MySql数据库索引优化（百万级数据表的生成脚本）

一、概述

**MySQL官方对索引的定义为：**索引(Index)是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。

索引的本质：索引是数据结构，索引可以提高查询效率（类比英语新华字典，如果我们要查询MySQL这个单词，首先我们需要在目录（索引）定位到M，然后在定位到y，以此类推找到SQL）。

如果没有索引，就需要从A到Z，去遍历的查找一遍，直到找到我们需要的，一个一个找和直接根据目录定位到数据，效率将会相差很大。这就是索引的妙用。

索引的优势：

• 类似大学图书馆书目索引，提高数据检索效率，降低数据库IO成本

• 通过索引列对数据进行排序，降低数据排序成本，降低了CPU消耗

索引的劣势：

• 实际上索引也是一张表，该表保存了主键和索引字段，并指向实体表的记录,所以索引列也是要占用空间的。

• 虽然索引大大提高了询速度，同时却会降低更新表的速度,如果对表INSERT,UPDATE和DELETE。因为更新表时，MySQL不仅要不存数据，还要保存一下索引文件每次更新添加了索引列的字段，都会调整因为更新所带来的键值变化后的索引信息。

• 索引只是提高效率的一个因素，如果你的MySQL有大数据量的表，就需要花时间研究建立优秀的索引，或优化查询语句。

索引分类：

• 单值索引：即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引

• 唯一索引：索引列的值必须唯一，但允许有空值

• 复合索引：即一个索引包含多个列

索引创建方式：

创建一：create [unique] index indexName on tableName (columnName (length) );创建二：alter tableName add [unique] index [indexName] on (columnName (length) )查看：SHOW INDEX FROM table_name\\G删除：DROP INDEX [indexName] ON mytable;

哪些情况需要建索引

• 主键自动建立唯一索引

• 频繁作为查询的条件的字段应该创建索引

• 查询中与其他表关联的字段，外键关系建立索引

• 频繁更新的字段不适合创建索引：因为每次更新不单单是更新了记录还会更新索引，加重IO负担

• Where条件里用不到的字段不创建索引

• 单间/组合索引的选择问题（在高并发下倾向创建组合索引）

• 查询中排序的字段，若通过索引去访问将大大提高排序的速度

• 查询中统计或者分组字段

哪些不适合建索引

• 表记录太少

• 经常增删改的表

• 数据重复且分布平均的表字段，因此应该只为经常查询和经常排序的数据列建立索引。注意，如果某个数据列包含许多重复的内容，为它建立索引就没有太大的实际效果。

二、数据的准备（MySQL生成百万条测试数据）

整体思路:

1、准备内存表和普通表

2、准备生成随机数的函数以及插入语句的存储过程

3、执行

1、创建表结构（本文基于Navicat Premium）

-- 新建一个查询，复制以下语句，执行即可。CREATE TABLE `test_user_memory` (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT comment \'主键id\',`user_id` varchar(36) NOT NULL  comment \'用户id\',`user_name` varchar(30) NOT NULL comment \'用户名称\',`phone` varchar(20) NOT NULL comment \'手机号码\',`lan_id` int(9) NOT NULL comment \'本地网\',`region_id` int(9) NOT NULL comment \'区域\',`create_time` datetime NOT NULL comment \'创建时间\',PRIMARY KEY (`id`),KEY `idx_user_id` (`user_id`)) ENGINE=MEMORY DEFAULT CHARSET=utf8mb4;#创建普通表CREATE TABLE `test_user` (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT comment \'主键id\',`user_id` varchar(36) NOT NULL  comment \'用户id\',`user_name` varchar(30) NOT NULL comment \'用户名称\',`phone` varchar(20) NOT NULL comment \'手机号码\',`lan_id` int(9) NOT NULL comment \'本地网\',`region_id` int(9) NOT NULL comment \'区域\',`create_time` datetime NOT NULL comment \'创建时间\',PRIMARY KEY (`id`),KEY `idx_user_id` (`user_id`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

2、创建生成n个随机数字的函数

#生成n个随机数字DELIMITER $$CREATE FUNCTION randNum(n int) RETURNS VARCHAR(255)BEGINDECLARE chars_str varchar(20) DEFAULT \'0123456789\';DECLARE return_str varchar(255) DEFAULT \'\';DECLARE i INT DEFAULT 0;WHILE i < n DOSET return_str = concat(return_str,substring(chars_str , FLOOR(1 + RAND()*10 ),1));SET i = i +1;END WHILE;RETURN return_str;END $$DELIMITER;

创建生成号码函数

#生成随机手机号码# 定义常用的手机头 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 186 187 189 151 157#SET starts = 1+floor(rand()*15)*4;   截取字符串的开始是从 1、5、9、13 ...开始的。floor(rand()*15)的取值范围是0~14#SET head = substring(bodys,starts,3);在字符串bodys中从starts位置截取三位DELIMITER $$CREATE FUNCTION generatePhone() RETURNS varchar(20)BEGINDECLARE head char(3);DECLARE phone varchar(20);DECLARE bodys varchar(100) default \"130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 186 187 189 151 157\";DECLARE starts int;SET starts = 1+floor(rand()*15)*4;SET head = trim(substring(bodys,starts,3));SET phone = trim(concat(head,randNum(8)));RETURN phone;END $$DELIMITER ;

创建随机字符串函数

#创建随机字符串和随机时间的函数DELIMITER $$CREATE FUNCTION `randStr`(n INT) RETURNS varchar(255) CHARSET utf8mb4DETERMINISTICBEGINDECLARE chars_str varchar(100) DEFAULT \'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789\';DECLARE return_str varchar(255) DEFAULT \'\' ;DECLARE i INT DEFAULT 0;WHILE i < n DOSET return_str = concat(return_str, substring(chars_str, FLOOR(1 + RAND() * 62), 1));SET i = i + 1;END WHILE;RETURN return_str;END$$DELIMITER;

3、创建插入内存表数据的存储过程

# 创建插入内存表数据存储过程   入参n是多少就插入多少条数据DELIMITER $$CREATE PROCEDURE `add_test_user_memory`(IN n int)BEGINDECLARE i INT DEFAULT 1;WHILE (i <= n) DOINSERT INTO test_user_memory (user_id, user_name, phone, lan_id,region_id, create_time) VALUES (uuid(), randStr(20), generatePhone(), FLOOR(RAND() * 1000), FLOOR(RAND() * 100), NOW());SET i = i + 1;END WHILE;END $$DELIMITER ;

创建内存表数据插入普通表存储过程

#循环从内存表获取数据插入普通表#参数描述 n表示循环调用几次；count表示每次插入内存表和普通表的数据量DELIMITER $$CREATE PROCEDURE `add_test_user_memory_to_outside`(IN n int, IN count int)BEGINDECLARE i INT DEFAULT 1;WHILE (i <= n) DOCALL add_test_user_memory(count);INSERT INTO test_user SELECT * FROM test_user_memory;delete from test_user_memory;SET i = i + 1;END WHILE;END $$DELIMITER ;

执行以上语句后， 准备工作即完成。生成的结构如图：

4、执行存储过程即可快速生成数据：

#循环100次，每次生成10000条数据 总共生成一百万条数据CALL add_test_user_memory_to_outside(100,10000);

以上100万条数据大概需要四五分钟的时间，请耐心等待。如果需要更多的数据量，只需要调整入参即可。

三、索引基本学习

1、上述表结构创建，并插入数据后，由于创表时新增了一个索引KEY

idx_user_id

(

user_id

)，所以加上主键id会自动创建的一个索引，一共有两个。

-- 查看索引情况SHOW INDEX FROM test_user

2、现在通过没有索引的字段phone、lan_id、region_id进行查询，结果查询效率如图：

SELECT count(1) from test_user a;结果：2020000--执行没有索引情况下的查询语句，结果耗时    时间: 0.905ms  SQL_NO_CACHE是指不适用缓存SELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';现在对phone、lan_id、region_id三个字段添加一个复合索引alter table test_user add index index_phone_landId_regionId(phone,lan_id,region_id);-- 再次执行上述的查询语句   结果  耗时: 0.003ms远远小于之前的0.905SELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';

四、索引特点及优化思路

1、索引的一个特点：最左前缀法则

如果建立的是复合索引，索引的顺序要按照建立时的顺序。如a,b,c三个字段构成符合索引，那么where条件一定要按照abc的顺序编写，才能最大效率用到此索引。（桥头-桥身-桥尾 ： 前面终端，即后面无效，无法通行）

可以用EXPLAIN来对语句进行查看。-- key_len 是在不损失精度的基础上，越小越好  （粗略值）-- ref 是指用了三个常量去查找-- rows 是指查找了多少行，也是越小越好EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';也可以直接查看sql执行的时间来对索引进行辨别。-- 正常的a、b、c顺序，  时间: 0.001msSELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';-- b、c  没有用a,破坏了索引，用EXPLAIN可以看到没有用到索引   时间: 1.389msSELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where                           a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';-- a、c 用到了索引，只是效率没有最大化，可以用EXPLAIN看到，只有a,即phone字段用到了。  另外两个字段索引无效。 时间: 0.001msSELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\'                    and a.region_id= \'47\';-- a、b 的话一样，用到了2/3 ，没有最大化使用  时间: 0.001msSELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\';-- b、c 由于没有\'桥头\'，所以没有索引的使用。  时间: 0.850msSELECT SQL_NO_CACHE * from test_user a where  a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';

2、以下用法会导致索引失效

• 计算，如：+、-、*、/、!=、<>、is null、is not null、or
• 函数，如：sum()、round()等等
• 手动/自动类型转换，如：id = “1”，本来是数字，给写成字符串了

-- 执行时间: 0.001msSELECT SQL_NO_CACHE a.* from test_user a where a.phone=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';改一个！=   直接没有索引 时间: 1.538msSELECT SQL_NO_CACHE a.* from test_user a where a.phone!=\'13647715321\' and a.lan_id=\'756\' and a.region_id= \'47\';

3、索引不要放在范围查询右边

比如复合索引：a->b->c，当 where a=\”\” and b>10 and 3=\”\”，这时候只能用到 a 和 b，c 用不到索引，因为在范围之后索引都失效（和 B+树结构有关）

4、减少 select * 的使用

5、like 模糊搜索

失效情况

• like “%张三%”

• like “%张三”

  解决方案

  使用复合索引，即 like 字段是 select 的查询字段，如：select name from table where name like “%张三%”

• 使用 like “张三%”

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