢日志查询开关
slow_query_log=1
# 设置慢日志的时间为2秒，SQL语句执行时间超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志
long_query_time=2

2.5.3 profile详情

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，如果返回YES则支持，NO则不支持

SELECT @@have_profiling ;  -- 查看是否支持

查看profile的开关（默认是关闭的，参数为0）

SELECT profiling ;  -- 查看是否打开
SET profiling = 1;  -- 打开

案例

-- 1.一些操作
select * from tb_user;
select * from tb_user where id = 1;
select * from tb_user where name = '白起';
select count(*) from tb_sku;

-- 2.查看每一条SQL的耗时基本情况
show profiles;

-- 3.查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况
show profile for query 16;  -- 16是show profiles表中的id

-- 4.查看指定query_id的SQL语句CPU的使用情况
show profile cpu for query 16;

2.5.4 explain

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 ;

解释

字段	含义
id	select查询的序列号，表示查询中执行select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)。
select_type	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	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 。
possible_key	显示可能应用在这张表上的索引，一个或多个。
key	实际使用的索引，如果为NULL，则没有使用索引。
key_len	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	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	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。

2.6 索引使用

2.6.1 验证索引效率

字段建立了索引之后，查询性能大大提升。建立索引前后，查询耗时都不是一个数量级的。

2.6.2 最左前缀法则

定义：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，索引将会部分失效(后面的字段索引失效)
案例

表中存在的联合索引（红框）

-- 1.情况一：联合索引中三个索引都存在
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0';

-- 2.情况二：去掉最后一个索引，只有前两个索引
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31;

-- 3.情况三：只索引第一个关键字
explain select * from tb_user where profession = '软件工程';

以上的这三组测试中，我们发现只要联合索引最左边的字段 profession存在，索引就会生效，只不过索引的长度不同。而且由以上三组测试，我们也可以推测出profession字段索引长度为47、age字段索引长度为2、status字段索引长度为5。

-- 4.情况四：联合索引最左边的列profession不存在此时索引失效
explain select * from tb_user where age = 31 and status = '0';

-- 5.情况五：最左边的索引存在，但跳过了第二个索引，此时索引满足最左前缀法则的基本条件。但是查询时，跳过了age这个列，所以后面的列索引是不会使用的，也就是索引部分生效，所以索引的长度就是47。
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and status = '0';

注意：最左前缀法则中指的最左边的列，是指在查询时，联合索引的最左边的字段(即是第一个字段**)必须存在**，与我们编写SQL时，条件编写的先后顺序无关。

2.6.3 范围查询

-- 1.联合索引中，出现范围查询(>,<)，范围查询右侧的列索引失效。
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age > 30 and status = '0';

-- 2.当范围查询使用>= 或 <= 时，走联合索引了，但是索引的长度为54，就说明所有的字段都是走索引的。
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age >= 30 and status = '0';

在业务允许的情况下，尽可能的使用类似于 >= 或 <= 这类的范围查询，而避免使用 > 或 <。

2.6.4 索引失效情况

2.6.4.1 索引列运算

不要在索引列上进行运算，否则索引会失效

explain select * from tb_user where substring(phone,10,2) = '15';

2.6.4.2 字符串不加引号

字符串类型字段使用时，不加引号索引将失效

explain select * from tb_user where phone = '17799990015';
explain select * from tb_user where phone = 17799990015;

2.6.4.3 模糊查询

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。

explain select * from tb_user where profession like '软件%';
explain select * from tb_user where profession like '%工程';
explain select * from tb_user where profession like '%工%';

3.6.4.4 or连接条件

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

-- id、phone有索引，而age没有索引
explain select * from tb_user where id = 10 or age = 23;
explain select * from tb_user where phone = '17799990017' or age = 23;

3.6.4.5 数据分布影响

如果MySQL评估使用索引比全表更慢，则不使用索引。

select * from tb_user where phone >= '17799990005';
select * from tb_user where phone >= '17799990015';

2.6.5 SQL提示

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

-- use index：建议MySQL使用哪一个索引完成此次查询（仅仅是建议，mysql内部还会再次进行评估）。
-- ignore index：忽略指定的索引。
-- force index：强制使用索引。

explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
explain select * from tb_user force index(idx_user_pro_age_sta) where profession = '软件工程';

2.6.6 覆盖索引

尽量使用覆盖索引，减少select * ，因为select* 经常出现回表查询，效率较低

explain select id, profession from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;

explain select id,profession,age, status from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;

explain select id,profession,age, status, name from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;

explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0';

Extra	含义
Using where; Using Index	查找使用了索引，但需要数据都在索引列中能找到，所以不需要回表查询数据
Using index condition	查找使用了索引，但需要回表查询数据

2.6.7 前缀索引

当字段类型为字符串（varchar，text，longtext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。

语法

-- n表示前n个字符
create index idx_xxxx on table_name(column(n)) ;

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

前缀长度

-- 根据索引的选择性来决定，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，唯一索引的选择性是1，这是最好的索引选择性，性能也是最好的。
select count(distinct email) / count(*) from tb_user ;

2.6.8 单列索引与联合索引

单列索引：即一个索引只包含单个列。

联合索引：即一个索引包含了多个列。

create unique index idx_user_phone_name on tb_user(phone,name);

在业务场景中，如果存在多个查询条件，考虑针对于查询字段建立索引时，建议建立联合索引，而非单列索引。

2.7 索引设计原则

针对于数据量较大，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。
要控制索引的数量，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。

2.8 总结

第3章 SQL优化

3.1 插入数据

3.1.1 insert

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

-- 1.批量插入数据
Insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

-- 2.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.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

3.1.2 大批量插入数据

如果一次性需要插入大批量数据（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

-- 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' ;

3.2 主键优化

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）
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，即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。

页分裂

页合并

MERGE_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置（默认为页的50% ），在创建表或者创建索引时指定。

设计原则

满足业务需求的情况下，尽量降低主键的长度。
插入数据时，尽量选择顺序插入，选择使用AUTO_INCREMENT自增主键。
尽量不要使用UUID做主键或者是其他自然主键，如身份证号。
业务操作时，避免对主键的修改。

3.3 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sortbuffer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，因此在优化排序操作时，尽量要优化为 Using index
案例

-- 1.没有创建索引时
explain select id,age,phone from tb_user order by age, phone ;

-- 2.创建索引
create index idx_user_age_phone_aa on tb_user(age,phone);
explain select id,age,phone from tb_user order by age;
explain select id,age,phone from tb_user order by age , phone;
explain select id,age,phone from tb_user order by age desc , phone desc ;

-- 不满足最左前缀法则的话
explain select id,age,phone from tb_user order by phone , age;

-- 3.更改排序顺序
explain select id,age,phone from tb_user order by age asc , phone desc ;

create index idx_user_age_phone_ad on tb_user(age asc ,phone desc);
explain select id,age,phone from tb_user order by age asc , phone desc ;  # 更改排序方式

优化原则

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）

3.4 group by优化

案例

最初没有索引

-- 1.无索引时进行分组查询
explain select profession , count(*) from tb_user group by profession ;

-- 2.有索引时进行分组查询
create index idx_user_pro_age_sta on tb_user(profession , age , status);
explain select profession , count(*) from tb_user group by profession ;

-- 3.仅仅根据age分组，就会出现 Using temporary，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
explain select age , count(*) from tb_user group by age ;

原则

在分组操作时，可以通过索引来提高效率。
分组操作时，索引的使用也是满足最左前缀法则的。

3.5 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

优化方法：覆盖索引 + 子查询

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

3.6 count优化

3.6.1 概述

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。
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)

3.6.2 count用法

count用法	含义
count(主键)	InnoDB 引擎会遍历整张表，把每一行的主键id 值都取出来，返回给服务层。服务层拿到主键后，直接按行进行累加(主键不可能为null)
count(字段)	没有not null 约束 : InnoDB 引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，服务层判断是否为null，不为null，计数累加。有not null 约束：InnoDB 引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，直接按行进行累加。
count(数字)	InnoDB 引擎遍历整张表，但不取值。服务层对于返回的每一行，放一个数字“1” 进去，直接按行进行累加。
count(*)	InnoDB引擎并不会把全部字段取出来，而是专门做了优化，不取值，服务层直接按行进行累加。

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()。

3.7 update优化

-- name不存在索引，行锁会升级为表锁
update course set name = 'SpringBoot' where name = 'PHP' ;

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 。

3.8 总结

第4章视图/存储过程/触发器

4.1 视图

4.1.1介绍

视图是一种虚拟存在的表，视图只保存了查询的SQL逻辑，不保存查询结果

4.1.2 语法

语法

—— 1.创建
CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]

-- 2.查询
查看创建视图语句：SHOW CREATE VIEW 视图名称;
查看视图数据：SELECT * FROM 视图名称 ...... ;  与表操作相同

-- 3.修改
方式一：CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH[ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]
方式二：ALTER VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]

-- 4.删除
DROP VIEW [IF EXISTS] 视图名称 [,视图名称] ...

案例

-- 1.创建视图
create or replace view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10;

-- 2.查询视图
show create view stu_v_1;
select * from stu_v_1;
select * from stu_v_1 where id < 3;

-- 3.修改视图
create or replace view stu_v_1 as select id,name,no from student where id <= 10;
alter view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10;

-- 4.删除视图
drop view if exists stu_v_1;

插入更新数据

create or replace view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10 ;
select * from stu_v_1;
insert into stu_v_1 values(6,'Tom');
insert into stu_v_1 values(17,'Tom22');

-- id为6和17的数据都是可以成功插入的。 但是我们执行查询，查询出来的数据，却没有id为17的记录，但是这条数据确实是已经成功的插入到了基表中

4.1.3 检查选项

使用WITH CHECK OPTION子句创建视图时，MySQL会通过视图检查正在更改的每个行，mysql提供了两个选项： CASCADED 和 LOCAL，默认值为 CASCADED

CASCADED（级联）
- 若v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 cascaded，但是v1视图创建时未指定检查选项。则在执行检查时，不仅会检查v2，还会级联检查v2的关联视图v1。

LOCAL（本地）
- 若v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 local ，但是v1视图创建时未指定检查选项。则在执行检查时，知会检查v2，不会检查v2的关联视图v1

4.1.4 视图的更新

视图中的行与基础表中的行之间必须存在一对一的关系。如果视图包含以下任何一项，则该视图不可更新：

聚合函数或窗口函数（SUM()、 MIN()、 MAX()、 COUNT()等）
DISTINCT
GROUP BY
HAVING
UNION 或者 UNION ALL

4.1.5 视图作用

简单：视图不仅可以简化用户对数据的理解，也可以简化他们的操作。那些被经常使用的查询可以被定义为视图，从而使得用户不必为以后的操作每次指定全部的条件。
安全：数据库可以授权，但不能授权到数据库特定行和特定的列上。通过视图用户只能查询和修改他们所能见到的数据
数据独立：视图可帮助用户屏蔽真实表结构变化带来的影响。

4.16 案例

-- 1.为了保证数据库表的安全性，开发人员在操作tb_user表时，只能看到的用户的基本字段，屏蔽手机号和邮箱两个字段。
create view tb_user_view as select id,name,profession,age,gender,status,createtime from tb_user;
select * from tb_user_view;

-- 2.查询每个学生所选修的课程（三张表联查），这个功能在很多的业务中都有使用到，为了简化操作，定义一个视图。
create view tb_stu_course_view as select s.name student_name , s.no student_no , c.name course_name from student s, student_course sc , course c where s.id = sc.studentid and sc.courseid = c.id;
select * from tb_stu_course_view;

4.2 存储过程

4.2.1 介绍

存储过程是事先经过编译并存储在数据库中的一段 SQL 语句的集合，调用存储过程可以简化应用开发人员的很多工作，减少数据在数据库和应用服务器之间的传输，对于提高数据处理的效率是有好处的。

特点：

封装，复用
可以接收参数，也可以返回数据
减少网络交互，效率提升

4.2.2 基本语法

语法

-- 1.创建
CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ([ 参数列表 ])
BEGIN
	-- SQL语句
END ;

-- 2.调用
CALL 名称 ([ 参数 ]);

-- 3.查看
SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.ROUTINES WHERE ROUTINE_SCHEMA = 'xxx'; -- 查询指定数据库的存储过程及状态信息
SHOW CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ; -- 查询某个存储过程的定义

-- 4.删除
DROP PROCEDURE [ IF EXISTS ] 存储过程名称 ；

案例

-- 存储过程基本语法

-- 1.创建
create procedure p1()
begin
	select count(*) from student;
end;

-- 2.调用
call p1();

-- 3.查看
select * from information_schema.ROUTINES where ROUTINE_SCHEMA = 'itcast';
show create procedure p1;

-- 4.删除
drop procedure if exists p1;

在命令行中，执行创建存储过程的SQL时，需要通过关键字 delimiter 指定SQL语句的结束符（如delimiter $$）。

4.2.3 变量

MySQL中变量分为 系统变量、用户定义变量、局部变量三种

4.2.3.1 系统变量

系统变量是MySQL服务器提供，不是用户定义的，属于服务器层面。分为全局变量（GLOBAL）、会话变量（SESSION）

全局变量（GLOBAL）：全局变量针对于所有的会话。
会话变量（SESSION）：会话变量针对于单个会话，在另外一个会话窗口就不生效了

语法（如果不加范围，则默认SESSION）

-- 1.查看系统变量
SHOW [ SESSION | GLOBAL ] VARIABLES ; -- 查看所有系统变量
SHOW [ SESSION | GLOBAL ] VARIABLES LIKE '......'; -- 可以通过LIKE模糊匹配方式查找变量
SELECT @@[SESSION | GLOBAL] 系统变量名; -- 查看指定变量的值

-- 2.设置系统变量
SET [ SESSION | GLOBAL ] 系统变量名 = 值 ;
SET @@[SESSION | GLOBAL]系统变量名 = 值 ;

案例

-- 查看系统变量
show session variables ;
show session variables like 'auto%';
show global variables like 'auto%';
select @@global.autocommit;
select @@session.autocommit;

-- 设置系统变量
set session autocommit = 1;
insert into course(id, name) VALUES (6, 'ES');
set global autocommit = 0;
select @@global.autocommit;

4.2.3.2 用户定义变量

用户变量不用提前声明，在用的时候直接用 “@变量名” 使用就可以。其作用域为当前连接

语法

-- 1.赋值
SET @var_name = expr [, @var_name = expr] ... ;
SET @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;  -- 推荐使用:= 用于区分逻辑运算符=
SELECT @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;
SELECT 字段名 INTO @var_name FROM 表名;

-- 2.使用
SELECT @var_name ;

案例

-- 1.赋值
set @myname = 'itcast';
set @myage := 10;
set @mygender := '男',@myhobby := 'java';
select @mycolor := 'red';
select count(*) into @mycount from tb_user;

-- 2.使用
select @myname,@myage,@mygender,@myhobby;
select @mycolor , @mycount;

用户定义的变量无需对其进行声明或初始化，只不过获取到的值为NULL。

4.2.3.3 局部变量

局部变量的范围是在其内声明的BEGIN … END块，可用作存储过程内的局部变量和输入参数

语法

-- 1.声明
DECLARE 变量名 变量类型 [DEFAULT ... ] ;

-- 2.赋值
SET 变量名 = 值 ;
SET 变量名 := 值 ;
SELECT 字段名 INTO 变量名 FROM 表名 ... ;

案例

-- 声明局部变量 - declare
-- 赋值
create procedure p2()
begin
    declare stu_count int default 0;
    select count(*) into stu_count from student;
    select stu_count;
end;
call p2();

4.2.4 if

语法

IF 条件1 THEN
	.....
ELSEIF 条件2 THEN -- 可选
	.....
ELSE -- 可选
	.....
END IF;

案例

-- 根据定义的分数score变量，判定当前分数对应的分数等级
create procedure p3()
begin
    declare score int default 58;
    declare result varchar(10);
    if score >= 85 then
    	set result := '优秀';
    elseif score >= 60 then
    	set result := '及格';
    else
    	set result := '不及格';
    end if;
    select result;
end;
call p3();

4.2.5 参数

类型

类型	含义	备注
IN	该类参数作为输入，也就是需要调用时传入值	默认
OUT	该类参数作为输出，也就是该参数可以作为返回值
INOUT	既可以作为输入参数，也可以作为输出参数

语法

CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ([ IN/OUT/INOUT 参数名 参数类型 ])
BEGIN
	-- SQL语句
END ;

案例

-- 1.根据传入参数score，判定当前分数对应的分数等级，并返回
create procedure p4(in score int, out result varchar(10))
begin
    if score >= 85 then
    	set result := '优秀';
    elseif score >= 60 then
		set result := '及格';
	else
		set result := '不及格';
	end if;
end;
-- 定义用户变量 @result来接收返回的数据, 用户变量可以不用声明
call p4(18, @result);
select @result;

-- 2.将传入的200分制的分数，进行换算，换算成百分制，然后返回
create procedure p5(inout score double)
begin
	set score := score * 0.5;
end;
set @score = 198;
call p5(@score);
select @score;

4.2.6 case

语法

-- 语法一： 当case_value的值为 when_value1时，执行statement_list1，当值为 when_value2时，执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASE case_value
    WHEN when_value1 THEN statement_list1
    [ WHEN when_value2 THEN statement_list2] ...
    [ ELSE statement_list ]
END CASE;

-- 语法二： 当条件search_condition1成立时，执行statement_list1，当条件search_condition2成立时，执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASE
    WHEN search_condition1 THEN statement_list1
    [WHEN search_condition2 THEN statement_list2] ...
    [ELSE statement_list]
END CASE;

案例

-- 根据传入的月份，判定月份所属的季节（要求采用case结构）
create procedure p6(in month int)
begin
    declare result varchar(10);
    case
        when month >= 1 and month <= 3 then
        	set result := '第一季度';
        when month >= 4 and month <= 6 then
        	set result := '第二季度';
        when month >= 7 and month <= 9 then
        	set result := '第三季度';
        when month >= 10 and month <= 12 then
        	set result := '第四季度';
        else
        	set result := '非法参数';
        end case ;
	select concat('您输入的月份为: ',month, ', 所属的季度为: ',result);
end;
call p6(16);

如果判定条件有多个，多个条件之间，可以使用 and 或 or 进行连接

4.2.7 循环——while

语法

-- 先判定条件，如果条件为true，则执行逻辑，否则，不执行逻辑
WHILE 条件 DO
	SQL逻辑...
END WHILE;

案例

-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行减1 , 如果n减到0, 则退出循环
create procedure p7(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    while n>0 do
    	set total := total + n;
    	set n := n - 1;
    end while;
    select total;
end;
call p7(100);

4.2.8 循环——repeat

语法

-- 先执行一次逻辑，然后判定UNTIL条件是否满足，如果满足，则退出。如果不满足，则继续下一次循环
REPEAT
	SQL逻辑...
	UNTIL 条件
END REPEAT;

案例

-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环
create procedure p8(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    repeat
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
        until n <= 0  -- 注意没有分号！！！
    end repeat;
    select total;
end;
call p8(10);
call p8(100);

4.2.9 循环——loop

LOOP 实现简单的循环，如果不在SQL逻辑中增加退出循环的条件，可以用其来实现简单的死循环，配合一下两个语句使用：

LEAVE ：配合循环使用，退出循环（相当于break）。
ITERATE：必须用在循环中，作用是跳过当前循环剩下的语句，直接进入下一次循环（相当于continue）。

语法

-- label 指的是我们所自定义的标记
[begin_label:] LOOP
	SQL逻辑...
END LOOP [end_label

LEAVE label; -- 退出指定标记的循环体
ITERATE label; -- 直接进入下一次循环

案例

-- 案例一：计算从1累加到n的值，n为传入的参数值
-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环 ----> leave xx
create procedure p9(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    sum:loop
        if n<=0 then
        	leave sum;
        end if;
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
    end loop sum;
    select total;
end;
call p9(100);

-- 案例二：计算从1到n之间的偶数累加的值，n为传入的参数值。
-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环 ----> leave xx
-- C. 如果当次累加的数据是奇数, 则直接进入下一次循环. --------> iterate xx
create procedure p10(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    sum:loop
        if n<=0 then
        	leave sum;
        end if;
        if n%2 = 1 then
        	set n := n - 1;
        	iterate sum;
        end if;
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
    end loop sum;
    select total;
end;
call p10(100);

4.2.10 游标

游标（CURSOR）是用来存储查询结果集的数据类型 , 在存储过程和函数中可以使用游标对结果集进行循环的处理

语法

-- 1.声明游标
DECLARE 游标名称 CURSOR FOR 查询语句 ;

-- 2.打开游标
OPEN 游标名称 ;

-- 3.获取游标
FETCH 游标名称 INTO 变量 [, 变量 ] ;

-- 4.关闭游标
CLOSE 游标名称 ;

案例

-- 根据传入的参数uage，来查询用户表tb_user中，所有的用户年龄小于等于uage的用户姓名（name）和专业（profession），并将用户的姓名和专业插入到所创建的一张新表(id,name,profession)中
-- 逻辑:
-- A. 声明游标, 存储查询结果集
-- B. 准备: 创建表结构
-- C. 开启游标
-- D. 获取游标中的记录
-- E. 插入数据到新表中
-- F. 关闭游标
create procedure p11(in uage int)
begin
	-- 注意：先声明uname和upro再声明u_curor！！！
    declare uname varchar(100);
    declare upro varchar(100);
    declare u_cursor cursor for select name,profession from tb_user where age <= uage;
    
    drop table if exists tb_user_pro;
    create table if not exists tb_user_pro(
        id int primary key auto_increment,
        name varchar(100),
        profession varchar(100)
    );
    
    open u_cursor;
    while true do
        fetch u_cursor into uname,upro;
        insert into tb_user_pro values (null, uname, upro);
    end while;
    close u_cursor;
end;
call p11(30);  -- 注意在存储过程中定义的表结构会添加到表的列表中

最终在调用的过程中，会报错，是因为上面的while循环中，并没有退出条件（while true），需要通过条件处理程序 Handler 解决

4.2.11 条件处理程序

条件处理程序（Handler）可以用来定义在流程控制结构执行过程中遇到问题时相应的处理步骤。

语法

DECLARE handler_action HANDLER FOR condition_value [, condition_value] ... statement ;

handler_action 的取值：
    CONTINUE: 继续执行当前程序
    EXIT: 终止执行当前程序
condition_value 的取值：
    SQLSTATE sqlstate_value: 状态码，如 02000
    SQLWARNING: 所有以01开头的SQLSTATE代码的简写
    NOT FOUND: 所有以02开头的SQLSTATE代码的简写
    SQLEXCEPTION: 所有没有被SQLWARNING 或 NOT FOUND捕获的SQLSTATE代码的简写
    
    错误状态码官方文档
    https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/declare-handler.html
	https://dev.mysql.com/doc/mysql-errors/8.0/en/server-error-reference.html

案例

-- 根据传入的参数uage，来查询用户表tb_user中，所有的用户年龄小于等于uage的用户姓名（name）和专业（profession），并将用户的姓名和专业插入到所创建的一张新表(id,name,profession)中
-- 逻辑:
-- A. 声明游标, 存储查询结果集
-- B. 准备: 创建表结构
-- C. 开启游标
-- D. 获取游标中的记录
-- E. 插入数据到新表中
-- F. 关闭游标
create procedure p11(in uage int)
begin
	-- 注意：先声明uname和upro再声明u_curor！！！
    declare uname varchar(100);
    declare upro varchar(100);
    declare u_cursor cursor for select name,profession from tb_user where age <= uage;
    -- 声明条件处理程序 ： 当SQL语句执行抛出的状态码为02000时，将关闭游标u_cursor，并退出
	declare exit handler for SQLSTATE '02000' close u_cursor;
	-- 或者声明条件处理程序 ： 当SQL语句执行抛出的状态码为02开头时，将关闭游标u_cursor，并退出
	-- declare exit handler for not found close u_cursor;
    
    drop table if exists tb_user_pro;
    create table if not exists tb_user_pro(
        id int primary key auto_increment,
        name varchar(100),
        profession varchar(100)
    );
    
    open u_cursor;
    while true do
        fetch u_cursor into uname,upro;
        insert into tb_user_pro values (null, uname, upro);
    end while;
    close u_cursor;
end;
call p11(30);  -- 注意在存储过程中定义的表结构会添加到表的列表中

4.3 存储函数

存储函数是有返回值的存储过程，存储函数的参数只能是IN类型的

语法

CREATE FUNCTION 存储函数名称 ([ 参数列表 ])
RETURNS type [characteristic ...]
BEGIN
    -- SQL语句
    RETURN ...;
END ;

characteristic说明：
	DETERMINISTIC：相同的输入参数总是产生相同的结果
	NO SQL ：不包含 SQL 语句。
	READS SQL DATA：包含读取数据的语句，但不包含写入数据的语句。

案例

-- 计算从1累加到n的值，n为传入的参数值
create function fun1(n int)
returns int deterministic
begin
    declare total int default 0;
    while n>0 do
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
    end while;
    return total;
end;
select fun1(50);

-- 在mysql8.0版本中binlog默认是开启的，一旦开启了，mysql就要求在定义存储过程时，需要指定characteristic特性，否则就会报错

4.4 触发器

4.4.1 介绍

触发器是与表有关的数据库对象，指在insert/update/delete之前(BEFORE)或之后(AFTER)，触发并执行触发器中定义的SQL语句集合。触发器的这种特性可以协助应用在数据库端确保数据的完整性, 日志记录 , 数据校验等操作。

使用别名OLD和NEW来引用触发器中发生变化的内容，触发器只支持行级触发，不支持语句级触发。

触发器类型	NEW 和 OLD
INSERT 型触发器	NEW 表示将要或者已经新增的数据
UPDATE 型触发器	OLD 表示修改之前的数据 , NEW 表示将要或已经修改后的数据
DELETE 型触发器	OLD 表示将要或者已经删除的数据

4.4.2 语法

-- 1.创建
CREATE TRIGGER trigger_name
BEFORE/AFTER INSERT/UPDATE/DELETE
ON tbl_name FOR EACH ROW -- 行级触发器
BEGIN
	trigger_stmt ;
END;

-- 2.查看
SHOW TRIGGERS ;

-- 3.删除
DROP TRIGGER [schema_name.]trigger_name ; -- 如果没有指定 schema_name，默认为当前数据库 。

4.4.3 案例

-- 需求：通过触发器记录 tb_user 表的数据变更日志，将变更日志插入到日志表user_logs中, 包含增加，修改，删除 

-- 1.准备工作 : 日志表 user_logs
create table user_logs(
    id int(11) not null auto_increment,
    operation varchar(20) not null comment '操作类型, insert/update/delete',
    operate_time datetime not null comment '操作时间',
    operate_id int(11) not null comment '操作的ID',
    operate_params varchar(500) comment '操作参数',
    primary key(`id`)
)engine=innodb default charset=utf8;


-- 2.插入触发器
create trigger tb_user_insert_trigger
	after insert on tb_user for each row
begin
	insert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params) VALUES (null, 'insert', now(), new.id, concat('插入的数据内容为: id=',new.id,',name=',new.name, ', phone=', NEW.phone, ', email=', NEW.email, ', profession=', NEW.profession));
end;

-- 3.修改数据触发器
create trigger tb_user_update_trigger
	after update on tb_user for each row
begin
	insert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params) VALUES (null, 'update', now(), new.id, concat('更新之前的数据: id=',old.id,',name=',old.name, ', phone=', old.phone, ', email=', old.email, ', profession=', old.profession, ' | 更新之后的数据: id=',new.id,',name=',new.name, ', phone=', NEW.phone, ', email=', NEW.email, ', profession=', NEW.profession));
end;

-- 4.删除数据触发器
create trigger tb_user_delete_trigger
	after delete on tb_user for each row
begin
	insert into user_logs(id, operation, operate_time, operate_id, operate_params) VALUES (null, 'delete', now(), old.id, concat('删除之前的数据: id=',old.id,',name=',old.name, ', phone=', old.phone, ', email=', old.email, ', profession=', old.profession));
end;



-- 查看
show triggers ;
-- 1.插入数据到tb_user
insert into tb_user(id, name, phone, email, profession, age, gender, status, createtime) VALUES (26,'三皇子','18809091212','erhuangzi@163.com','软件工 程',23,'1','1',now());
-- 2.更新
update tb_user set profession = '会计' where id = 23;
update tb_user set profession = '会计' where id <= 5;
-- 3.删除数据
delete from tb_user where id = 26;

4.5 总结

第5章锁

5.1 概述

锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制。

如何保证数据并发访问的一致性、有效性是所有数据库必须解决的一个问题，锁冲突也是影响数据库并发访问性能的一个重要因素

MySQL中的锁，按照锁的粒度分，分为以下三类：

全局锁：锁定数据库中的所有表。
表级锁：每次操作锁住整张表。
行级锁：每次操作锁住对应的行数据。

5.2 全局锁

5.2.1 介绍

全局锁就是对整个数据库实例加锁，加锁后整个实例就处于只读状态，后续的DML的写语句，DDL语句，已经更新操作的事务提交语句都将被阻塞

其典型的使用场景是做全库的逻辑备份

5.2.2 语法

-- 1.加全局锁
flush tables with read lock ;

-- 2.数据备份（该命令在操作系统命令行执行，而非mysql命令行）
mysqldump -uroot –p1234 itcast > itcast.sql

-- 3.释放锁
unlock tables ;

5.2.3 特点

数据库中加全局锁，是一个比较重的操作，存在以下问题：
- 如果在主库上备份，那么在备份期间都不能执行更新，业务基本上就得停摆。
- 如果在从库上备份，那么在备份期间从库不能执行主库同步过来的二进制日志（binlog），会导
  
  致主从延迟。
在InnoDB引擎中，我们可以在备份时加上参数 --single-transaction 参数来完成不加锁一致性数据备份

mysqldump --single-transaction -uroot –p123456 itcast > itcast.sql

5.3 表级锁

5.3.1 介绍

表级锁，每次操作锁住整张表。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。应用在MyISAM、InnoDB、BDB等存储引擎中

对于表级锁，主要分为以下三类：

表锁
元数据锁（meta data lock，MDL）
意向锁

5.3.2 表锁

需要显示添加

表共享读锁（read lock）

表独占写锁（write lock）

读锁不会阻塞其他客户端的读，但是会阻塞写。写锁既会阻塞其他客户端的读，又会阻塞其他客户端的写（抓住关键字共享读、独占写）

5.3.3 元数据锁

meta data lock , 元数据锁，简写MDL。
MDL加锁过程是系统自动控制，无需显式使用，在访问一张表的时候会自动加上。MDL锁主要作用是维护表元数据的数据一致性，在表上有活动事务的时候，不可以对元数据进行写入操作。为了避免DML与DDL冲突，保证读写的正确性。
这里的元数据，大家可以简单理解为就是一张表的表结构。也就是说，某一张表涉及到未提交的事务时，是不能够修改这张表的表结构的

不同sql语句使用的元数据锁（自动添加，无需显示添加）

对应SQL	锁类型	说明
lock tables xxx read / write	SHARED_READ_ONLY / SHARED_NO_READ_WRITE
select 、select … lock in share mode	SHARED_READ	与SHARED_READ、 SHARED_WRITE兼容，与 EXCLUSIVE互斥
insert 、update、 delete、select … for update	SHARED_WRITE	与SHARED_READ、 SHARED_WRITE兼容，与 EXCLUSIVE互斥
alter table …	EXCLUSIVE	与其他的MDL都互斥

SHARED_READ和SHARED_WRITE兼容，与EXCLUSIVE不兼容

查看数据库中的元数据锁的情况

-- 查看数据库中的元数据锁的情况
select object_type,object_schema,object_name,lock_type,lock_duration fromperformance_schema.metadata_locks ;

5.3.4 意向锁

介绍

为了避免DML在执行时，加的行锁与表锁的冲突，在InnoDB中引入了意向锁，使得表锁不用检查每行数据是否加锁，使用意向锁来减少表锁的检查

分类

意向共享锁(IS): 由语句select ... lock in share mode添加。 与表锁共享锁(read)兼容，与表锁排他锁(write)互斥。
意向排他锁(IX): 由insert、update、delete、select…for update添加。与表锁共享锁(read)及排他锁(write)都互斥，意向锁之间不会互斥。

-- 查看意向锁及行锁的加锁情况：
select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

一旦事务提交了，意向共享锁、意向排他锁，都会自动释放。

意向共享锁与表读锁是兼容的

意向排他锁与表读锁、写锁都是互斥的

5.4 行级锁

5.4.1 介绍

介绍

行级锁，每次操作锁住对应的行数据。锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。应用在InnoDB存储引擎中
InnoDB的数据是基于索引组织的，行锁是通过对索引上的**索引项加锁来实现（b+树，聚集索引中的叶子结点存放的是每一行的数据）**的，而不是对记录加的锁。

分类
1. 行锁（Record Lock）：锁定单个行记录的锁，防止其他事务对此行进行update和delete。在RC、RR隔离级别下都支持。
1. 间隙锁（Gap Lock）：锁定索引记录间隙（不含该记录），确保索引记录间隙不变，防止其他事务在这个间隙进行insert，产生幻读。在RR隔离级别下都支持
1. 临键锁（Next-Key Lock）：行锁和间隙锁组合，同时锁住数据，并锁住数据前面的间隙Gap，在RR隔离级别下支持。

5.4.2 行锁

分类

共享锁（S）：允许一个事务去读一行，阻止其他事务获得相同数据集的排它锁。
排他锁（X）：允许获取排他锁的事务更新数据，阻止其他事务获得相同数据集的共享锁和排他锁。

常见语句

SQL	行锁类型	说明
INSERT …	排他锁	自动加锁
UPDATE …	排他锁	自动加锁
DELETE …	排他锁	自动加锁
SELECT（正常）	不加任何锁
SELECT … LOCK IN SHARE MODE	共享锁	需要手动在SELECT之后加LOCK IN SHARE MODE
SELECT … FOR UPDATE	排他锁	需要手动在SELECT之后加FOR UPDATE

特点

默认情况下，InnoDB在RR事务隔离级别运行，InnoDB使用临键锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读

针对唯一索引进行检索时，对已存在的记录进行等值匹配时，将会自动优化为行锁。
InnoDB的行锁是针对于索引加的锁，不通过索引条件检索数据，那么InnoDB将对表中的所有记录加锁，就会升级为表锁。

-- 查看意向锁及行锁的加锁情况：
select object_schema,object_name,index_name,lock_type,lock_mode,lock_data from performance_schema.data_locks;

案例

普通的select语句，执行时，不会加锁

select…lock in share mode，加共享锁，共享锁与共享锁之间兼容，共享锁与排他锁之间互斥。

排它锁与排他锁之间互斥

无索引行锁升级为表锁

5.4.3 间隙锁&临键锁

介绍

默认情况下，InnoDB在RR事务隔离级别运行，InnoDB使用临键锁进行搜索和索引扫描，以防止幻读。

索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁 。
索引上的等值查询（非唯一普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，退化为间隙锁。
索引上的范围查询（唯一索引），会访问到不满足条件的第一个值为止。

案例

索引上的等值查询（唯一索引），给不存在的记录加锁时, 优化为间隙锁

索引上的等值查询（非唯一普通索引），向右遍历时最后一个值不满足查询需求时，退化为间隙锁。

索引上的范围查询（唯一索引），会访问到不满足条件的第一个值为止。

[19]、(19,25]、(25,+∞] ，所以数据库数据在加锁是，就是将19加了行锁，25的临键锁（包含25及25之前的间隙），正无穷的临
键锁（正无穷及之前的间隙）。

5.5 总结

第6章 InnoDB引擎

6.1 逻辑存储结构

6.2 架构

6.2.1 概述

MySQL5.5 版本开始，默认使用InnoDB存储引擎，它擅长事务处理，具有崩溃恢复特性，在日常开发中使用非常广泛。下面是InnoDB架构图，左侧为内存结构，右侧为磁盘结构。

6.2.2 内存结构

缓冲池

更改缓冲区

自适应哈希索引

日志缓冲区

6.2.3 磁盘结构

磁盘包括系统表空间、独立表空间、通用表空间、撤销表空间、临时表空间、双写缓冲区、重做日志

6.2.4 后台线程

在InnoDB的后台线程中，分为4类，分别是：Master Thread 、IO Thread、Purge Thread、Page Cleaner Thread。

架构：内存中所更新的数据通过一组后台线程移动磁盘中。

6.3 事务原理

6.3.1 事务基础

事务是一组操作的集合，它是一个不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败
事务特性
- 原子性（Atomicity）：事务是不可分割的最小操作单元，要么全部成功，要么全部失败。
- 一致性（Consistency）：事务完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。
- 隔离性（Isolation）：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行。
- 持久性（Durability）：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的。
原子性、一致性、持久化，实际上是由InnoDB中的redo log日志和undo log日志来保证，而持久性是通过数据库的锁，加上多版本并发控制（MVCC）来保证的。

6.3.2 redo log

重做日志，记录的是事务提交时数据页的物理修改，是用来实现事务的持久性
重做日志由重做日志缓冲（redo log buffer）以及重做日志文件（redo log file）,前者是在内存中，后者在磁盘中。当事务提交之后会把所有修改信息都存到该日志文件中, 用于在刷新脏页到磁盘,发生错误时, 进行数据恢复使用。

原理

有了redolog之后，当对缓冲区的数据进行增删改之后，会首先将操作的数据页的变化，记录在redo log buffer中。在事务提交时，会将redo log buffer中的数据刷新到redo log磁盘文件中。过一段时间之后，如果刷新缓冲区的脏页到磁盘时，发生错误，此时就可以借助于redo log进行数据恢复，这样就保证了事务的持久性。而如果脏页成功刷新到磁盘或者涉及到的数据已经落盘，此时redolog就没有作用了，就可以删除了，所以存在的两个redolog文件是循环写的。
为什么每一次提交事务，要刷新redo log 到磁盘中呢，而不是直接将buffer pool中的脏页刷新到磁盘呢

因为在业务操作中，我们操作数据一般都是随机读写磁盘的，而不是顺序读写磁盘。而redo log在往磁盘文件中写入数据，由于是日志文件，所以都是顺序写的。顺序写的效率，要远大于随机写。这种先写日志的方式，称之为 WAL（Write-Ahead Logging）

6.3.3 undo log

回滚日志，用于记录数据被修改前的信息
作用包含两个：提供回滚（保证事务的原子性）和MVCC（多版本并发控制）

undo log和redo log记录物理日志不一样，它是逻辑日志。可以认为当delete一条记录时，undo log中会记录一条对应的insert记录，反之亦然，当update一条记录时，它记录一条对应相反的update记录。当执行回滚（rollback）时，就可以从undo log中的逻辑记录读取到相应的内容并进行回滚
销毁和存储
- Undo log销毁：undo log在事务执行时产生，事务提交时，并不会立即删除undo log，因为这些日志可能还用于MVCC。
- Undo log存储：undo log采用段的方式进行管理和记录，存放在前面介绍的 rollback segment回滚段中，内部包含1024个undo log segment。

6.4 MVCC

6.4.1 基本概念

当前读
读取的是记录的最新版本，读取时还要保证其他并发事务不能修改当前记录，会对读取的记录进行加锁。对于我们日常的操作，如：select … lock in share mode（共享锁），select …for update、update、insert、delete（排他锁）都是一种当前读。

快照读

简单的select（不加锁）就是快照读，快照读读取的是记录数据的可见版本，有可能是历史数据，不加锁，是非阻塞读。
- Read Committed：每次select，都生成一个快照读。
- Repeatable Read：开启事务后第一个select语句才是快照读的地方。
- Serializable：快照读会退化为当前读

MVCC
全称 Multi-Version Concurrency Control，多版本并发控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突，快照读为MySQL实现MVCC提供了一个非阻塞读功能。MVCC的具体实现，还需要依赖于数据库记录中的三个隐式字段、undo log日志、readView

6.4.2 隐藏字段

当创建了上面的这张表，我们在查看表结构的时候，就可以显式的看到这三个字段。实际上除了这三个字段以外，InnoDB还会自动的给我们添加三个隐藏字段及其含义分别是

隐藏字段	含义
DB_TRX_ID	最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID。
DB_ROLL_PTR	回滚指针，指向这条记录的上一个版本，用于配合undo log，指向上一个版本。
DB_ROW_ID	隐藏主键，如果表结构没有指定主键，将会生成该隐藏字段。如果有，则不会添加该字段

进入服务器中的 /var/lib/mysql/itcast/ , 查看stu的表结构信息, 通过如下指令: ibd2sdi stu.ibd ，查看到的表结构信息中，有一栏columns，在其中我们会看到处理我们建表时指定的字段以外，还有额外的两个字段分别是：DB_TRX_ID 、 DB_ROLL_PTR ，因为该表有主键，所以没有DB_ROW_ID隐藏字段

6.4.3 undo log

回滚日志，在insert、update、delete的时候产生的便于数据回滚的日志。

当insert的时候，产生的undo log日志只在回滚时需要，在事务提交后，可被立即删除。而update、delete的时候，产生的undo log日志不仅在回滚时需要，在快照读时也需要，不会立即被删除。

–版本链介绍–

原始表

DB_TRX_ID : 代表最近修改事务ID，记录插入这条记录或最后一次修改该记录的事务ID，是自增的。
DB_ROLL_PTR ：由于这条数据是才插入的，没有被更新过，所以该字段值为null。

版本链

不同事务或相同事务对同一条记录进行修改，会导致该记录的undolog生成一条记录版本链表，链表的头部是最新的旧记录，链表尾部是最早的旧记录。

6.4.4 readview

ReadView（读视图）是快照读SQL执行时MVCC提取数据的依据，记录并维护系统当前活跃的事务（未提交的）id。ReadView中包含了四个核心字段：

字段	含义
m_ids	当前活跃的事务ID集合
min_trx_id	最小活跃事务ID
max_trx_id	预分配事务ID，当前最大事务ID+1（因为事务ID是自增的）
creator_trx_id	ReadView创建者的事务ID

规则（trx_id 代表当前undolog版本链对应事务ID ）

条件	是否可以访问	说明
trx_id == creator_trx_id	可以访问该版本	成立，说明数据是当前这个事务更改的。
trx_id < min_trx_id	可以访问该版本	成立，说明数据已经提交了。
trx_id > max_trx_id	不可以访问该版本	成立，说明该事务是在 ReadView生成后才开启。
min_trx_id <= trx_id <= max_trx_id	如果trx_id不在m_ids中，是可以访问该版本的	成立，说明数据已经提交。

不同的隔离级别，生成ReadView的时机不同：
- READ COMMITTED ：在事务中每一次执行快照读时生成ReadView。
- REPEATABLE READ：仅在事务中第一次执行快照读时生成ReadView，后续复用该ReadView。

6.4.5 原理分析

RC隔离级别

RR隔离级别

原理

6.5 总结

第7章 MySQL管理

7.1 系统数据库

Mysql数据库安装完成后，自带了一下四个数据库，具体作用如下：

数据库	含义
mysql	存储MySQL服务器正常运行所需要的各种信息（时区、主从、用户、权限等）
information_schema	提供了访问数据库元数据的各种表和视图，包含数据库、表、字段类型及访问权限等
performance_schema	为MySQL服务器运行时状态提供了一个底层监控功能，主要用于收集数据库服务器性能参数
sys	包含了一系列方便 DBA 和开发人员利用 performance_schema 性能数据库进行性能调优和诊断的视图

7.2 常用工具

7.2.1 mysql

该mysql不是指mysql服务，而是指mysql的客户端工具

语法

语法 ：
	mysql [options] [database]
选项 ：
    -u, --user=name #指定用户名
    -p, --password[=name] #指定密码
    -h, --host=name #指定服务器IP或域名
    -P, --port=port #指定连接端口
    -e, --execute=name #执行SQL语句并退出

案例

-- 其中db01是数据库名
mysql -uroot –p123456 db01 -e "select * from stu";

7.2.2 mysqladmin

mysqladmin 是一个执行管理操作的客户端程序。可以用它来检查服务器的配置和当前状态、创建并删除数据库等。

通过帮助文档查看选项：
mysqladmin --help

语法

语法:
	mysqladmin [options] command ...
选项:
    -u, --user=name #指定用户名
    -p, --password[=name] #指定密码
    -h, --host=name #指定服务器IP或域名
    -P, --port=port #指定连接端口

案例

mysqladmin -uroot –p1234 drop 'test01';  -- 删除数据库
mysqladmin -uroot –p1234 version;  -- 查看mysql版本

7.2.3 mysqlbinlog

由于服务器生成的二进制日志文件以二进制格式保存，所以如果想要检查这些文本的文本格式，就会使用到mysqlbinlog 日志管理工具

语法 ：
	mysqlbinlog [options] log-files1 log-files2 ...
选项 ：
    -d, --database=name 指定数据库名称，只列出指定的数据库相关操作。
    -o, --offset=# 忽略掉日志中的前n行命令。
    -r,--result-file=name 将输出的文本格式日志输出到指定文件。
    -s, --short-form 显示简单格式， 省略掉一些信息。
    --start-datatime=date1 --stop-datetime=date2 指定日期间隔内的所有日志。
    --start-position=pos1 --stop-position=pos2 指定位置间隔内的所有日志。

7.2.4 mysqlshow

mysqlshow 客户端对象查找工具，用来很快地查找存在哪些数据库、数据库中的表、表中的列或者索引。

语法

语法 ：
	mysqlshow [options] [db_name [table_name [col_name]]]
选项 ：
    --count 显示数据库及表的统计信息（数据库，表 均可以不指定）
    -i 显示指定数据库或者指定表的状态信息

案例

#查询test库中每个表中的字段书，及行数
mysqlshow -uroot -p2143 test --count
#查询test库中book表的详细情况
mysqlshow -uroot -p2143 test book --count

7.2.5 mysqldump

mysqldump 客户端工具用来备份数据库或在不同数据库之间进行数据迁移。备份内容包含创建表，及插入表的SQL语句

语法

语法 ：
    mysqldump [options] db_name [tables]
    mysqldump [options] --database/-B db1 [db2 db3...]
    mysqldump [options] --all-databases/-A
连接选项 ：
    -u, --user=name 指定用户名
    -p, --password[=name] 指定密码
    -h, --host=name 指定服务器ip或域名
    -P, --port=# 指定连接端口
输出选项：
    --add-drop-database 在每个数据库创建语句前加上 drop database 语句
    --add-drop-table 在每个表创建语句前加上 drop table 语句 , 默认开启 ; 不开启 (--skip-add-drop-table)
    -n, --no-create-db 不包含数据库的创建语句
    -t, --no-create-info 不包含数据表的创建语句
    -d --no-data 不包含数据
    -T, --tab=name 自动生成两个文件：一个.sql文件，创建表结构的语句；一个.txt文件，数据文件

案例

-- 1.备份db01数据库
mysqldump -uroot -p1234 db01 > db01.sql

-- 备份出来的数据包含：
    -- 删除表的语句
    -- 创建表的语句
    -- 数据插入语句

-- 2.备份db01数据库中的表数据，不备份表结构(-t)
mysqldump -uroot -p1234 -t db01 > db01.sql

-- 3.将db01数据库的表的表结构与数据分开备份(-T)
mysqldump -uroot -p1234 -T /root db01 score

7.2.6 mysqlimport/source

mysqlimport 是客户端数据导入工具，用来导入mysqldump 加 -T 参数后导出的文本文件。

-- 语法 ：
	-- mysqlimport [options] db_name textfile1 [textfile2...]
-- 示例 ：
	mysqlimport -uroot -p2143 test /tmp/city.txt

如果需要导入sql文件,可以使用mysql中的source 指令

语法 ：source /root/xxxxx.sql

MySQL——进阶

第1章 存储引擎