MySQL—SQL优化详解（上）

傷城~ 2023-10-12 15:07 17阅读 0赞

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**前言**

**本章讲解SQL语言中的优化**

**目录**

SQL优化

1 插入数据

1.1 insert

1). 优化方案一

2). 优化方案二

3). 优化方案三

1.2 大批量插入数据

示例演示:

A. 创建表结构

B. 设置参数

C. load加载数据

2 主键优化

1). 数据组织方式

2). 页分裂

A. 主键顺序插入效果

B. 主键乱序插入效果

3). 页合并

4). 索引设计原则

--------------------

### **SQL****优化**  ###

#### **1** **插入数据**  ####

#### **1.1 insert** ####

如果我们需要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。

insert into tb_test values(1,'tom');
    insert into tb_test values(2,'cat');
    insert into tb_test values(3,'jerry');

#### 1). 优化方案一 ####

批量插入数据

Insert into tb_test values(1,'Tom'),(2,'Cat'),(3,'Jerry');

#### 2). 优化方案二 ####

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). 优化方案三 ####

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

### **1.2** **大批量插入数据** ###

如果一次性需要插入大批量数据(比如: 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。操作如下：

![db834ac8c1024ea98c85fdd4a2bafa12.png][]

可以执行如下指令，将数据脚本文件中的数据加载到表结构中：

-- 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' ;

> 主键顺序插入性能高于乱序插入

#### 示例演示: ####

#### A. 创建表结构 ####

CREATE TABLE `tb_user` (
    `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `username` VARCHAR(50) NOT NULL,
    `password` VARCHAR(50) NOT NULL,
    `name` VARCHAR(20) NOT NULL,
    `birthday` DATE DEFAULT NULL,
    `sex` CHAR(1) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    UNIQUE KEY `unique_user_username` (`username`)
    ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8 ;

#### B. 设置参数 ####

-- 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;

#### C. load加载数据 ####

load data local infile '/root/load_user_100w_sort.sql' into table tb_user
    fields terminated by ',' lines terminated by '\n' ;

![4249cc0dff364692b91afc1d51b7ccee.png][]

我们看到，插入100w的记录，17s就完成了，性能很好。

> 我们看到，插入100w的记录，17s就完成了，性能很好。

### **2** **主键优化** ###

在上一小节，我们提到，主键顺序插入的性能是要高于乱序插入的。 这一小节，就来介绍一下具体的原因，然后再分析一下主键又该如何设计。

### 1). 数据组织方式 ###

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)。

![fd37f02db1e44de9ab1c0a32b46b2aa6.png][]

行数据，都是存储在聚集索引的叶子节点上的。而我们之前也讲解过InnoDB的逻辑结构图：

![c3621f49a6c94da1bc8c70b51f6a96ec.png][]

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。那也就意味着， 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。

#### 2). 页分裂 ####

页可以为空，也可以填充一半，也可以填充100%。每个页包含了2-N行数据(如果一行数据过大，会行溢出)，根据主键排列。

#### A. 主键顺序插入效果 ####

①. 从磁盘中申请页， 主键顺序插入

![54f4f477136a46c08c9dae6de46bdb8e.png][]

②. 第一个页没有满，继续往第一页插入

![5d137a5abfdd456c80ec91c49a4e1d18.png][]

③. 当第一个也写满之后，再写入第二个页，页与页之间会通过指针连接

![326d4ca7dd264cd2abe3eb2dff01997b.png][]

④. 当第二页写满了，再往第三页写入

![ce9881ecf15e4e6ea3cfe67b0d4cf31e.png][]

#### B. 主键乱序插入效果 ####

①. 加入1\#,2\#页都已经写满了，存放了如图所示的数据

![0bdc1c2325da48d69314626beeee5723.png][]

②. 此时再插入id为50的记录，我们来看看会发生什么现象

会再次开启一个页，写入新的页中吗？

![c9101e2ba1584f26b0ade86a59f04aaa.png][]

不会。因为，索引结构的叶子节点是有顺序的。按照顺序，应该存储在47之后。

![e9bb271ffee34b24a3becc02e77de054.png][]

但是47所在的1\#页，已经写满了，存储不了50对应的数据了。 那么此时会开辟一个新的页 3\#。

![6c1196d60ecd43cd8d07ea01f5802960.png][]

但是并不会直接将50存入3\#页，而是会将1\#页后一半的数据，移动到3\#页，然后在3\#页，插入50。

![fde1937f40c44609bceef5b6c0302eaa.png][]

移动数据，并插入id为50的数据之后，那么此时，这三个页之间的数据顺序是有问题的。 1\#的下一个页，应该是3\#， 3\#的下一个页是2\#。 所以，此时，需要重新设置链表指针。

![d2604cafb02747b29cc291d8604810b0.png][]

上述的这种现象，称之为 "页分裂"，是比较耗费性能的操作。

#### 3). 页合并 ####

目前表中已有数据的索引结构(叶子节点)如下：

![82e5fec26d06439489ab5a6709f801d9.png][]

当我们对已有数据进行删除时，具体的效果如下:

当删除一行记录时，实际上记录并没有被物理删除，只是记录被标记（flaged）为删除并且它的空间变得允许被其他记录声明使用。

![50be8c39564842c0856082e13807fab0.png][]

当我们继续删除2\#的数据记录

![638b10973dc74ccaa64cc1e4792e419d.png][]

当页中删除的记录达到 MERGE\_THRESHOLD（默认为页的50%），InnoDB会开始寻找最靠近的页（前或后）看看是否可以将两个页合并以优化空间使用。

![2a0020080a154130a58fd61d9ecc8ea6.png][]

删除数据，并将页合并之后，再次插入新的数据21，则直接插入3\#页

![cc53381785cc4547a465effc36930cb1.png][]

这个里面所发生的合并页的这个现象，就称之为 "页合并"。

> 补充：
> 
> MERGE\_THRESHOLD：合并页的阈值，可以自己设置，在创建表或者创建索引时指定。

#### 4). 索引设计原则 ####

> 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。

![d28fd4e374ce4cd99900e469c7648742.png][]

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