python 全栈开发,Day65(索引)
索引
一、索引的介绍
数据库中专门用于帮助用户快速查找数据的一种数据结构。类似于字典中的目录,查找字典内容时可以根据目录查找到数据的存放位置吗,然后直接获取。
二 、索引的作用
约束和加速查找
三、常见的几种索引:
单列:普通索引,唯一索引,主键索引
多列:联合索引(多列),比如:联合主键索引、联合唯一索引、联合普通索引
联合索引,也称之为组合索引。
总结:
单列:
唯一索引:
加速查找 + unique(约束)可以为空
普通索引:
仅有一个功能:加速查找
create index ix_name on userinfo(name); 主键索引:
加速查找+约束(不为空)
多列:
组合索引
主键索引比普通索引快
无索引和有索引的区别以及建立索引的目的
无索引: 从前往后一条一条查询
有索引:创建索引的本质,就是创建额外的文件(某种格式存储,查询的时候,先去格外的文件找,定好位置,然后再去原始表中直接查询。但是创建索引越多,会对硬盘也是有损耗。
建立索引的目的:
a.额外的文件保存特殊的数据结构
b.查询快,但是插入更新删除依然慢
c.创建索引之后,必须命中索引才能有效
索引的种类
hash索引和BTree索引
(1)hash类型的索引:查询单条快,范围查询慢
(2)btree类型的索引:b+树,层数越多,数据量指数级增长(我们就用它,因为innodb默认支持它)
总结:
Hash索引
优点:单条数据查询速度要快
缺点: > < like 查询速度不一定快,因为hash索引生成hash值的是无序的,所以不能使用排序 BTREE索引
innodb引擎 默认是Btree索引,这个是根据二分查找查询
3.1 普通索引
作用:仅有一个加速查找
创建表+普通索引
create table userinfo(
nid int not null auto_increment primary key,
name varchar(32) not null,
email varchar(64) not null,
index ix_name(name)
);
普通索引
create index 索引的名字 on 表名(列名)
删除索引
drop index 索引的名字 on 表名
查看索引
show index from 表名
3.2 唯一索引
唯一索引有两个功能:加速查找和唯一约束(可含null)
创建表+唯一索引
create table userinfo(
id int not null auto_increment primary key,
name varchar(32) not null,
email varchar(64) not null,
unique index ix_name(name)
);
唯一索引
create unique index 索引名 on 表名(列名)
删除唯一索引
drop unique index 索引名 on 表名
3.3 主键索引
主键索引有两个功能: 加速查找和唯一约束(不含null)
创建表+主键索引
create table userinfo(
id int not null auto_increment primary key,
name varchar(32) not null,
email varchar(64) not null,
unique index ix_name(name)
);
或者
create table userinfo(
id int not null auto_increment,
name varchar(32) not null,
email varchar(64) not null,
primary key(id),
unique index ix_name(name)
);
主键索引
alter table 表名 add primary key(列名);
删除主键索引
alter table 表名 drop primary key;
alter table 表名 modify 列名 int, drop primary key;
3.4 组合索引
组合索引是将n个列组合成一个索引
其应用场景为:频繁的同时使用n列来进行查询,如:where name = 'alex' and email = 'alex@qq.com'。
create index 索引名 on 表名(列名1,列名2);
四、索引名词
#覆盖索引:在索引文件中直接获取数据
例如:
select name from userinfo where name = 'alex50000'; #索引合并:把多个单列索引合并成使用
例如:
select * from userinfo where name = 'alex13131' and id = 13131;
直接用索引字段查询,这种行为叫做覆盖索引
组合索引查询速度 > 索引合并查询速度
覆盖索引和索引合并,面试会问道。
五、正确使用索引的情况
数据库表中添加索引后确实会让查询速度起飞,但前提必须是正确的使用索引来查询,如果以错误的方式使用,则即使建立索引也会不奏效。
使用索引,我们必须知道:
(1)创建索引
(2)命中索引
(3)正确使用索引
准备300w条数据:
#1. 准备表
create table userinfo(
id int,
name varchar(20),
gender char(6),
email varchar(50)
); #2. 创建存储过程,实现批量插入300万条记录
delimiter $$ #声明存储过程的结束符号为$$
create procedure auto_insert1()
BEGIN
#设置变量1,默认值为1
declare i int default 1;
while(i<=3000000)do
#concat,字符串拼接。当i为1时,那么concat('alex',i)表示为alex1
insert into userinfo values(i,concat('alex',i),'male',concat('egon',i,'@oldboy'));
set i=i+1;
end while;
END$$ #$$结束
delimiter ; #重新声明分号为结束符号 #3. 查看存储过程
show create procedure auto_insert1\G #4. 调用存储过程
call auto_insert1();
等待几个小时,300万条数据,就会执行完成。
上面这种方式太慢了,下面介绍利用python脚本,使用协程插入300万条数据,只需要80秒
#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8
import pymysql
import gevent
import time class MyPyMysql:
def __init__(self, host, port, username, password, db, charset='utf8'):
self.host = host # mysql主机地址
self.port = port # mysql端口
self.username = username # mysql远程连接用户名
self.password = password # mysql远程连接密码
self.db = db # mysql使用的数据库名
self.charset = charset # mysql使用的字符编码,默认为utf8
self.pymysql_connect() # __init__初始化之后,执行的函数 def pymysql_connect(self):
# pymysql连接mysql数据库
# 需要的参数host,port,user,password,db,charset
self.conn = pymysql.connect(host=self.host,
port=self.port,
user=self.username,
password=self.password,
db=self.db,
charset=self.charset
)
# 连接mysql后执行的函数
self.asynchronous() def run(self, nmin, nmax):
# 创建游标
self.cur = self.conn.cursor() # 定义sql语句,插入数据id,name,gender,email
sql = "insert into userinfo(id,name,gender,email) values (%s,%s,%s,%s)" # 定义总插入行数为一个空列表
data_list = []
for i in range(nmin, nmax):
# 添加所有任务到总的任务列表
result = (i, 'alex' + str(i), 'male', 'egon' + str(i) + '@oldboy')
data_list.append(result) # 执行多行插入,executemany(sql语句,数据(需一个元组类型))
content = self.cur.executemany(sql, data_list)
if content:
print('成功插入第{}条数据'.format(nmax-1)) # 提交数据,必须提交,不然数据不会保存
self.conn.commit() def asynchronous(self):
# g_l 任务列表
# 定义了异步的函数: 这里用到了一个gevent.spawn方法
max_line = 10000 # 定义每次最大插入行数(max_line=10000,即一次插入10000行)
g_l = [gevent.spawn(self.run, i, i+max_line) for i in range(1, 3000001, max_line)] # gevent.joinall 等待所以操作都执行完毕
gevent.joinall(g_l)
self.cur.close() # 关闭游标
self.conn.close() # 关闭pymysql连接 if __name__ == '__main__':
start_time = time.time() # 计算程序开始时间
st = MyPyMysql('192.168.11.102', 3306, 'py123', 'py123', 'db20') # 实例化类,传入必要参数
print('程序耗时{:.2f}'.format(time.time() - start_time)) # 计算程序总耗时
注意:
1. 一般插入表数据是这样的
insert into userinfo(id,name,gender,email) values ('1','alex1','male','egon1@oldboy')
使用协程插入数据,是这样的
insert into userinfo(id,name,gender,email) values ('1','alex1','male','egon1@oldboy'),('2','alex2','male','egon2@oldboy'),('3','alex3','male','egon3@oldboy')...后面有1万个元组
单从插入速度来讲,一次性插入1万的效率是高于一次只插入一条的。ps: 不用1秒就可以插入1万条数据
2. 协程执行时,遇到I/O就切换了,那么它的执行速度是很快的。
基于这2点,就能保证在2分钟内,完成300万的数据插入。
测试:
- like '%xx'
select * from userinfo where name like '%al';
- 使用函数
select * from userinfo where reverse(name) = 'alex333';
- or
select * from userinfo where id = 1 or email = 'alex122@oldbody';
特别的:当or条件中有未建立索引的列才失效,以下会走索引
select * from userinfo where id = 1 or name = 'alex1222';
select * from userinfo where id = 1 or email = 'alex122@oldbody' and name = 'alex112';
- 类型不一致
如果列是字符串类型,传入条件是必须用引号引起来,不然...
select * from userinfo where name = 999;
- !=
select count(*) from userinfo where name != 'alex';
特别的:如果是主键,则还是会走索引
select count(*) from userinfo where id != 123;
- >
select * from userinfo where name > 'alex'
特别的:如果是主键或索引是整数类型,则还是会走索引
select * from userinfo where id > 123;
- order by
select email from userinfo order by name desc;
当根据索引排序时候,选择的映射如果不是索引,则不走索引
特别的:如果对主键排序,则还是走索引:
select * from userinfo order by id desc; - 组合索引最左前缀
如果组合索引为:(name,email)
name and email -- 使用索引
name -- 使用索引
email -- 不使用索引
尽量使用组合索引
面试重点,列举3个不走索引的场景
什么是最左前缀呢?
#最左前缀匹配:
#创建组合索引,name和email组合
create index ix_name_email on userinfo(name,email);
#执行下面3个sql select * from userinfo where name = 'alex';
select * from userinfo where name = 'alex' and email='alex@oldBody';
select * from userinfo where email='alex@oldBody'; name和email组合索引之后,查询:
(1)name ---使用索引
(2)name和email ---使用索引
(3)email ---不使用索引,因为没有name或者email字段
对于同时搜索n个条件时,组合索引的性能好于多个单列索引
******组合索引的性能>索引合并的性能*********
六、索引的注意事项(重点)
(1)避免使用select *
(2)count(1)或count(列) 代替count(*)
(3)创建表时尽量使用char代替varchar
(4)表的字段顺序固定长度的字段优先
(5)组合索引代替多个单列索引(经常使用多个条件查询时)
(6)尽量使用短索引 (create index ix_title on tb(title(16));特殊的数据类型 text类型)
(7)使用连接(join)来代替子查询
(8)连表时注意条件类型需一致
(9)索引散列(重复少)不适用于建索引,例如:性别不合适
关于第7点,目前mysql5.7版本,没有区别。它和子查询速度是一样的。
关于第8点,假设有2个表,a和b。查询语句如下:
select * from a left join b on b.pid=a.id
务必保证on后面等式的字段类型是一致的。
七、执行计划
explain + 查询SQL - 用于显示SQL执行信息参数,根据参考信息可以进行SQL优化
mysql> explain select * from userinfo;
+----+-------------+----------+------+---------------+------+---------+------+---------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+----------+------+---------------+------+---------+------+---------+-------+
| 1 | SIMPLE | userinfo | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 2973016 | NULL |
+----+-------------+----------+------+---------------+------+---------+------+---------+-------+ mysql> explain select * from (select id,name from userinfo where id <) as A;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| 1 | PRIMARY | <derived2> | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | 19 | NULL |
| 2 | DERIVED | userinfo | range | PRIMARY | PRIMARY | 4 | NULL | 19 | Using where |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
rows in set (0.05 sec)
参数说明:
select_type:
查询类型
SIMPLE 简单查询
PRIMARY 最外层查询
SUBQUERY 映射为子查询
DERIVED 子查询
UNION 联合
UNION RESULT 使用联合的结果 table:
正在访问的表名
type:
查询时的访问方式,性能:all < index < range < index_merge < ref_or_null < ref < eq_ref < system/const
ALL 全表扫描,对于数据表从头到尾找一遍
select * from userinfo;
特别的:如果有limit限制,则找到之后就不在继续向下扫描
select * from userinfo where email = 'alex112@oldboy'
select * from userinfo where email = 'alex112@oldboy' limit 1;
虽然上述两个语句都会进行全表扫描,第二句使用了limit,则找到一个后就不再继续扫描。 INDEX : 全索引扫描,对索引从头到尾找一遍
select nid from userinfo; RANGE: 对索引列进行范围查找
select * from userinfo where name < 'alex';
PS:
between and
in
> >= < <= 操作
注意:!= 和 > 符号 INDEX_MERGE: 合并索引,使用多个单列索引搜索
select * from userinfo where name = 'alex' or nid in (11,22,33); REF: 根据索引查找一个或多个值
select * from userinfo where name = 'alex112'; EQ_REF: 连接时使用primary key 或 unique类型
select userinfo2.id,userinfo.name from userinfo2 left join tuserinfo on userinfo2.id = userinfo.id; CONST:常量
表最多有一个匹配行,因为仅有一行,在这行的列值可被优化器剩余部分认为是常数,const表很快,因为它们只读取一次。
select id from userinfo where id = 2 ; SYSTEM:系统
表仅有一行(=系统表)。这是const联接类型的一个特例。
select * from (select id from userinfo where id = 1) as A; possible_keys:可能使用的索引 key:真实使用的 key_len: MySQL中使用索引字节长度 rows: mysql估计为了找到所需的行而要读取的行数 ------ 只是预估值 extra:
该列包含MySQL解决查询的详细信息
"Using index"
此值表示mysql将使用覆盖索引,以避免访问表。不要把覆盖索引和index访问类型弄混了。
"Using where"
这意味着mysql服务器将在存储引擎检索行后再进行过滤,许多where条件里涉及索引中的列,当(并且如果)它读取索引时,就能被存储引擎检验,因此不是所有带where子句的查询都会显示"Using where"。有时"Using where"的出现就是一个暗示:查询可受益于不同的索引。
"Using temporary"
这意味着mysql在对查询结果排序时会使用一个临时表。
"Using filesort"
这意味着mysql会对结果使用一个外部索引排序,而不是按索引次序从表里读取行。mysql有两种文件排序算法,这两种排序方式都可以在内存或者磁盘上完成,explain不会告诉你mysql将使用哪一种文件排序,也不会告诉你排序会在内存里还是磁盘上完成。
"Range checked for each record(index map: N)"
这个意味着没有好用的索引,新的索引将在联接的每一行上重新估算,N是显示在possible_keys列中索引的位图,并且是冗余的
重点:
查询时的访问方式,性能:all < index < range < index_merge < ref_or_null < ref < eq_ref < system/const
尽量使用主键索引,它的查询速度是最快的。
预估sql语句的查询性能
八、慢日志记录
开启慢查询日志,可以让MySQL记录下查询超过指定时间的语句,通过定位分析性能的瓶颈,才能更好的优化数据库系统的性能。
(1) 进入MySql 查询是否开了慢查询
show variables like 'slow_query%';
参数解释:
slow_query_log 慢查询开启状态 OFF 未开启 ON 为开启
slow_query_log_file 慢查询日志存放的位置(这个目录需要MySQL的运行帐号的可写权限,一般设置为MySQL的数据存放目录) (2)查看慢查询超时时间
show variables like 'long%';
ong_query_time 查询超过多少秒才记录 默认10秒 (3)开启慢日志(1)(是否开启慢查询日志,1表示开启,0表示关闭。)
set global slow_query_log=1;
(4)再次查看
show variables like '%slow_query_log%'; (5)开启慢日志(2):(推荐)
在my.cnf 文件中
找到[mysqld]下面添加:
slow_query_log =1
slow_query_log_file=C:\mysql-5.6.40-winx64\data\localhost-slow.log
long_query_time = 1 参数说明:
slow_query_log 慢查询开启状态 1 为开启
slow_query_log_file 慢查询日志存放的位置
long_query_time 查询超过多少秒才记录 默认10秒 修改为1秒
修改配置文件之后,需要重启mysql服务
#如果是windows系统,以管理员身份打开cmd,运行下面的命令:
C:\WINDOWS\system32>net stop mysql
MySQL 服务正在停止..
MySQL 服务已成功停止。 C:\WINDOWS\system32>net start mysql
MySQL 服务正在启动 .
MySQL 服务已经启动成功。
执行一个超过1秒的sql,查看慢日志文件
#执行慢sql,超过1秒的
mysql> select * from userinfo where name = 999;
Empty set, 65535 warnings (1.77 sec) #查看慢日志文件路径
mysql> show variables like '%slow_query_log%';
+---------------------+--------------------------------------------------------------------------+
| Variable_name | Value |
+---------------------+--------------------------------------------------------------------------+
| slow_query_log | ON |
| slow_query_log_file | D:\Program Files (x86)\mysql-5.7.22-winx64\data\DESKTOP-CFMVJ8G-slow.log |
+---------------------+--------------------------------------------------------------------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec) #打开文件DESKTOP-CFMVJ8G-slow.log,内容如下: MySQL, Version: 5.7.22 (MySQL Community Server (GPL)). started with:
TCP Port: 3306, Named Pipe: MySQL
Time Id Command Argument
MySQL, Version: 5.7.22-log (MySQL Community Server (GPL)). started with:
TCP Port: 3306, Named Pipe: (null)
Time Id Command Argument
# Time: 2018-06-19T12:19:53.239515Z
# User@Host: root[root] @ localhost [::1] Id: 2
# Query_time: 1.767427 Lock_time: 0.003748 Rows_sent: 0 Rows_examined: 3000000
use db1;
SET timestamp=1529410793;
select * from userinfo where name = 999; 可以看到Query_time的时间为1.767427秒
九、分页性能相关方案
先回顾一下,如何取当前表中的前10条记录,每十条取一次.......
第1页:
select * from userinfo limit 0,10;
第2页:
select * from userinfo limit 10,10;
第3页:
select * from userinfo limit 20,10;
第4页:
select * from userinfo limit 30,10;
......
第2000010页
select * from userinfo limit 2000000,10; PS:会发现,越往后查询,需要的时间约长,是因为越往后查,全文扫描查询,会去数据表中扫描查询。
最优的解决方案
(1) 只有上一页和下一页
语法:
下一页:
select * from userinfo where id>max_id limit 10; 上一页:
select * from userinfo where id<min_id order by id desc limit 10;
举例
下一页:
mysql> select * from userinfo where id > 20010 limit 10;
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20011 | alex20011 | male | egon20011@oldboy |
| 20012 | alex20012 | male | egon20012@oldboy |
| 20013 | alex20013 | male | egon20013@oldboy |
| 20014 | alex20014 | male | egon20014@oldboy |
| 20015 | alex20015 | male | egon20015@oldboy |
| 20016 | alex20016 | male | egon20016@oldboy |
| 20017 | alex20017 | male | egon20017@oldboy |
| 20018 | alex20018 | male | egon20018@oldboy |
| 20019 | alex20019 | male | egon20019@oldboy |
| 20020 | alex20020 | male | egon20020@oldboy |
+-------+-----------+--------+------------------+
10 rows in set (0.00 sec) 上一页:
mysql> select * from userinfo where id<20011 order by id desc limit 10;
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20010 | alex20010 | male | egon20010@oldboy |
| 20009 | alex20009 | male | egon20009@oldboy |
| 20008 | alex20008 | male | egon20008@oldboy |
| 20007 | alex20007 | male | egon20007@oldboy |
| 20006 | alex20006 | male | egon20006@oldboy |
| 20005 | alex20005 | male | egon20005@oldboy |
| 20004 | alex20004 | male | egon20004@oldboy |
| 20003 | alex20003 | male | egon20003@oldboy |
| 20002 | alex20002 | male | egon20002@oldboy |
| 20001 | alex20001 | male | egon20001@oldboy |
+-------+-----------+--------+------------------+
10 rows in set (0.33 sec)
因为使用where id<min_id,默认是从1开始的。但是min_id是一个中间值,所以需要order by id desc,才能得到想要的id,最后使用limit取出指定的长度,就是最终的结果。
(2) 中间有页码的情况
语法:
select * from (select * from userinfo where id > pre_max_id limit (cur_max_id-pre_max_id))*10) as A order by id desc limit 10;
举例:
#比如现在是2001页
mysql> select * from userinfo where id > 20010 limit 10;
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20011 | alex20011 | male | egon20011@oldboy |
| 20012 | alex20012 | male | egon20012@oldboy |
| 20013 | alex20013 | male | egon20013@oldboy |
| 20014 | alex20014 | male | egon20014@oldboy |
| 20015 | alex20015 | male | egon20015@oldboy |
| 20016 | alex20016 | male | egon20016@oldboy |
| 20017 | alex20017 | male | egon20017@oldboy |
| 20018 | alex20018 | male | egon20018@oldboy |
| 20019 | alex20019 | male | egon20019@oldboy |
| 20020 | alex20020 | male | egon20020@oldboy |
+-------+-----------+--------+------------------+
#现在需要跳转到2003页
mysql> select * from userinfo where id > 20030 limit 10;
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20031 | alex20031 | male | egon20031@oldboy |
| 20032 | alex20032 | male | egon20032@oldboy |
| 20033 | alex20033 | male | egon20033@oldboy |
| 20034 | alex20034 | male | egon20034@oldboy |
| 20035 | alex20035 | male | egon20035@oldboy |
| 20036 | alex20036 | male | egon20036@oldboy |
| 20037 | alex20037 | male | egon20037@oldboy |
| 20038 | alex20038 | male | egon20038@oldboy |
| 20039 | alex20039 | male | egon20039@oldboy |
| 20040 | alex20040 | male | egon20040@oldboy |
+-------+-----------+--------+------------------+
10 rows in set (0.00 sec) #根据语法计算,就是下面这种。
select * from (select * from userinfo where id > 20010 limit (20040-20010))*10) as A order by id desc limit 10; #计算减法和乘法之后,就是下面的sql
mysql> select * from (select * from userinfo where id > 20010 limit 30) as A order by id desc limit 10;
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20040 | alex20040 | male | egon20040@oldboy |
| 20039 | alex20039 | male | egon20039@oldboy |
| 20038 | alex20038 | male | egon20038@oldboy |
| 20037 | alex20037 | male | egon20037@oldboy |
| 20036 | alex20036 | male | egon20036@oldboy |
| 20035 | alex20035 | male | egon20035@oldboy |
| 20034 | alex20034 | male | egon20034@oldboy |
| 20033 | alex20033 | male | egon20033@oldboy |
| 20032 | alex20032 | male | egon20032@oldboy |
| 20031 | alex20031 | male | egon20031@oldboy |
+-------+-----------+--------+------------------+ #如果觉得id排序,页面展示有问题时,可以对上面的sql,增加一个排序
select * from (
select * from (select * from userinfo where id > 20010 limit 30) as A order by id desc limit 10) as foo
ORDER BY id asc; #结果输出:
+-------+-----------+--------+------------------+
| id | name | gender | email |
+-------+-----------+--------+------------------+
| 20031 | alex20031 | male | egon20031@oldboy |
| 20032 | alex20032 | male | egon20032@oldboy |
| 20033 | alex20033 | male | egon20033@oldboy |
| 20034 | alex20034 | male | egon20034@oldboy |
| 20035 | alex20035 | male | egon20035@oldboy |
| 20036 | alex20036 | male | egon20036@oldboy |
| 20037 | alex20037 | male | egon20037@oldboy |
| 20038 | alex20038 | male | egon20038@oldboy |
| 20039 | alex20039 | male | egon20039@oldboy |
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