MySQL学习笔记

零散知识点
ACID：原子性、一致性、隔离性、持久性
事务的隔离级别，四种：（1）未提交读（可能出现脏读）；（2）提交读（可能出现不可重复读）；（3）可重复读（可能出现幻读，但mysql的innodb通过mvcc解决了这个问题）；（4）可串行化读（行行加锁，太重了，一般不用）

索引篇
索引主要分为B+树索引和Hash索引。
索引的最左匹配原则：比如设定一个索引为(col1,col2,col3)，那么必须在where子句中含有最左边的列col1的时候，索引才会起作用。其他如where col2=val and col3= val。。。。都是不使用索引的。
聚集索引定义：一种逻辑索引和物理索引相同的索引。一张表只能有一个聚集索引，因为物理索引只有一种。根据这个特性，适用于范围查找。主键列默认是聚集索引。
聚集索引的优点：（1）适合范围查找  缺点：（1）对于数据更新开销大
非聚集索引与聚集索引的区别：（1）叶子节点并非数据节点    （2）叶子节点为每一个真正的数据行存储一个“键-指针对     （3）叶子节点中还存储了一个指针偏移量，根据页指针及指针偏移可以定位到具体的数据行。  （4）在除叶节点外的其他索引节点，存储的是类似内容，只不过是指向下一级索引页。

自适应hash索引：对某些多次访问的列，自动加上hash索引方便查询。
聚集索引
InnoDB的聚集索引实际上在同样的结构中保存了B-树索引和数据行
数据行实际保存在索引的叶子页。（B-树特性）
“聚集”的定义：指实际的数据行和相关的键值都保存在一起
优点：（1）适合范围查找，比如可以按照学号聚集，查出一个学生所有的成绩。（2）数据访问快，因为是聚集的，所以索引和数据都保存到了同一颗B树上。（3）使用覆盖索引的查询可以使用包含在叶子节点中的主键值
缺点：（1）聚集索引适合I/O密集型，如果数据量很小，能够装入内存，那就没有太大的意义。（2）更新操作困难，插入依赖于插入顺序，最快就是按照主键插入。
B+树索引
特点：B+树和B树类似，都是平衡的M叉多路访问树。但B+树在叶子节点上增加了前后指针，方便快速访问叶节点。且B+树的非叶节点是索引，叶节点才存储需要的关键字数据。
对于B树索引来说，索引的列顺序很重要，因为需要遵守最左匹配原则
优点：（1）是平衡树，从根节点到叶节点路径短，且同层级有指针方便快速移动（2）能够减少磁盘I/O次数，因为索引文件是也要占空间的，而B类树（B-/B+）有大量的非叶节点存储索引。且B+树中的非叶节点没有数据域，空间更大，存储的容量更多，即减少磁盘读写。
缺点：（1）对于重复性低的表查询速度没有hash快。（2）等值查询没有hash快

Hash索引
优点：我们知道hash索引在查找上性能非常好，在合理的碰撞情况下可以认为是O(1)；这样对于磁盘的I/O次数就相对更少，我们知道磁盘的I/O非常花时间。
缺点：（1）有利有弊，因为hash是通过散列值一次确定位置，所以无法使用于范围查找。（2）hash索引无法用来避免排序操作：我们知道在构建索引的时候可以顺便将索引的列进行排序，这样在后期使用的时候就不用再排序了，而hash索引做不到这点。（3）hash索引任何时候都无法避免表扫描，因为碰撞的存在。
特点：Hash索引不支持最左匹配原则

全文索引
出现在Myisam引擎中
它不是使用where子句来比较相等性，而是执行相关的关键字操作，是基于数据的关联性，而非比较。
在表中通过连接字符列构造索引，并把他们当成很长的字符串进行索引
数据结构是双重平衡B树，容易出现 碎片
全文索引的添加/删除/修改 都很慢

覆盖索引
定义：包含（覆盖）所有满足查询需要的数据的索引。 
原理：索引中保存了它包含列的数据；因此hash索引、全文索引都不能满足，只有B-树索引能够支持。
想要创建一个覆盖索引，这个索引必须包含指定表上包括WHERE语句、ORDER BY语句、GROUP BY语句(如果有的话)以及SELECT语句中的所有列。    
关于索引建立的方式

习惯性的想法是不要在选择性很差的列上建索引，比如sex，可选范围只有man/woman，因为这样会返回大量满足条件的记录。但也有特殊情况
针对上一条，如果这个列虽然选择性很差，但是很多查询的where子句中都会用到它，那么可以采取变通的方法：（1）将该列设为索引的最左，即引用最左前缀匹配，那么对于大多数查询来说是可以用的上索引的。 （2）其次，如果不使用这列，那么可以使用sex in('male','female')这样来过滤。它实际上不会过滤任何行，但我们依然能使用上索引。
将范围判据放到索引的最后，这样优化器就会尽可能多的使用索引。同时请注意不要忘记：B树索引只能优化第一个范围条件左边的列。比如 where last_name='Smith' and first_name like 'J%' and bir_day='1978-12-31'，那么只能优化last_name和first_name列。
总结：（1）选择性低的一般不用作索引 （2）如果查询中经常用到选择性低的列，那就把它放在索引列的前面，使用In()替换 （3）对于范围判据，放在索引列的后面，因为范围后面的列不会被优化 （5）如果有多个范围，将其中可以的转换为In() （6）如果不能转换为In()，那么转换为一个等值性的判断。

关于索引的使用
如果在查询中没有隔离索引的列，MySQL通常不会使用索引。
隔离列：既不是表达式的一部分，也没有位于函数中。比如 select* ......where to_days(current_date)-to_days(date_col)<=10,这个就不会使用索引，因为“-”既不是函数，也没有在表达式中。如果要使用索引应该是where date_col>=date_sub(current_date,interval 10 days)
如果是bolb/text或者很长的varchar,必须定义前缀索引，因为不允许索引它们的全文
对于大的表，应当使它的前缀选择率接近它的全列选择性。
前缀索引不能用在order by和group by子句中

关于索引对排序的优化
我们知道，B-树索引可以帮助排序。而MySQL有两种排序方法：（1）文件排序（2）索引排序，而索引排序只有在满足条件的情况下才能使用；在其他不满足的情况下我们使用索引排序。
按理来说，索引排序的速度应该是比文件排序快的，但这建立在索引是可以被覆盖查询的情况下，否则就是得顺序查找，这就成了近似于随机I/O。
索引排序成立条件：（1）所有列排序方向一致（DESC,ASC）（2）索引中列的顺序和
de3e
order by子句中的顺序一致 （3）满足最左前缀原则 
举个反例：这个里面我定义了两个索引，一个id,一个stu_name，然后order by子句里面是按sex的，这个时候因为order by子句中不含有索引列，所以不满足，可以看到Extra中是Using filesort（文件排序）的。


引擎篇 

MySQL中最常用的两种引擎分别是:MyISAM,InnoDB。MySQL5.1前的默认引擎是MyISAM。较为常用的是InnoDB

MyISAM
支持全文索引
采用表锁
不支持事务，这也是为什么很多人以前会认为MySQL不是事务型数据库
采用压缩前缀索引，因此适用于I/O密集型。
不支持外键
使用B+树索引，但在子节点存储的不是主键，而是数据对应行的id（ROWID）
在没有使用任何where子句的情况下，使用Count(*)函数的性能会很好。
将每个表存储为两个文件：数据文件和索引文件，.MYD/.MYI，有跨平台性
myisam表最大可用支持256TB数据处理，并有6字节的指针记录数据、
具有延迟更新索引，适用于数据经常改变且频繁使用的表，大大提高了表的处理性能。

InnoDB
支持事务，默认的事务隔离级别是第三级（区别于其他数据库的第二级不可重复读），可重复读。理论上这一级的传播级别难以避免会出现幻读，但InnoDB通过MVCC(多版本并发控制）解决了幻读的问题。
采用的是行级锁，区别于MyISAM的表锁
也是为了解决幻读的情况，InnoDB还采取了间隙锁（next-key lock），即不但锁定当前行，也锁定前后范围的行。
索引有B+树索引和自适应hash索引，引擎采用聚簇索引，主键查找效率高。
InnoDB不会压缩索引。且它的辅助索引也会包含主键列，因此尽量把主键定义的小一点。
InnoDB的聚集索引在实际同样的结构中保存了B-树索引和数据行
InnoDB按照主键进行聚集；如果没有主键就会在唯一的非空索引代替；否则就会定义一个隐的主键，在上面聚集。
InnoDB的第二索引（非聚集索引）的叶子节点包含了对应行的主键值作为指向行的“指针”，而不是“行指针”。即，比如一行数据，col1是主键列，大小为18；col2是第二索引，大小为9；那么9中的叶子节点存储的不是行指针，而是指向主键列18那行的指针。这使得索引变的更大，但是也意味着innodb能够移动行而无需更新指针。
前面提到，聚集索引插入最优情况就是按照主键顺序来，即设置为auto_increment。如果是类似于UUID（通用唯一识别码 ）这种，每次新生成的键不一定比原来的键大，则引擎不得不为它另外寻找插入位置，而这时候可能出现：（1）换页产生，目标页面被移除缓存，这时候不得不进行磁盘I/O

varchar和char的区别
 varchar
varchar是可变长度的字符串，即它不是固定的，它只占用了自己需要的空间，也就是较短的值占用的空间就会比较少。比如varchar(10)，我插入了一个"hello"进去，那么那个字段实际的长度就是5而不是10.
varchar在使用row_format=fixed的myisam表中是固定长度的
varchar还会使用额外的1~2字节才存储值的长度（列的最大长度<255使用1个，否则2个）
缺点：varchar虽然能节省空间，但是正因为是可变的，所以在更新的时候可能会引起额外的操作。所以varchar的列最好不要频繁更新。
适用情况：（1）最大长度远大于平均长度，且很少发生更新的时候。（2）使用复杂可变字符集，比如utf-8的时候

char
char是固定长度的
针对上面描述varchar可变的情况，char通过在右边填充空格到字符串末尾解决的，因此是固定长度
对于字符串后面的空格，在select查询结果的时候，右边的字符串空格不会被保存。我们可以看见string3右边的空格是没有被保存的，而string2左边的空格是被保存了的。如果是varchar的话，那么string3右边的空格也会被保存。（基于InnoDB）


适用：（1）很短的字符串或长度相似的字符串，比如密码的MD5散列值 （2）经常需要更新的值  （3）长度很短的列，比如一个字节的（ASCII），前面提到VARCHAR还会拿1~2字节存储长度，所以一个字节长度的char更短。

具体区别
varchar是可变长度，char是固定长度，不足的用空格填充
对于字符串右边的空格字符，varchar保留,char不保留（针对InnoDB 5.6）
varchar会用1~2字节存储它的实际长度（取决于最长长度大小是否大于255 store=maxLength<255?1:2），而char没有
varchar不适合常更新的列，而char表现不错
char还适合存储固定格式（长度相近）的字段，或者长度很短的（原因为3）
虽然varchar是可变的，但在设定大小的时候还是要尽量贴合实际。因为在内存中还是固定分配分区算法，（比如创建临时表）

日期和时间类型

DATETIME
能保存大范围的值，从1001年到9999年，精度为秒，格式为YYYYMMDDHHMMSS的整数中，与时区无关，使用了8字节的存储空间
MySQL以可排序的格式显示，符合ANSI标准

TIMESTAMP
依赖于时区，MySQL服务器、操作系统和客户端连接都有设置
只能保存1970-2038年，
4字节的大小

二者的比较
通常应该使用timestamp，因为它占有的空间更小
timestamp默认的是not null
两者的精度都只到秒，如果要使用毫秒级的，可以使用bigint/double型的保存秒的分数部分。

查询优化

向服务器请求了不必要的数据
尽量不要使用select * ，一是容易带上不必要的列，二是如果对表列进行增删操作可能会返回意想不到的结果。
在多表连接的时候，注意提取的列。

MySQL检查了太多的数据吗？
检验开销的指标主要有三个：执行时间、检查的行数、返回的行数
执行时间：可以通过慢速查询日志检查。
尽量使检查行和返回行的比例小一些。
使用合理的索引

重构查询的方式
考虑将一个大的复杂的查询分解成多个简单的查询，因为现代网络已经很快了，而且MySQL能高效的连接/断开服务器
分治法：让查询在本质上不改变，但每次只执行一小部分，以减少受影响的行数。   例子：清理陈旧数据，这需要大量的查询，会长时间的锁住多行数据，塞满日志；而采取细化语句，可以改进性能，并在复制时减少延迟。（采用Limit限制一次删除的数量）
分解联接：将一个多表联接分解成多个单个查询，然后在服务器端实现联接操作 适用情形：（1）可以缓存早期查询的数据 （2）使用了多个myisam表 （3）数据分布在不同的服务器上 （4）对大表使用了In替代联接 （5）一个联接引用了一张表多次

MySQL架构

1.1.1 连接管理与安全性

 每个客户连接在服务器的进程中都拥有自己的线程（线程独立），客户端连接到MySQL可以基于SSL方式
1.2.2锁粒度

在给定的资源上，被加锁的数据量越小，并发性越好。
但加锁也会消耗资源
所谓锁策略，就是在锁开销和数据安全间寻求平衡
表级锁：开销最小；写锁互斥，读/读可并发；写锁的优先级高于读锁，写锁在读锁前，读锁不能在写锁前。
行级锁：并发性最好，开销最大
1.3.4 mysql中的事务

MySQL默认操作模式是autocommit，即如果不是显式的开启一个事务，否则它将会把每一个查询视为一个单独的事务自动执行
InnoDB的事务在任何时候都可以获得锁，但只有在提交/回滚时才能释放锁（所有），这是一种隐式锁定
除非是在一个事务中，且autocommit被禁止，否则不要使用lock tables命令。
1.4 MVCC（多版本并发控制）

产生原因：解决事务隔离级别为可重复读情况下产生的“幻读”情况
实现技术：通过及时保存某些时刻的数据快照而得以实现的。这意味着同一事务的多个实例，在同时运行的时候，它们看到的数据视图是一致的。
具体方法：InnoDB为每个行增加两个隐含值来实现，记录了行的创建时间以及它的过期时间（或删除事件）。每一行都存储了事件发生时的系统版本号。每一次开始一个新事务的时候，版本号都会递增。每个事物都会保存它在开始时的“当前版本号”
对操作的要求:（1）只查询<=当前版本号的数据并返回 （2）数据行的删除版本必须是未定义或大于当前版本的，用于确保事务开始时数据行是未删除的。 
好处：（1）避免幻读  （2）避免了很多情况下的加锁操作，降低了系统开销 （3）允许非锁定行的数据读取
工作范围：只工作在第二级和第三级，即提交读和可重复读