互联网行业中最常用的数据库——MySQL 索引事务与存储引擎

Posted 2021-06-30 码海小虾米_

mysql 索引、事务与存储引擎

• 一、MySQL 索引
• • 1.1 索引的概念
  • 1.2 索引的作用及缺点
  • • 1.2.1 优点
    • 1.2.2 缺点
  • 1.3 创建索引的原则依据
  • 1.4 索引的分类和创建
  • • 1.4.1 普通索引
    • 1.4.2 唯一索引
    • 1.4.3 主键索引
    • 1.4.4 组合索引（单列索引与多列索引）
    • 1.4.5 全文索引（FULLTEXT）
  • 1.5 查看索引
  • 1.6 删除索引
• 二、MySQL事务
• • 2.1 事务的概念
  • 2.2 事务的ACID特点
  • • 2.2.1 原子性
    • 2.2.2 一致性
    • 2.2.3 隔离性
    • 2.2.4 持久性
    • 2.2.5 总结
  • 2.3 事务控制语句
  • 2.4 使用 set 设置控制事务
• 三、MySQL存储引擎
• • 3.1 MyISAM 表支持的3 种不同的存储格式
  • • 3.1.1 静态(固定长度)表
    • 3.1.2 动态表
    • 3.1.3 压缩表
  • 3.2 控制语句

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一、MySQL 索引

1.1 索引的概念

• 索引是一个排序的列表，在这个列表中存储着索引的值和包含这个值的数据所在行的物理地址（类似于C语言的链表通过指针指向数据记录的内存地址）。
• 使用索引后可以不用扫描全表来定位某行的数据，而是先通过索引表找到该行数据对应的物理地址然后访问相应的数据，因此能加快数据库的查询速度。
• 索引就好比是一本书的目录，可以根据目录中的页码快速找到所需的内容。
• 索引是表中一列或者若干列值排序的方法。
• 建立索引的目的是加快对表中记录的查找或排序。

1.2 索引的作用及缺点

1.2.1 优点

• 设置了合适的索引之后，数据库利用各种快速定位技术，能够大大加快查询速度，这是创建所有的最主要的原因。
• 当表很大或查询涉及到多个表时，使用索引可以成千上万倍地提高查询速度。
• 可以降低数据库的IO成本，并且索引还可以降低数据库的排序成本。
• 通过创建唯一性索引，可以保证数据表中每一行数据的唯一性。
• 可以加快表与表之间的连接。
• 在使用分组和排序时，可大大减少分组和排序的时间。

1.2.2 缺点

• 索引需要占用额外的磁盘空间。
• 对于 MyISAM 引擎而言，索引文件和数据文件是分离的，索引文件用于保存数据记录的地址。
  而 InnoDB 引擎的表数据文件本身就是索引文件。
• 在插入和修改数据时要花费更多的时间，因为索引也要随之变动。

1.3 创建索引的原则依据

索引随可以提升数据库查询的速度，但并不是任何情况下都适合创建索引。因为索引本身会消耗系统资源，在有索引的情况下，数据库会先进行索引查询，然后定位到具体的数据行，如果索引使用不当，反而会增加数据库的负担。

• 表的主键、外键必须有索引。因为主键具有唯一性，外键关联的是子表的主键，查询时可以快速定位。
• 记录数超过300行的表应该有索引。如果没有索引，需要把表遍历一遍，会严重影响数据库的性能。
• 经常与其他表进行连接的表，在连接字段上应该建立索引。
• 唯一性太差的字段不适合建立索引。
• 更新太频繁地字段不适合创建索引。
• 经常出现在 where 子句中的字段，特别是大表的字段，应该建立索引。
• 索引应该建在选择性高的字段上。
• 索引应该建在小字段上，对于大的文本字段甚至超长字段，不要建索引。

1.4 索引的分类和创建

1.4.1 普通索引

最基本的索引类型，没有唯一性之类的限制。

●直接创建索引

CREATE INDEX 索引名 ON 表名 (列名[(length)]);

#(列名(length))：length是可选项，下同。如果忽略 length 的值，则使用整个列的值作为索引。如果指定使用列前的 length 个字符来创建索引，这样有利于减小索引文件的大小。
#索引名建议以“_index”结尾。

●修改表方式创建

ALTER TABLE 表名 ADD INDEX 索引名 (列名);

●创建表的时候指定索引

CREATE TABLE 表名 ( 字段1 数据类型,字段2 数据类型[,...],INDEX 索引名 (列名));

1.4.2 唯一索引

与普通索引类似，但区别是唯一索引列的每个值都唯一。唯一索引允许有空值（注意和主键不同）。如果是用组合索引创建，则列值的组合必须唯一。添加唯一键将自动创建唯一索引。

●直接创建唯一索引：

CREATE UNIQUE INDEX 索引名 ON 表名(列名);

●修改表方式创建唯一索引：

ALTER TABLE 表名 ADD UNIQUE 索引名 (列名);

●创建表的时候指定唯一索引：

CREATE TABLE 表名 (字段1 数据类型,字段2 数据类型[,...],UNIQUE 索引名 (列名));

1.4.3 主键索引

是一种特殊的唯一索引，必须指定为“PRIMARY KEY”。一个表只能有一个主键，不允许有空值。 添加主键将自动创建主键索引。

●创建表的时候指定主键索引

CREATE TABLE 表名 ([...],PRIMARY KEY (列名));

●修改表方式创建主键索引

ALTER TABLE 表名 ADD PRIMARY KEY (列名); 

1.4.4 组合索引（单列索引与多列索引）

可以是单列上创建的索引，也可以是在多列上创建的索引。需要满足最左原则，因为 select 语句的 where 条件是依次从左往右执行的，所以在使用 select 语句查询时 where 条件使用的字段顺序必须和组合索引中的排序一致，否则索引将不会生效。

CREATE TABLE 表名 (列名1 数据类型,列名2 数据类型,列名3 数据类型,INDEX 索引名 (列名1,列名2,列名3));

select * from 表名 where 列名1='...' AND 列名2='...' AND 列名3='...';

1.4.5 全文索引（FULLTEXT）

适合在进行模糊查询的时候使用，可用于在一篇文章中检索文本信息。在 MySQL5.6 版本以前。

●直接创建全文索引

CREATE FULLTEXT INDEX 索引名 ON 表名 (列名);

●修改表方式创建全文索引

ALTER TABLE 表名 ADD FULLTEXT 索引名 (列名);

●创建表的时候指定全文索引

CREATE TABLE 表名 (字段1 数据类型[,...],FULLTEXT 索引名 (列名));

#数据类型可以为 CHAR、VARCHAR 或者 TEXT

●使用全文索引查询

SELECT * FROM 表名 WHERE MATCH(列名) AGAINST('查询内容');

1.5 查看索引

show index from 表名;
show keys from 表名;

各字段的含义如下：

字段	含义
Table	表的名称
Non_unique	如果索引不能包括重复词，则为 0；如果可以，则为 1
Key_name	索引的名称
Seq_in_index	索引中的列序号，从 1 开始
Column_name	列名称
Collation	列以什么方式存储在索引中。在 MySQL 中，有值‘A’（升序）或 NULL（无分类）
Cardinality	索引中唯一值数目的估计值
Sub_part	如果列只是被部分地编入索引，则为被编入索引的字符的数目。如果整列被编入索引，则为 NULL
Packed	指示关键字如何被压缩。如果没有被压缩，则为 NULL
Null	如果列含有 NULL，则含有 YES。如果没有，则该列含有 NO
Index_type	用过的索引方法（BTREE, FULLTEXT, HASH, RTREE）
Comment	备注

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1.6 删除索引

●直接删除索引

DROP INDEX 索引名 ON 表名;

●修改表方式删除索引

ALTER TABLE 表名 DROP INDEX 索引名;

●删除主键索引

ALTER TABLE 表名 DROP PRIMARY KEY;

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二、MySQL事务

2.1 事务的概念

• 事务是一种机制、一个操作序列，包含了一组数据库操作命令，并且把所有的命令作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这一组数据库命令要么都执行，要么都不执行。
• 事务是一个不可分割的工作逻辑单元，在数据库系统上执行并发操作时，事务是最小的控制单元。
• 事务适用于多用户同时操作的数据库系统的场景，如银行、保险公司及证券交易系统等等。
• 事务通过事务的整体性以保证数据的一致性。

总的来说，事务就是是一个操作序列，这些操作要么都执行，要么都不执行，它是一个不可分割的工作单位。

2.2 事务的ACID特点

ACID，是指在可靠数据库管理系统（DBMS）中，事务(transaction)应该具有的四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。这是可靠数据库所应具备的几个特性。

2.2.1 原子性

指事务是一个不可再分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

• 事务是一个完整的操作，事务的各元素是不可分的。
• 事务中的所有元素必须作为一个整体提交或回滚。
• 如果事务中的任何元素失败，则整个事务将失败。

2.2.2 一致性

指在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性约束没有被破坏。

• 当事务完成时，数据必须处于一致状态。
• 在事务开始前，数据库中存储的数据处于一致状态。
• 在正在进行的事务中，数据可能处于不一致的状态。
• 当事务成功完成时，数据必须再次回到已知的一致状态。

2.2.3 隔离性

指在并发环境中，当不同的事务同时操纵相同的数据时，每个事务都有各自的完整数据空间。

• 对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的，表明事务必须是独立的，它不应以任何方式依赖于或影响其他事务。
• 修改数据的事务可在另一个使用相同数据的事务开始之前访问这些数据，或者在另一个使用相同数据的事务结束之后访问这些数据。

事务之间的相互影响分为几种，分别为：

（1）脏读：一个事务读取了另一个事务未提交的数据，而这个数据是有可能回滚的。

（2）不可重复读：一个事务内两个相同的查询却返回了不同数据。这是由于查询时系统中其他事务修改的提交而引起的。

（3）幻读：一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，另一个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，操作前一个事务的用户会发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

（4）丢失更新：两个事务同时读取同一条记录，A先修改记录，B也修改记录（B不知道A修改过），B提交数据后B的修改结果覆盖了A的修改结果。

Mysql 及事物隔离级别：

（1）read_uncommitted : 读取尚未提交的数据 ：不解决脏读

（2）read_committed：读取已经提交的数据 ：可以解决脏读

（3）repeatable_read：重读读取：可以解决脏读 和 不可重复读 —mysql默认的

（4）serializable：串行化：可以解决 脏读 不可重复读 和 虚读—相当于锁表

mysql默认的事务处理级别是 repeatable read ，而Oracle和SQL Server是 read committed 。

事务隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	第一类丢失更新	第二类丢失更新
read uncommitted	允许	允许	允许	禁止	允许
read committed	禁止	允许	允许	禁止	允许
repeatable read	禁止	禁止	允许	禁止	禁止
serializable	禁止	禁止	禁止	禁止	禁止

● 查询全局事务隔离级别：

show global variables like '%isolation%';
SELECT @@global.tx_isolation;

● 查询会话事务隔离级别：

show session variables like '%isolation%';
SELECT @@session.tx_isolation; 
SELECT @@tx_isolation;

● 设置全局事务隔离级别：

set global transaction isolation level read committed;

● 设置会话事务隔离级别：

set session transaction isolation level read committed;

2.2.4 持久性

在事务完成以后，该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中，并不会被回滚。

• 指不管系统是否发生故障，事务处理的结果都是永久的。
• 一旦事务被提交，事务的效果会被永久地保留在数据库中。

2.2.5 总结

在事务管理中，原子性是基础，隔离性是手段，一致性是目的，持久性是结果。

2.3 事务控制语句

BEGIN 或 START TRANSACTION：显式地开启一个事务。

COMMIT 或 COMMIT WORK：提交事务，并使已对数据库进行的所有修改变为永久性的。

ROLLBACK 或 ROLLBACK WORK：回滚会结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改。

SAVEPOINT S1：使用 SAVEPOINT 允许在事务中创建一个回滚点，一个事务中可以有多个 SAVEPOINT；“S1”代表回滚点名称。

ROLLBACK TO [SAVEPOINT] S1：把事务回滚到标记点。

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实例：实验测试事务控制语句

第一步：创建表和数据

1）测试begin和commit（开始事务和提交事务）

2）测试事务未提交的回滚

3）测试创建回滚点并进行回滚

2.4 使用 set 设置控制事务

SET AUTOCOMMIT=0; #禁止自动提交（状态为OFF）

SET AUTOCOMMIT=1; #开启自动提交，Mysql默认为1（状态为ON）

SHOW VARIABLES LIKE ‘AUTOCOMMIT’; #查看Mysql中的AUTOCOMMIT值

• 如果没有开启自动提交，当前会话连接的mysql的所有操作都会当成一个事务直到你输入rollback|commit;当前事务才算结束。当前事务结束前新的mysql连接时无法读取到任何当前会话的操作结果。

• 如果开起了自动提交，mysql会把每个sql语句当成一个事务，然后自动的commit。
  

• 当然无论开启与否，begin; commit|rollback; 都是独立的事务。
  

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三、MySQL存储引擎

3.1 MyISAM 表支持的3 种不同的存储格式

3.1.1 静态(固定长度)表

静态表是默认的存储格式。静态表中的字段都是非可变字段，这样每个记录都是固定长度的，这种存储方式的优点是存储非常迅速，容易缓存，出现故障容易恢复；缺点是占用的空间通常比动态表多。

3.1.2 动态表

动态表包含可变字段，记录不是固定长度的，这样存储的优点是占用空间较少，但是频繁的更新、删除记录会产生碎片，需要定期执行 OPTIMIZE TABLE 语句或 myisamchk -r 命令来改善性能，并且出现故障的时候恢复相对比较困难。

3.1.3 压缩表

压缩表由 myisamchk 工具创建，占据非常小的空间，因为每条记录都是被单独压缩的，所以只有非常小的访问开支。

3.2 控制语句

1）查看系统支持的存储引擎

show engines;

2）查看表使用的存储引擎
方法一：

show table status from 库名 where name='表名'\\g

方法二：

use 库名;
show create table 表名;

3）修改存储引擎

① 通过 alter table 修改

use 库名;
alter table 表名 engine=MyISAM;

② 通过修改 /etc/my.cnf 配置文件，指定默认存储引擎并重启服务

vim /etc/my.cnf
......
[mysqld]
......
default-storage-engine=INNODB

systemctl restart mysql.service

注意：此方法只对修改了配置文件并重启mysql服务后新创建的表有效，已经存在的表不会有变更。

③ 通过 create table 创建表时指定存储引擎

use 库名;
create table 表名(字段1 数据类型,...) engine=MyISAM;