假設,你現(xiàn)在維護一個支持郵箱登錄的系統(tǒng),用戶表是這么定義的:
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create table SUser( ID bigint unsigned primary key , email varchar (64), ... )engine=innodb; |
由于要使用郵箱登錄,所以業(yè)務代碼中一定會出現(xiàn)類似于這樣的語句:
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select f1, f2 from SUser where email= 'xxx' ; |
如果 email 這個字段上沒有索引,那么這個語句就只能做全表掃描。
1)那我可以在郵箱地址這個字段上面建索引嗎?
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MySQL 是支持前綴索引的,可以定義字符串的一部分作為索引
2)如果創(chuàng)建索引的語句不指定前綴長度,那么會怎么樣?
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索引就會包含整個字符串
3)能舉例來說明一下嗎?
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alter table SUser add index index1(email); 或 alter table SUser add index index2(email(6)); |
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index1 索引里面,包含了每個記錄的整個字符串
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index2 索引里面,對于每個記錄都是只取前 6 個字節(jié)
4)這兩種不同的定義在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲上有什么區(qū)別呢?
明顯看出email(6) 這個索引結(jié)構(gòu)占用的空間會更小
5)email(6) 這個索引結(jié)構(gòu)有什么缺點嗎?
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可能會增加額外的記錄掃描次數(shù)
6)下面這個語句,在這兩個索引定義下分別是怎么執(zhí)行的?
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select id, name ,email from SUser where email= 'zhangssxyz@xxx.com' ; |
index1(即 email 整個字符串的索引結(jié)構(gòu)),執(zhí)行順序
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從 index1 索引樹找到滿足索引值是’zhangssxyz@xxx.com’的這條記錄,取得 ID2 的值;
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回表查到主鍵值是 ID2 的行,判斷 email 的值是正確的,將這行記錄加入結(jié)果集;
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繼續(xù)在index索引樹的下一條記錄,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不滿足 email='zhangssxyz@xxx.com’的條件了,循環(huán)結(jié)束。
這個過程中,只需要回主鍵索引取一次數(shù)據(jù),所以系統(tǒng)認為只掃描了一行。
index2(即 email(6) 索引結(jié)構(gòu)),執(zhí)行順序
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從 index2 索引樹找到滿足索引值是’zhangs’的記錄,找到的第一個是 ID1;
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到主鍵上查到主鍵值是 ID1 的行,判斷出 email 的值不是’zhangssxyz@xxx.com’,這行記錄丟棄;
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取 index2 上剛剛查到的位置的下一條記錄,發(fā)現(xiàn)仍然是’zhangs’,取出 ID2,再到 ID 索引上取整行然后判斷,這次值對了,將這行記錄加入結(jié)果集;
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重復上一步,直到在 idxe2 上取到的值不是’zhangs’時,循環(huán)結(jié)束。
在這個過程中,要回主鍵索引取 4 次數(shù)據(jù),也就是掃描了 4 行。
7)通過上面的對比,能得出什么結(jié)論?
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使用前綴索引后,可能會導致查詢語句讀數(shù)據(jù)的次數(shù)變多。
8)前綴索引真的一無是處嗎?
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如果我們定義的 index2 不是 email(6) 而是 email(7),那滿足前綴’zhangss’的記錄只有一個,直接就查到 ID2了,只掃描一行就結(jié)束了。
9)那么使用前綴索引有哪些注意事項?
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長度選擇合理
10)當要給字符串創(chuàng)建前綴索引時,我咋知道我該用多長的前綴索引呢?
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統(tǒng)計索引上有多少個不同的值來判斷要使用多長的前綴。
11)怎樣統(tǒng)計索引上有多少個不同的值?
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select count ( distinct email) as L from SUser; |
12)拿到了索引對應的有多少個不同的值之后下一步該做什么?
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依次選取不同長度的前綴來看這個值
123456select
count
(
distinct
left
(email,4))
as
L4,
count
(
distinct
left
(email,5))
as
L5,
count
(
distinct
left
(email,6))
as
L6,
count
(
distinct
left
(email,7))
as
L7,
from
SUser;
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然后,在 L4~L7 中,找出第一個不小于 L * 95% 的值,說明通過這個索引可以找出百分之95以上的數(shù)據(jù)。
13)前綴索引對覆蓋索引的影響是什么?
下面這個 SQL 語句:
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select id,email from SUser where email= 'zhangssxyz@xxx.com' ; |
與前面例子中的 SQL 語句
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select id, name ,email from SUser where email= 'zhangssxyz@xxx.com' ; |
相比,第一個語句只要求返回 id 和 email 字段。
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如果使用 index1(即 email 整個字符串的索引結(jié)構(gòu))的話,查email的話就能得到ID,那就不用回表了,這個就是覆蓋索引。
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用 index2(即 email(6) 索引結(jié)構(gòu))的話,就不得不回到 ID 索引再去判斷 email 字段的值。
14)那我把index2 的定義修改為 email(18) 的前綴索引不就行了?
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這個18是你自己定義的,系統(tǒng)不知道18這個長度是否已經(jīng)大于我的email長度,所以它還是會回表去查一下驗證。
總而言之:使用前綴索引就用不上覆蓋索引對查詢性能的優(yōu)化了
15)對于類似于郵箱這樣的字段來說,使用前綴索引的效果可能還不錯。但是,遇到身份證這種前綴的區(qū)分度不夠好的情況時,我們要怎么辦呢?
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索引選取的要更長一些。
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但是所以越長的話,占的磁盤空間更大,相同的一頁能放下的索引值就變少了,反而會影響查詢效率。
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16)如果我們能夠確定業(yè)務需求里面只有按照身份證進行等值查詢的需求,還有沒有別的處理方法呢?
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既然正過來相同的多,那我就把它倒過來存。查詢時候這樣查
1select
field_list
from
t
where
id_card = reverse(
'input_id_card_string'
);
使用 的時候用count(distinct) 方法去做個驗證
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使用 hash 字段。在表上再創(chuàng)建一個整數(shù)字段,來保存身份證的校驗碼,同時在這個字段上創(chuàng)建索引。
1alter
table
t
add
id_card_crc
int
unsigned,
add
index
(id_card_crc);
每次插入新記錄的時候,都同時用 crc32() 這個函數(shù)得到校驗碼填到這個新字段。由于校驗碼可能存在沖突,也就是說兩個不同的身份證號通過 crc32() 函數(shù)得到的結(jié)果可能是相同的,所以你的查詢語句 where 部分要判斷 id_card 的值是否精確相同。
1select
field_list
from
t
where
id_card_crc=crc32(
'input_id_card_string'
)
and
id_card=
'input_id_card_string'
這樣,索引的長度變成了 4 個字節(jié)(int類型),比原來小了很多
17)使用倒序存儲和使用 hash 字段這兩種方法有什么異同點?
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相同點:都不支持范圍查詢
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倒序存儲的字段上創(chuàng)建的索引是按照倒序字符串的方式排序的,已經(jīng)沒有辦法利用索引方式查出身份證號碼在[ID_X, ID_Y]的所有市民了。同樣地,hash 字段的方式也只能支持等值查詢。
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區(qū)別
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從占用的額外空間來看,倒序存儲方式在主鍵索引上,不會消耗額外的存儲空間,而 hash 字段方法需要增加一個字段。當然,倒序存儲方式使用 4 個字節(jié)的前綴長度應該是不夠的,如果再長一點,這個消耗跟額外這個 hash 字段也差不多抵消了。
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在 CPU 消耗方面,倒序方式每次寫和讀的時候,都需要額外調(diào)用一次 reverse 函數(shù),而 hash 字段的方式需要額外調(diào)用一次 crc32() 函數(shù)。如果只從這兩個函數(shù)的計算復雜度來看的話,reverse 函數(shù)額外消耗的 CPU 資源會更小些。
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從查詢效率上看,使用 hash 字段方式的查詢性能相對更穩(wěn)定一些。因為 crc32 算出來的值雖然有沖突的概率,但是概率非常小,可以認為每次查詢的平均掃描行數(shù)接近 1。而倒序存儲方式畢竟還是用的前綴索引的方式,也就是說還是會增加掃描行數(shù)。
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案例:如果你在維護一個學校的學生信息數(shù)據(jù)庫,學生登錄名的統(tǒng)一格式是”學號 @gmail.com", 而學號的規(guī)則是:十五位的數(shù)字,其中前三位是所在城市編號、第四到第六位是學校編號、第七位到第十位是入學年份、最后五位是順序編號。
18)系統(tǒng)登錄的時候都需要學生輸入登錄名和密碼,驗證正確后才能繼續(xù)使用系統(tǒng)。就只考慮登錄驗證這個行為的話,你會怎么設計這個登錄名的索引呢?
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一個學校每年預估2萬新生,50年才100萬記錄,能節(jié)省多少空間,直接全字段索引。省去了開發(fā)轉(zhuǎn)換及局限性風險,碰到超大量迫不得已再用后兩種辦法
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實際操作上直接全字段索引就行了,一個學校數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量和查詢壓力都不會大到哪兒去。 如果單從優(yōu)化數(shù)據(jù)表的角度: \1. 后綴@gmail可以單獨一個字段來存,或者用業(yè)務代碼來保證, \2. 城市編號和學校編號估計也不會變,也可以用業(yè)務代碼來配置 \3. 然后直接存年份和順序編號就行了,這個字段可以全字段索引
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