杨记

碎片化学习令人焦虑，系统化学习使人进步

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MySQL进阶1

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源自黑马程序员，介绍了存储引擎、索引、SQL优化、视图/存储过程/存储函数

MySQL体系结构

1). 连接层

最上层是一些客户端和链接服务，包含本地sock 通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2). 服务层

第二层架构主要完成大多数的核心服务功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化，部分内置函数的执行。所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如 过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定表的查询的顺序，是否利用索引等，最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存，如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

3). 引擎层

存储引擎层， 存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API和存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有不同的功能，这样我们可以根据自己的需要，来选取合适的存储引擎。数据库中的索引是在存储引擎层实现的。

4). 存储层

数据存储层， 主要是将数据(如: redolog、undolog、数据、索引、二进制日志、错误日志、查询日志、慢查询日志等)存储在文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，它的架构可以在多种不同场景中应用并发挥良好作用。主要体现在存储引擎上，插件式的存储引擎架构，将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需要选择合适的存储引擎。

存储引擎

存储引擎就是存储数据、建立索引、更新/查询数据等技术的实现方式 。存储引擎是基于表的，而不是基于库的，所以存储引擎也可被称为表类型。我们可以在创建表的时候，来指定选择的存储引擎，如果没有指定将自动选择默认的存储引擎。

创建表是指定存储引擎：

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CREATE TABLE 表名(
    字段1 字段1类型 [ COMMENT 字段1注释 ] ,
    ......
    字段n 字段n类型 [COMMENT 字段n注释 ]
) ENGINE = INNODB [ COMMENT 表注释 ] ;

查询当前数据库支持的存储引擎：

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show engines;

InnoDB

InnoDB是一种兼顾高可靠性和高性能的通用存储引擎，在 MySQL 5.5 之后，InnoDB是默认的MySQL存储引擎。

特点

  • DML操作遵循ACID模型，支持事务；
  • 行级锁，提高并发访问性能；
  • 支持外键FOREIGN KEY约束，保证数据的完整性和正确性；

文件

xxx.ibd：xxx代表的是表名，innoDB引擎的每张表都会对应这样一个表空间文件，存储该表的表结构（frm-早期的 、sdi-新版的）、数据和索引。

参数：innodb_file_per_table

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show variables like 'innodb_file_per_table';

如果该参数开启，代表对于InnoDB引擎的表，每一张表都对应一个ibd文件。 我们直接打开MySQL的数据存放目录： C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 8.0\Data ， 这个目录下有很多文件夹，不同的文件夹代表不同的数据库，我们直接打开itcast文件夹。

可以看到里面有很多的ibd文件，每一个ibd文件就对应一张表，比如：我们有一张表 account，就有这样的一个account.ibd文件，而在这个ibd文件中不仅存放表结构、数据，还会存放该表对应的索引信息。 而该文件是基于二进制存储的，不能直接基于记事本打开，我们可以使用mysql提供的一个指令 ibd2sdi ，通过该指令就可以从ibd文件中提取sdi信息，而sdi数据字典信息中就包含该表的表结构。

逻辑存储结构：

  • 表空间 : InnoDB存储引擎逻辑结构的最高层，ibd文件其实就是表空间文件，在表空间中可以包含多个Segment段。
  • 段 : 表空间是由各个段组成的， 常见的段有数据段、索引段、回滚段等。InnoDB中对于段的管理，都是引擎自身完成，不需要人为对其控制，一个段中包含多个区。
  • 区 : 区是表空间的单元结构，每个区的大小为1M。 默认情况下， InnoDB存储引擎页大小为16K， 即一个区中一共有64个连续的页。
  • 页 : 页是组成区的最小单元，页也是InnoDB存储引擎磁盘管理的最小单元，每个页的大小默认为 16KB。为了保证页的连续性，InnoDB 存储引擎每次从磁盘申请4-5个区。
  • 行 : InnoDB 存储引擎是面向行的，也就是说数据是按行进行存放的，在每一行中除了定义表时所指定的字段以外，还包含两个隐藏字段(后面会详细介绍)。

MyISAM

MyISAM是MySQL早期的默认存储引擎。

特点：

  • 不支持事务，不支持外键
  • 支持表锁，不支持行锁
  • 访问速度快

文件：

  • xxx.sdi：存储表结构信息，文本文件，可以直接查看
  • xxx.MYD: 存储数据
  • xxx.MYI: 存储索引

Memory

Memory引擎的表数据时存储在内存中的，由于受到硬件问题、或断电问题的影响，只能将这些表作为临时表或缓存使用。

特点：

  • 内存存放
  • hash索引（默认）

文件：xxx.sdi：存储表结构信息

区别和特点

特点 InnoDB MyISAM Memory
存储限制 64TB 有 有
事务安全 支持 - -
锁机制 行锁 表锁 表锁
B+tree索引 支持 支持 支持
Hash索引 - - 支持
全文索引 支持(5.6版本之后) 支持 -
空间使用 高 低 N/A
内存使用 高 低 中等
批量插入速度 低 高 高
支持外键 支持 - -

InnoDB引擎与MyISAM引擎的区别 ?

①. InnoDB引擎, 支持事务, 而MyISAM不支持。

②. InnoDB引擎, 支持行锁和表锁, 而MyISAM仅支持表锁, 不支持行锁。

③. InnoDB引擎, 支持外键, 而MyISAM是不支持的

存储引擎选择

在选择存储引擎时，应该根据应用系统的特点选择合适的存储引擎。对于复杂的应用系统，还可以根据实际情况选择多种存储引擎进行组合。

InnoDB: 是Mysql的默认存储引擎，支持事务、外键。如果应用对事务的完整性有比较高的要求，在并发条件下要求数据的一致性，数据操作除了插入和查询之外，还包含很多的更新、删除操作，那么InnoDB存储引擎是比较合适的选择。

MyISAM ： 如果应用是以读操作和插入操作为主，只有很少的更新和删除操作，并且对事务的完整性、并发性要求不是很高，那么选择这个存储引擎是非常合适的。

MEMORY：将所有数据保存在内存中，访问速度快，通常用于临时表及缓存。MEMORY的缺陷就是对表的大小有限制，太大的表无法缓存在内存中，而且无法保障数据的安全性。

索引

参考链接：https://www.cnblogs.com/whgk/p/6179612.html

概述

索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构(有序)。在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用（指向）数据， 这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

假如我们要执行的SQL语句为 ： select * from user where age = 45;

1）无索引情况

在无索引情况下，就需要从第一行开始扫描，一直扫描到最后一行，我们称之为 全表扫描，性能很低。

2）有索引情况

如果我们针对于这张表建立了索引，假设索引结构就是二叉树，那么也就意味着，会对age这个字段建立一个二叉树的索引结构。

此时我们在进行查询时，只需要扫描三次就可以找到数据了，极大的提高的查询的效率。

备注： 这里我们只是假设索引的结构是二叉树，介绍一下索引的大概原理，只是一个示意图，并不是索引的真实结构，索引的真实结构，后面会详细介绍。

索引特点：

优势 劣势
提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本 索引列也是要占用空间的。
通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU的消耗。 索引大大提高了查询效率，同时却也降低更新表的速度， 如对表进行INSERT、UPDATE、DELETE时，效率降低。

索引结构

MySQL的索引是在存储引擎层实现的，不同的存储引擎有不同的索引结构，主要包含以下几种：

索引结构 描述
B+Tree索引 最常见的索引类型，大部分引擎都支持 B+ 树索引
Hash索引 底层数据结构是用哈希表实现的, 只有精确匹配索引列的查询才有效, 不支持范围查询
R-tree(空间索引） 空间索引是MyISAM引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少
Full-text(全文索引) 是一种通过建立倒排索引,快速匹配文档的方式。类似于Lucene,Solr,ES

上述是MySQL中所支持的所有的索引结构，接下来，我们再来看看不同的存储引擎对于索引结构的支持 情况。

索引 InnoDB MyISAM Memory
B+tree索引 支持 支持 支持
Hash 索 引 不支持 不支持 支持
R-tree 索 引 不支持 支持 不支持
Full-text 5.6版本之后支持 支持 不支持

注意： 我们平常所说的索引，如果没有特别指明，都是指B+树结构组织的索引。

二叉树

假如说MySQL的索引结构采用二叉树的数据结构，比较理想的结构如下：

如果主键是顺序插入的，则会形成一个单向链表，结构如下：

所以，如果选择二叉树作为索引结构，会存在以下缺点：

  • 顺序插入时，会形成一个链表，查询性能大大降低。
  • 大数据量情况下，层级较深，检索速度慢。

此时大家可能会想到，我们可以选择红黑树，红黑树是一颗自平衡二叉树，那这样即使是顺序插入数据，最终形成的数据结构也是一颗平衡的二叉树,结构如下:

但是，即使如此，由于红黑树也是一颗二叉树，所以也会存在一个缺点：大数据量情况下，层级较深，检索速度慢。

所以，在MySQL的索引结构中，并没有选择二叉树或者红黑树，而选择的是B+Tree，那么什么是B+Tree呢？在详解B+Tree之前，先来介绍一个B-Tree。

B-Tree

B-Tree，B树是一种多叉路衡查找树，相对于二叉树，B树每个节点可以有多个分支，即多叉。

以一颗最大度数（max-degree）为5(5阶)的b-tree为例，那这个B树每个节点最多存储4个key，5个指针：

我们可以通过一个数据结构可视化的网站来简单演示一下。 https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BTree.html

插入一组数据： 100 65 169 368 900 556 780 35 215 1200 234 888 158 90 1000 88120 268 250 。然后观察一些数据插入过程中，节点的变化情况。

特点：

  • 5阶的B树，每一个节点最多存储4个key，对应5个指针。
  • 一旦节点存储的key数量到达5，就会裂变，中间元素向上分裂。
  • 在B树中，非叶子节点和叶子节点都会存放数据。
B+Tree

B+Tree是B-Tree的变种，我们以一颗最大度数（max-degree）为4（4阶）的b+tree为例，来看一下其结构示意图：

我们可以看到，两部分：

  • 绿色框框起来的部分，是索引部分，仅仅起到索引数据的作用，不存储数据。
  • 红色框框起来的部分，是数据存储部分，在其叶子节点中要存储具体的数据。

我们可以通过一个数据结构可视化的网站来简单演示一下。 https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/BPlusTree.html

插入一组数据： 100 65 169 368 900 556 780 35 215 1200 234 888 158 90 1000 88120 268 250 。然后观察一些数据插入过程中，节点的变化情况。

最终我们看到，B+Tree 与 B-Tree相比，主要有以下三点区别：

  • 所有的数据都会出现在叶子节点。
  • 叶子节点形成一个单向链表。
  • 非叶子节点仅仅起到索引数据作用，具体的数据都是在叶子节点存放的

上述我们所看到的结构是标准的B+Tree的数据结构，接下来，我们再来看看MySQL中优化之后的B+Tree

MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能，利于排序。

hash

哈希索引就是采用一定的hash算法，将键值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，然后存储在hash表中。

如果两个(或多个)键值，映射到一个相同的槽位上，他们就产生了hash冲突（也称为hash碰撞），可以通过链表来解决。

特点：

  • Hash索引只能用于对等比较(=，in)，不支持范围查询（between，>，< ，…）
  • 无法利用索引完成排序操作
  • 查询效率高，通常(不存在hash冲突的情况)只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索引

在MySQL中，支持hash索引的是Memory存储引擎。 而InnoDB中具有自适应hash功能，hash索引是InnoDB存储引擎根据B+Tree索引在指定条件下自动构建的。

思考题： 为什么InnoDB存储引擎选择使用B+tree索引结构?

A. 相对于二叉树，层级更少，搜索效率高；

B. 对于B-tree，无论是叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致一页中存储的键值减少，指针跟着减少，要同样保存大量数据，只能增加树的高度，导致性能降低；

C. 相对Hash索引，B+tree支持范围匹配及排序操作；

索引分类

在MySQL数据库，将索引的具体类型主要分为以下几类：主键索引、唯一索引、常规索引、全文索引。

分类 含义 特点 关键字
主键索引 针对于表中主键创建的索引 默认自动创建, 只能有一个 PRIMARY
唯一索引 避免同一个表中某数据列中的值重复 可以有多个 UNIQUE
常规索引 快速定位特定数据 可以有多个
全文索引 全文索引查找的是文本中的关键词，而不是比较索引中的值 可以有多个 FULLTEXT

在在InnoDB存储引擎中，根据索引的存储形式，又可以分为两种：聚集索引&二级索引

分类 含义 特点
聚集索引(Clustered Index) 将数据存储与索引放到了一块，索引结构的叶子节点保存了行数据 必须有,而且只有一个
二级索引(Secondary Index) 将数据与索引分开存储，索引结构的叶子节点关联的是对应的主键 可以存在多个

聚集索引选取规则:

  • 如果存在主键，主键索引就是聚集索引。如果不存在主键，将使用第一个唯一（UNIQUE）索引作为聚集索引。
  • 如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

  • 聚集索引的叶子节点下挂的是这一行的数据 。
  • 二级索引的叶子节点下挂的是该字段值对应的主键值。

接下来，我们来分析一下，当我们执行如下的SQL语句时，具体的查找过程是什么样子的。

具体过程如下:

①. 由于是根据name字段进行查询，所以先根据name=’Arm’到name字段的二级索引中进行匹配查找。但是在二级索引中只能查找到 Arm 对应的主键值 10。

②. 由于查询返回的数据是*，所以此时，还需要根据主键值10，到聚集索引中查找10对应的记录，最终找到10对应的行row。

③. 最终拿到这一行的数据，直接返回即可。

回表查询： 这种先到二级索引中查找数据，找到主键值，然后再到聚集索引中根据主键值，获取数据的方式，就称之为回表查询。

思考题：以下两条SQL语句，那个执行效率高? 为什么? 备注: id为主键，name字段创建的有索引；

A. select * from user where id = 10 ;

B. select * from user where name = ‘Arm’ ;

解答：

A 语句的执行性能要高于B 语句。因为A语句直接走聚集索引，直接返回数据。 而B语句需要先查询name字段的二级索引，然后再查询聚集索引，也就是需要进行回表查询。

思考题：InnoDB主键索引的B+tree高度为多高呢?

假设：一行数据大小为1k，一页中可以存储16行这样的数据。InnoDB的指针占用6个字节的空间，主键即使为bigint，占用字节数为8。

高度为2：

n 8 + (n + 1) 6 = 16*1024 , 算出n约为 1170

1171* 16 = 18736

也就是说，如果树的高度为2，则可以存储 18000 多条记录。

高度为3：

1171 1171 16 = 21939856

也就是说，如果树的高度为3，则可以存储 2200w 左右的记录。

索引语法

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-- 创建索引
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name (index_col_name,... );
-- 查看索引
SHOW INDEX FROM table_name;
-- 删除索引
DROP INDEX index_name ON table_name;

示例演示：

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-- 数据准备
create table tb_user(
    id int primary key auto_increment comment '主键',
    name varchar(50) not null comment '用户名',
    phone varchar(11) not null comment '手机号',
    email varchar(100) comment '邮箱',
    profession varchar(11) comment '专业',
    age tinyint unsigned comment '年龄',
    gender char(1) comment '性别 , 1: 男, 2: 女',
    status char(1) comment '状态',
    createtime datetime comment '创建时间'
) comment '系统用户表';

INSERT INTO tb_user (name, phone, email, profession, age, gender, status,createtime) VALUES 
('吕布', '17799990000', 'lvbu666@163.com', '软件工程', 23, '1','6', '2001-02-02 00:00:00'),
('曹操', '17799990001', 'caocao666@qq.com', '通讯工程', 33,'1', '0', '2001-03-05 00:00:00'),
('赵云', '17799990002', '17799990@139.com', '英语', 34, '1','2', '2002-03-02 00:00:00'),
('孙悟空', '17799990003', '17799990@sina.com', '工程造价', 54,'1', '0', '2001-07-02 00:00:00'),
('花木兰', '17799990004', '19980729@sina.com', '软件工程', 23,'2', '1', '2001-04-22 00:00:00'),
('大乔', '17799990005', 'daqiao666@sina.com', '舞蹈', 22, '2','0', '2001-02-07 00:00:00'),
('露娜', '17799990006', 'luna_love@sina.com', '应用数学', 24,'2', '0', '2001-02-08 00:00:00'),
('程咬金', '17799990007', 'chengyaojin@163.com', '化工', 38, '1', '5', '2001-05-23 00:00:00'),
('项羽', '17799990008', 'xiaoyu666@qq.com', '金属材料', 43, '1', '0', '2001-09-18 00:00:00'),
('白起', '17799990009', 'baiqi666@sina.com', '机械工程及其自动化', 27, '1', '2', '2001-08-16 00:00:00'),
('韩信', '17799990010', 'hanxin520@163.com', '无机非金属材料工程', 27, '1', '0', '2001-06-12 00:00:00'),
('荆轲', '17799990011', 'jingke123@163.com', '会计', 29, '1', '0', '2001-05-11 00:00:00'),
('兰陵王', '17799990012', 'lanlinwang666@126.com', '工程造价', 44, '1', '1', '2001-04-09 00:00:00'),
('狂铁', '17799990013', 'kuangtie@sina.com', '应用数学', 43, '1', '2', '2001-04-10 00:00:00'),
('貂蝉', '17799990014', '84958948374@qq.com', '软件工程', 40, '2', '3', '2001-02-12 00:00:00'),
('妲己', '17799990015', '2783238293@qq.com', '软件工程', 31, '2', '0', '2001-01-30 00:00:00'),
('芈月', '17799990016', 'xiaomin2001@sina.com', '工业经济', 35, '2', '0', '2000-05-03 00:00:00'),
('嬴政', '17799990017', '8839434342@qq.com', '化工', 38, '1', '1', '2001-08-08 00:00:00'),
('狄仁杰', '17799990018', 'jujiamlm8166@163.com', '国际贸易', 30, '1', '0', '2007-03-12 00:00:00'),
('安琪拉', '17799990019', 'jdodm1h@126.com', '城市规划', 51, '2', '0', '2001-08-15 00:00:00'),
('典韦', '17799990020', 'ycaunanjian@163.com', '城市规划', 52, '1', '2', '2000-04-12 00:00:00'),
('廉颇', '17799990021', 'lianpo321@126.com', '土木工程', 19, '1', '3', '2002-07-18 00:00:00'),
('后羿', '17799990022', 'altycj2000@139.com', '城市园林', 20, '1', '0', '2002-03-10 00:00:00'),
('姜子牙', '17799990023', '37483844@qq.com', '工程造价', 29, '1', '4', '2003-05-26 00:00:00');

-- name字段为姓名字段，该字段的值可能会重复，为该字段创建索引
CREATE INDEX idx_user_name ON tb_user(name);
-- phone手机号字段的值，是非空，且唯一的，为该字段创建唯一索引
CREATE UNIQUE INDEX idx_user_phone ON tb_user(phone);
-- 为profession、age、status创建联合索引
CREATE INDEX idx_user_pro_age_sta ON tb_user(profession,age,status);
-- 为email建立合适的索引来提升查询效率
CREATE INDEX idx_email ON tb_user(email);

-- 查看tb_user表的所有的索引数据
show index from tb_user;

SQL性能分析

SQL执行频率

MySQL 客户端连接成功后，通过 show [session|global] status 命令可以提供服务器状态信息。通过如下指令，可以查看当前数据库的INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT的访问频次：

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-- session 是查看当前会话; global 是查询全局数据;
SHOW  GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';

通过上述指令，我们可以查看到当前数据库到底是以查询为主，还是以增删改为主，从而为数据库优化提供参考依据。 如果是以增删改为主，我们可以考虑不对其进行索引的优化。 如果是以查询为主，那么就要考虑对数据库的索引进行优化了。

慢查询日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数（long_query_time，单位：秒，默认10秒）的所有SQL语句的日志。

MySQL的慢查询日志默认没有开启，我们可以查看一下系统变量 slow_query_log。

如果要开启慢查询日志，需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置如下信息：

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# 开启MySQL慢日志查询开关
slow_query_log=1
# 设置慢日志的时间为2秒，SQL语句执行时间超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志
long_query_time=2

配置完毕之后，通过以下指令重新启动MySQL服务器进行测试，查看慢日志文件中记录的信息/var/lib/mysql/localhost-slow.log

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systemctl restart mysqld

检查慢查询日志 ：

最终我们发现，在慢查询日志中，只会记录执行时间超多我们预设时间（2s）的SQL，执行较快的SQL是不会记录的。

那这样，通过慢查询日志，就可以定位出执行效率比较低的SQL，从而有针对性的进行优化。

profile详情

show profiles 能够在做SQL优化时帮助我们了解时间都耗费到哪里去了。通过have_profiling参数，能够看到当前MySQL是否支持profile操作：

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SELECT @@have_profiling;
SELECT @@profiling;

可以看到，当前MySQL是支持 profile操作的，但是开关是关闭的。可以通过set语句在session/global级别开启profiling：

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SET profiling = 1;

开关已经打开了，接下来，我们所执行的SQL语句，都会被MySQL记录，并记录执行时间消耗到哪儿去了。 我们直接执行如下的SQL语句：

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select * from tb_user;
select * from tb_user where id = 1;
select * from tb_user where name = '白起';
select count(*) from tb_sku;

执行一系列的业务SQL的操作，然后通过如下指令查看指令的执行耗时：

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-- 查看每一条SQL的耗时基本情况
show profiles;
-- 查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况
show profile for query query_id;
-- 查看指定query_id的SQL语句CPU的使用情况
show profile cpu for query query_id;

explain

EXPLAIN 或者 DESC命令获取 MySQL 如何执行 SELECT 语句的信息，包括在 SELECT 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。

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-- 直接在select语句之前加上关键字 explain / desc
EXPLAIN SELECT 字段列表 FROM 表名 WHERE 条件;

Explain 执行计划中各个字段的含义：

字段 含义
id select查询的序列号，表示查询中执行select子句或者是操作表的顺序(id相同，执行顺序从上到下；id不同，值越大，越先执行)。
select_type 表示 SELECT 的类型，常见的取值有 SIMPLE（简单表，即不使用表连接或者子查询）、PRIMARY（主查询，即外层的查询）、UNION（UNION 中的第二个或者后面的查询语句）、SUBQUERY（SELECT/WHERE之后包含了子查询）等
type 表示连接类型，性能由好到差的连接类型为NULL、system、const、eq_ref、ref、range、 index、all 。
possible_key 显示可能应用在这张表上的索引，一个或多个。
key 实际使用的索引，如果为NULL，则没有使用索引。
key_len 表示索引中使用的字节数， 该值为索引字段最大可能长度，并非实际使用长度，在不损失精确性的前提下， 长度越短越好 。
rows MySQL认为必须要执行查询的行数，在innodb引擎的表中，是一个估计值， 可能并不总是准确的。
filtered 表示返回结果的行数占需读取行数的百分比， filtered 的值越大越好。

索引使用

验证索引效率

在讲解索引的使用原则之前，先通过一个简单的案例，来验证一下索引，看看是否能够通过索引来提升数据查询性能。在演示的时候，我们还是使用之前准备的一张表tb_sku , 在这张表中准备了1000w的记录

这张表中id为主键，有主键索引，而其他字段是没有建立索引的。 我们先来查询其中的一条记录，看看里面的字段情况，执行如下SQL：

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select * from tb_sku where id = 1\G;

可以看到即使有1000w的数据,根据id进行数据查询,性能依然很快，因为主键id是有索引的。 那么接下来，我们再来根据 sn 字段进行查询，执行如下SQL：

1
SELECT * FROM tb_sku WHERE sn = '100000003145001';

我们可以看到根据sn字段进行查询，查询返回了一条数据，结果耗时 20.78sec，就是因为sn没有索引，而造成查询效率很低。

那么我们可以针对于sn字段，建立一个索引，建立了索引之后，我们再次根据sn进行查询，再来看一下查询耗时情况。

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create index idx_sku_sn on tb_sku(sn) ;

然后再次执行相同的SQL语句，再次查看SQL的耗时。

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SELECT * FROM tb_sku WHERE sn = '100000003145001';

我们明显会看到，sn字段建立了索引之后，查询性能大大提升。建立索引前后，查询耗时都不是一个数量级的。

最左前缀法则

如果索引了多列（联合索引），要遵守最左前缀法则。最左前缀法则指的是查询从索引的最左列开始，并且不跳过索引中的列。如果跳跃某一列，索引将会部分失效(后面的字段索引失效)。

以 tb_user 表为例，我们先来查看一下之前 tb_user 表所创建的索引。

在 tb_user 表中，有一个联合索引，这个联合索引涉及到三个字段，顺序分别为：profession，age，status。

对于最左前缀法则指的是，查询时，最左变的列，也就是profession必须存在，否则索引全部失效。而且中间不能跳过某一列，否则该列后面的字段索引将失效。 接下来，我们来演示几组案例，看一下具体的执行计划：

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0';

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31;

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程';

以上的这三组测试中，我们发现只要联合索引最左边的字段 profession存在，索引就会生效，只不过索引的长度不同。 而且由以上三组测试，我们也可以推测出profession字段索引长度为47、age字段索引长度为2、status字段索引长度为5。

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explain select * from tb_user where age = 31 and status = '0';

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explain select * from tb_user where status = '0';

而通过上面的这两组测试，我们也可以看到索引并未生效，原因是因为不满足最左前缀法则，联合索引最左边的列profession不存在。

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and status = '0';

上述的SQL查询时，存在profession字段，最左边的列是存在的，索引满足最左前缀法则的基本条件。但是查询时，跳过了age这个列，所以后面的列索引是不会使用的，也就是索引部分生效，所以索引的长度就是47。

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explain select * from tb_user where age = 31 and status = '0' and profession = '软件工程';

注意 ： 最左前缀法则中指的最左边的列，是指在查询时，联合索引的最左边的字段(即是第一个字段)必须存在，与我们编写SQL时，条件编写的先后顺序无关。

范围查询

联合索引中，出现范围查询（> , <），范围查询右侧的列索引失效。

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age > 30 and status = '0';

当范围查询使用> 或 < 时，走联合索引了，但是索引的长度为49，就说明范围查询右边的status字段是没有走索引的。

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age >= 30 and status = '0';

所以，在业务允许的情况下，尽可能的使用类似于 >= 或 <= 这类的范围查询，而避免使用 > 或 <

索引失效情况
索引列运算

不要在索引列上进行运算操作，索引将失效

在tb_user表中，除了前面介绍的联合索引之外，还有一个索引，是phone字段的单列索引。

当根据phone字段进行等值匹配查询时, 索引生效。

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explain select * from tb_user where phone = '17799990015';

当根据phone字段进行函数运算操作之后，索引失效。

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explain select * from tb_user where substring(phone,10,2) = '15';

字符串不加引号

字符串类型字段使用时，不加引号，索引将失效。

接下来，我们通过两组示例，来看看对于字符串类型的字段，加单引号与不加单引号的区别：

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explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0';
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = 0;

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explain select * from tb_user where phone = '17799990015';
explain select * from tb_user where phone = 17799990015;

经过上面两组示例，我们会明显的发现，如果字符串不加单引号，对于查询结果，没什么影响，但是数据库存在隐式类型转换，索引将失效。

模糊查询

如果仅仅是尾部模糊匹配，索引不会失效。如果是头部模糊匹配，索引失效。

接下来，我们来看一下这三条SQL语句的执行效果，查看一下其执行计划：

由于下面查询语句中，都是根据profession字段查询，符合最左前缀法则，联合索引是可以生效的，我们主要看一下，模糊查询时，%加在关键字之前，和加在关键字之后的影响。

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explain select * from tb_user where profession like '软件%';
explain select * from tb_user where profession like '%工程';
explain select * from tb_user where profession like '%工%';

经过上述的测试，我们发现，在like模糊查询中，在关键字后面加%，索引可以生效。而如果在关键字前面加了%，索引将会失效。

or连接条件

用or分割开的条件，如果or前的条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及的索引都不会被用到。

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explain select * from tb_user where id = 10 or age = 23;
explain select * from tb_user where phone = '17799990017' or age = 23;

由于age没有索引，所以即使id、phone有索引，索引也会失效。所以需要针对于age也要建立索引。

然后，我们可以对age字段建立索引。

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create index idx_user_age on tb_user(age);

建立了索引之后，我们再次执行上述的SQL语句，看看前后执行计划的变化。

最终，我们发现，当or连接的条件，左右两侧字段都有索引时，索引才会生效。

数据分布影响

如果MySQL评估使用索引比全表更慢，则不使用索引。

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select * from tb_user where phone >= '17799990005';
select * from tb_user where phone >= '17799990015';

经过测试我们发现，相同的SQL语句，只是传入的字段值不同，最终的执行计划也完全不一样，这是为什么呢？

就是因为MySQL在查询时，会评估使用索引的效率与走全表扫描的效率，如果走全表扫描更快，则放弃索引，走全表扫描。 因为索引是用来索引少量数据的，如果通过索引查询返回大批量的数据，则还不如走全表扫描来的快，此时索引就会失效。

接下来，我们再来看看 is null 与 is not null 操作是否走索引。

执行如下两条语句 ：

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explain select * from tb_user where profession is null;
explain select * from tb_user where profession is not null;

接下来，我们做一个操作将profession字段值全部更新为null。然后，再次执行上述的两条SQL，查看SQL语句的执行计划。

最终我们看到，一模一样的SQL语句，先后执行了两次，结果查询计划是不一样的，为什么会出现这种现象，这是和数据库的数据分布有关系。查询时MySQL会评估，走索引快，还是全表扫描快，如果全表扫描更快，则放弃索引走全表扫描。 因此，is null 、is not null是否走索引，得具体情况具体分析，并不是固定的。

SQL提示

目前tb_user表的数据情况如下：

索引情况如下：

把上述的 idx_user_age, idx_email 这两个之前测试使用过的索引直接删除。

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drop index idx_user_age on tb_user;
drop index idx_email on tb_user;

A、执行SQL ：explain select * from tb_user where profession = '软件工程';

查询走了联合索引。

B、执行SQL，创建profession的单列索引：create index idx_user_pro ontb_user(profession);

C、创建单列索引后，再次执行A中的SQL语句，查看执行计划，看看到底走哪个索引。

测试结果，我们可以看到，possible_keys中 idx_user_pro_age_sta,idx_user_pro 这两个索引都可能用到，最终MySQL选择了idx_user_pro_age_sta索引。这是MySQL自动选择的结果。

那么，我们能不能在查询的时候，自己来指定使用哪个索引呢？ 答案是肯定的，此时就可以借助于MySQL的SQL提示来完成。

SQL提示，是优化数据库的一个重要手段，简单来说，就是在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的。

1）use index ： 建议MySQL使用哪一个索引完成此次查询（仅仅是建议，mysql内部还会再次进行评估）。

2） ignore index ： 忽略指定的索引。

3） force index ： 强制使用索引。

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explain select * from tb_user use index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
explain select * from tb_user ignore index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';
explain select * from tb_user force index(idx_user_pro) where profession = '软件工程';

覆盖索引

尽量使用覆盖索引，减少select *。 那么什么是覆盖索引呢？ 覆盖索引是指 查询使用了索引，并且需要返回的列，在该索引中已经全部能够找到

接下来，我们来看一组SQL的执行计划，看看执行计划的差别，然后再来具体做一个解析。

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explain select id, profession from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;
explain select id,profession,age, status from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;
explain select id,profession,age, status, name from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0' ;
explain select * from tb_user where profession = '软件工程' and age = 31 and status = '0';

上述这几条SQL的执行结果为：

从上述的执行计划我们可以看到，这四条SQL语句的执行计划前面所有的指标都是一样的，看不出来差异。但是此时，我们主要关注的是后面的Extra，前面两天SQL的结果为 Using where; Using Index ; 而后面两条SQL的结果为: Using index condition 。

  • Using where; Using Index：查找使用了索引，但是需要的数据都在索引列中能找到，所以不需要回表查询数据
  • Using index condition：查找使用了索引，但是需要回表查询数据

因为，在tb_user表中有一个联合索引 idx_user_pro_age_sta，该索引关联了三个字段profession、age、status，而这个索引也是一个二级索引，所以叶子节点下面挂的是这一行的主键id。 所以当我们查询返回的数据在 id、profession、age、status 之中，则直接走二级索引直接返回数据了。 如果超出这个范围，就需要拿到主键id，再去扫描聚集索引，再获取额外的数据了，这个过程就是回表。 而我们如果一直使用select * 查询返回所有字段值，很容易就会造成回表查询（除非是根据主键查询，此时只会扫描聚集索引）。

思考题：

一张表, 有四个字段(id, username, password, status), 由于数据量大, 需要对以下SQL语句进行优化, 该如何进行才是最优方案:

select id,username,password from tb_user where username = ‘itcast’;

答案: 针对于 username, password建立联合索引, sql为: create index idx_user_name_pass on tb_user(username,password);

这样可以避免上述的SQL语句，在查询的过程中，出现回表查询。

前缀索引

当字段类型为字符串（varchar，text，longtext等）时，有时候需要索引很长的字符串，这会让索引变得很大，查询时，浪费大量的磁盘IO， 影响查询效率。此时可以只将字符串的一部分前缀，建立索引，这样可以大大节约索引空间，从而提高索引效率。

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create index idx_xxxx on table_name(column(n));

为tb_user表的email字段，建立长度为5的前缀索引。

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create index idx_email_5 on tb_user(email(5));

前缀长度：可以根据索引的选择性来决定，而选择性是指不重复的索引值（基数）和数据表的记录总数的比值，索引选择性越高则查询效率越高， 唯一索引的选择性是1，这是最好的索引选择性，性能也是最好的。

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select count(distinct email) / count(*) from tb_user ;
select count(distinct substring(email,1,5)) / count(*) from tb_user ;

前缀索引的查询流程：

单列/联合索引

单列索引：即一个索引只包含单个列。

联合索引：即一个索引包含了多个列。

我们先来看看 tb_user 表中目前的索引情况：

在查询出来的索引中，既有单列索引，又有联合索引。

接下来，我们来执行一条SQL语句，看看其执行计划：

通过上述执行计划我们可以看出来，在and连接的两个字段 phone、name上都是有单列索引的，但是最终mysql只会选择一个索引，也就是说，只能走一个字段的索引，此时是会回表查询的。

紧接着，我们再来创建一个phone和name字段的联合索引来查询一下执行计划。

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create unique index idx_user_phone_name on tb_user(phone,name);

此时，查询时，就走了联合索引，而在联合索引中包含 phone、name的信息，在叶子节点下挂的是对应的主键id，所以查询是无需回表查询的。

在业务场景中，如果存在多个查询条件，考虑针对于查询字段建立索引时，建议建立联合索引，而非单列索引。

如果查询使用的是联合索引，具体的结构示意图如下：

索引设计原则

  1. 针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引。
  2. 针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索引。
  3. 尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高。
  4. 如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引。
  5. 尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率。
  6. 要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引结构的代价也就越大，会影响增删改的效率。
  7. 如果索引列不能存储NULL值，请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。

SQL优化

插入数据

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。

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

1）批量插入数据

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

2）手动控制事务

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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）主键顺序插入，性能要高于乱序插入。

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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

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：

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：

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-- 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' ;

示例：

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CREATE TABLE `tb_user1` (
    `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 ;

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

我们看到，插入100w的记录，17s就完成了，性能很好。

在load时，主键顺序插入性能高于乱序插入

主键优化

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)。

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

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

①. 从磁盘中申请页， 主键顺序插入

②. 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

③. 当第二页写满了，再往第三页写入

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

②. 此时再插入id为50的记录，会再次开启一个页，写入新的页中吗？

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。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#。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。

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。

上述的这种现象，称之为 “页分裂”，是比较耗费性能的操作。

页合并

目前表中已有数据的索引结构(叶子节点)如下：

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

当我们继续删除2#的数据记录，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

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

这个里面所发生的合并页的这个现象，就称之为 “页合并”。

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。

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。

order by优化

MySQL的排序，有两种方式：

  • Using filesort：通过表的索引或全表扫描，读取满足条件的数据行，然后在排序缓冲区sort buffer中完成排序操作，所有不是通过索引直接返回排序结果的排序都叫 FileSort 排序。
  • Using index：通过有序索引顺序扫描直接返回有序数据，这种情况即为 using index，不需要额外排序，操作效率高。

对于以上的两种排序方式，Using index的性能高，而Using filesort的性能低，我们在优化排序操作时，尽量要优化为 Using index。

演示：

当前tb_user表所建立的索引：

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explain select id,age,phone from tb_user order by age;

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explain select id,age,phone from tb_user order by age, phone;

由于 age, phone 都没有索引，所以此时再排序时，出现Using filesort， 排序性能较低。

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-- 创建索引
create index idx_user_age_phone_aa on tb_user(age,phone);
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-- 创建索引后，根据age, phone进行升序排序
explain select id,age,phone from tb_user order by age,phone;

建立索引之后，再次进行排序查询，就由原来的Using filesort， 变为了 Using index，性能就是比较高的了。

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-- 创建索引后，根据age, phone进行降序排序
explain select id,age,phone from tb_user order by age desc, phone desc;

也出现 Using index， 但是此时Extra中出现了 Backward index scan，这个代表反向扫描索引，因为在MySQL中我们创建的索引，默认索引的叶子节点是从小到大排序的，而此时我们查询排序时，是从大到小，所以，在扫描时，就是反向扫描，就会出现 Backward index scan。 在MySQL8版本中，支持降序索引，我们也可以创建降序索引。

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--  根据phone，age进行升序排序，phone在前，age在后
explain select id,age,phone from tb_user order by phone,age;

排序时,也需要满足最左前缀法则,否则也会出现 filesort。因为在创建索引的时候， age是第一个字段，phone是第二个字段，所以排序时，也就该按照这个顺序来，否则就会出现 Using filesort。

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-- 根据age, phone进行降序一个升序，一个降序
explain select id,age,phone from tb_user order by age asc, phone desc;

因为创建索引时，如果未指定顺序，默认都是按照升序排序的，而查询时，一个升序，一个降序，此时就会出现Using filesort。

为了解决上述的问题，我们可以创建一个索引，这个联合索引中 age 升序排序，phone 倒序排序。

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-- 创建联合索引(age 升序排序，phone 倒序排序)
create index idx_user_age_phone_ad on tb_user(age asc, phone desc);

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explain select id,age,phone from tb_user order by age asc, phone desc ;

升序/降序联合索引结构图示：

由上述的测试,我们得出order by优化原则：

  • 根据排序字段建立合适的索引，多字段排序时，也遵循最左前缀法则。
  • 尽量使用覆盖索引。
  • 多字段排序, 一个升序一个降序，此时需要注意联合索引在创建时的规则（ASC/DESC）。
  • 如果不可避免的出现filesort，大数据量排序时，可以适当增大排序缓冲区大小sort_buffer_size(默认256k)。

image-20221115153313081

group by优化

分组操作，我们主要来看看索引对于分组操作的影响。

当前tb_user 表的索引

接下来，在没有索引的情况下，执行如下SQL，查询执行计划：

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explain select profession , count(*) from tb_user group by profession;

然后，我们在针对于 profession，age，status 创建一个联合索引。

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create index idx_user_pro_age_sta on tb_user(profession, age, status);

再查看前面的查询SQL的执行计划：

再执行如下的分组查询SQL，查看执行计划：

我们发现，如果仅仅根据age分组，就会出现 Using temporary ；而如果是 根据profession,age两个字段同时分组，则不会出现 Using temporary。原因是因为对于分组操作，在联合索引中，也是符合最左前缀法则的。

所以，在分组操作中，我们需要通过以下两点进行优化，以提升性能：

  • 在分组操作时，可以通过索引来提高效率。
  • 分组操作时，索引的使用也是满足最左前缀法则的。

limit优化

在数据量比较大时，如果进行limit分页查询，在查询时，越往后，分页查询效率越低。

我们一起来看看执行limit分页查询耗时对比：

通过测试我们会看到，越往后，分页查询效率越低，这就是分页查询的问题所在。

因为，当在进行分页查询时，如果执行 limit 2000000,10 ，此时需要MySQL排序前2000010 记录，仅仅返回 2000000 - 2000010 的记录，其他记录丢弃，查询排序的代价非常大 。

优化思路: 一般分页查询时，通过创建 覆盖索引 能够比较好地提高性能，可以通过覆盖索引加子查询形式进行优化。

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explain select * from tb_sku t , (select id from tb_sku order by id limit 2000000,10) a where t.id = a.id;

count优化

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select count(*) from tb_user;

在之前的测试中，我们发现，如果数据量很大，在执行count操作时，是非常耗时的。

MyISAM 引擎把一个表的总行数存在了磁盘上，因此执行 count(*) 的时候会直接返回这个数，效率很高； 但是如果是带条件的count，MyISAM也慢。

InnoDB 引擎就麻烦了，它执行 count(*) 的时候，需要把数据一行一行地从引擎里面读出来，然后累积计数

如果说要大幅度提升InnoDB表的count效率，主要的优化思路：自己计数(可以借助于redis这样的数据库进行,但是如果是带条件的count又比较麻烦了)。

count用法

count() 是一个聚合函数，对于返回的结果集，一行行地判断，如果 count 函数的参数不是NULL，累计值就加 1，否则不加，最后返回累计值。

用法：count（*）、count（主键）、count（字段）、count（数字）

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count(主键)  InnoDB 引擎会遍历整张表，把每一行的 主键id 值都取出来，返回给服务层。服务层拿到主键后，直接按行进行累加(主键不可能为null)

count(字段)  没有not null 约束 : InnoDB 引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，服务层判断是否为null，不为null，计数累加。
			 有not null 约束：InnoDB 引擎会遍历整张表把每一行的字段值都取出来，返回给服务层，直接按行进行累加。

count(数字) InnoDB 引擎遍历整张表，但不取值。服务层对于返回的每一行，放一个数字“1” 进去，直接按行进行累加。

count(*)    InnoDB引擎并不会把全部字段取出来，而是专门做了优化，不取值，服务层直接 按行进行累加。

按照效率排序的话，count(字段) < count(主键 id) < count(1) ≈ count(*)，所以尽量使用 count(*)。

update优化

我们主要需要注意一下update语句执行时的注意事项。

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update course set name = 'javaEE' where id = 1;

当我们在执行删除的SQL语句时，会锁定id为1这一行的数据，然后事务提交之后，行锁释放。

但是当我们在执行如下SQL时。

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update course set name = 'SpringBoot' where name = 'PHP';

当我们开启多个事务，在执行上述的SQL时，我们发现行锁升级为了表锁。 导致该update语句的性能大大降低。

InnoDB的行锁是针对索引加的锁，不是针对记录加的锁 ,并且该索引不能失效，否则会从行锁升级为表锁 。

视图

视图（View）是一种虚拟存在的表。视图中的数据并不在数据库中实际存在，行和列数据来自定义视图的查询中使用的表，并且是在使用视图时动态生成的。

通俗的讲，视图只保存了查询的SQL逻辑，不保存查询结果。所以我们在创建视图的时候，主要的工作就落在创建这条SQL查询语句上。

语法

创建视图

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CREATE [OR REPLACE] [ALGORITHM = {UNDEFINED | MERGE | TEMPTABLE}] [DEFINER = { user | CURRENT_USER }] 
[SQL SECURITY { DEFINER | INVOKER }]
VIEW 视图名 [(列名 ... )]
AS SELECT语句
[WITH [CASCADED | LOCAL] CHECK OPTION];

查看视图创建的语句

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SHOW CREATE VIEW 视图名称;

查询视图数据

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SELECT * FROM 视图名称 ...... ;

修改视图

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CREATE [OR REPLACE] VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]
ALTER VIEW 视图名称[(列名列表)] AS SELECT语句 [ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]

删除视图

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DROP VIEW [IF EXISTS] view_name [,view_name] [RESTRICT | CASCADE];

示例：

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create or replace view stu_v_1 as select id,name from student where id <= 10 ;
select * from stu_v_1;
insert into stu_v_1 values(6,'Tom');
insert into stu_v_1 values(17,'Tom22');

执行上述的SQL，我们会发现，id为6和17的数据都是可以成功插入的。 但是我们执行查询，查询出来的数据，却没有id为17的记录。

因为我们在创建视图的时候，指定的条件为 id<=10, id为17的数据，是不符合条件的，所以没有查询出来，但是这条数据确实是已经成功的插入到了基表中。

如果我们定义视图时，如果指定了条件，然后我们在插入、修改、删除数据时，借助于视图的检查选项做到必须满足条件才能操作。

检查选项

当使用WITH CHECK OPTION子句创建视图时，MySQL会通过视图检查正在更改的每个行，例如 插入，更新，删除，以使其符合视图的定义。 MySQL允许基于另一个视图创建视图，它还会检查依赖视图中的规则以保持一致性。为了确定检查的范围，mysql提供了两个选项：CASCADED 和 LOCAL，默认值为 CASCADED 。

1）CASCADED

级联。

比如，v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 cascaded，但是v1视图创建时未指定检查选项。 则在执行检查时，不仅会检查v2，还会级联检查v2的关联视图v1。

2）LOCAL

本地。

比如，v2视图是基于v1视图的，如果在v2视图创建的时候指定了检查选项为 local ，但是v1视图创建时未指定检查选项。 则在执行检查时，知会检查v2，不会检查v2的关联视图v1。

视图更新

要使视图可更新，视图中的行与基础表中的行之间必须存在一对一的关系。如果视图包含以下任何一项，则该视图不可更新：

  1. 聚合函数或窗口函数（SUM()、 MIN()、 MAX()、 COUNT()等）
  2. DISTINCT
  3. GROUP BY
  4. HAVING
  5. UNION 或者 UNION ALL
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（1）聚合函数；（2）DISTINCT关键字；（3）GROUP BY子句；
（4）ORDER BY子句；（5）HAVING子句；（6）UNION运算符；
（7）位于选择列表中的子查询；（8）FROM子句中包含多个表；
（9）SELECT语句中引用了不可更新视图；
（10）WHERE子句中的子查询，引用FROM子句中的表；

视图作用

视图在数据库中作为一个对象存储，视图一经定义以后，就可以像表一样被查询、修改、删除和更新。使用视图有以下优点：

  1. 为用户集中数据，简化用户的数据查询和处理。有时用户所需要的数据分散在多个表中，定义视图可将它们集中在一起，从而方便用户的数据查询和处理
  2. 屏蔽数据库的复杂性。用户不必了解复杂的数据库中的表结构，并且数据库表的更改也不影响用户对数据库的使用
  3. 简化用户权限的管理。只需授予用户使用视图的权限，而不必指定用只能使用表的特定列，也增加了安全性便于数据共享。各用户不必都定义和存储自己所需的数据，可共享数据库的数据，这样同样的数据只需存储一次
  4. 可以重新组织数据以便输出到其他应用程序中.

存储过程

推荐链接：https://www.runoob.com/w3cnote/mysql-stored-procedure.html

存储过程是事先经过编译并存储在数据库中的一段 SQL 语句的集合，调用存储过程可以简化应用开发人员的很多工作，减少数据在数据库和应用服务器之间的传输，对于提高数据处理的效率是有好处的。

存储过程思想上很简单，就是数据库 SQL 语言层面的代码封装与重用。

特点：

  1. 封装，复用：可以把某一业务SQL封装在存储过程中，需要用到的时候直接调用即可。
  2. 可以接收参数，也可以返回数据：再存储过程中，可以传递参数，也可以接收返回值。
  3. 减少网络交互，效率提升：如果涉及到多条SQL，每执行一次都是一次网络传输。 而如果封装在存储过程中，我们只需要网络交互一次可能就可以了。

基本语法

创建存储过程

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CREATE PROCEDURE 存储过程名称 ([ IN/OUT/INOUT 参数名 参数类型 ])
BEGIN
	-- SQL语句
END ;
  • 系统默认在当前数据库中创建存储过程，如果需要在特定数据库中创建存储过程，要在名称前面加上数据库名称，数据库名.存储过程名

调用存储过程

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CALL 名称 ([ 参数 ]);

查看存储过程

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SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.ROUTINES WHERE ROUTINE_SCHEMA = 'xxx'; -- 查询指定数据库的存储过程及状态信息
SHOW CREATE PROCEDURE 存储过程名称; -- 查询某个存储过程的定义
show procedure status where db='数据库名';

修改存储过程

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ALTER PROCEDURE

删除存储过程

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DROP PROCEDURE [ IF EXISTS ] 存储过程名称;

在命令行中，执行创建存储过程的SQL时，需要通过关键字 delimiter 指定SQL语句的结束符。

演示

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-- 存储过程基本语法
-- 创建
delimiter //
create procedure p1()
begin
	select count(*) from student;
end //
delimiter ;
-- 调用
call p1();
-- 查看
select * from information_schema.ROUTINES where ROUTINE_SCHEMA = 'itheima';
show create procedure p1;
-- 删除
drop procedure if exists p1;

变量

在MySQL中变量分为三种类型: 系统变量、用户定义变量、局部变量。

系统变量

系统变量 是MySQL服务器提供，不是用户定义的，属于服务器层面。分为全局变量（GLOBAL）、会话变量（SESSION）

1）查看系统变量

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SHOW [ SESSION | GLOBAL ] VARIABLES; -- 查看所有系统变量
SHOW [ SESSION | GLOBAL ] VARIABLES LIKE '......'; -- 可以通过LIKE模糊匹配方式查找变量
SELECT @@[SESSION | GLOBAL] 系统变量名; -- 查看指定变量的值

2）设置系统变量

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SET [ SESSION | GLOBAL ] 系统变量名 = 值;
SET @@[SESSION | GLOBAL] 系统变量名 = 值;

mysql服务重新启动之后，所设置的全局参数会失效，要想不失效，可以在 /etc/my.cnf中配置。

如果没有指定SESSION/GLOBAL，默认是SESSION，会话变量。

A. 全局变量(GLOBAL): 全局变量针对于所有的会话。

B. 会话变量(SESSION): 会话变量针对于单个会话，在另外一个会话窗口就不生效了。

演示

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-- 查看系统变量
show session variables ;
show session variables like 'auto%';
show global variables like 'auto%';
select @@global.autocommit;
select @@session.autocommit;
-- 设置系统变量
set session autocommit = 1;
insert into course(id, name) VALUES (6, 'ES');
set global autocommit = 0;
select @@global.autocommit;
用户定义变量

用户定义变量 是用户根据需要自己定义的变量，用户变量不用提前声明，在用的时候直接用 “@变量名” 使用就可以。其作用域为当前连接。

1）赋值（多种方式）

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SET @var_name = expr [, @var_name = expr] ... ;
SET @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;
SELECT @var_name := expr [, @var_name := expr] ... ;
SELECT 字段名 INTO @var_name FROM 表名;

2）使用

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SELECT @var_name;

3）删除变量，只需要把变量设为null

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set @var_name = null;

注意: 用户定义的变量无需对其进行声明或初始化，只不过获取到的值为NULL

演示

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-- 赋值
set @myname = 'itcast';
set @myage := 10;
set @mygender := '男',@myhobby := 'java';
select @mycolor := 'red';
select count(*) into @mycount from tb_user;
-- 使用
select @myname,@myage,@mygender,@myhobby;
select @mycolor , @mycount;
select @abc;
局部变量

局部变量 是根据需要定义的在局部生效的变量，访问之前，需要DECLARE声明。可用作存储过程内的局部变量和输入参数，局部变量的范围是在其内声明的BEGIN … END块。

1）声明，变量的声明要放在存储过程的最开始

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DECLARE 变量名 变量类型 [DEFAULT ... ];

变量类型就是数据库字段类型：INT、BIGINT、CHAR、VARCHAR、DATE、TIME等。

2）赋值

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SET 变量名 = 值 ;
SET 变量名 := 值 ;
SELECT 字段名 INTO 变量名 FROM 表名 ... ;

演示

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-- 声明局部变量 - declare
-- 赋值
create procedure p2()
begin
    declare stu_count int default 0;
    select count(*) into stu_count from student;
    select stu_count;
end;
call p2();

if

if 用于做条件判断，具体的语法结构为：

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IF 条件1 THEN
	.....
ELSEIF 条件2 THEN -- 可选
	.....
ELSE -- 可选
	.....
END IF;

在if条件判断的结构中，ELSE IF 结构可以有多个，也可以没有。 ELSE结构可以有，也可以没有。

案例

根据定义的分数score变量，判定当前分数对应的分数等级。

  • score >= 85分，等级为优秀。
  • score >= 60分 且 score < 85分，等级为及格。
  • score < 60分，等级为不及格。
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create procedure p3()
begin
    declare score int default 58;
    declare result varchar(10);
    
    if score >= 85 then
    	set result := '优秀';
    elseif score >= 60 then
    	set result := '及格';
    else
    	set result := '不及格';
    end if;
    select result;
end;
call p3();

上述的需求我们虽然已经实现了，但是也存在一些问题，比如：score 分数我们是在存储过程中定义死的，而且最终计算出来的分数等级，我们也仅仅是最终查询展示出来而已。

那么我们能不能，把score分数动态的传递进来，计算出来的分数等级是否可以作为返回值返回呢？答案是肯定的，我们可以通过接下来所讲解的 参数 来解决上述的问题。

参数

参数的类型，主要分为以下三种：IN、OUT、INOUT。 具体的含义如下：

  • IN 该类参数作为输入，也就是需要调用时传入值，默认
  • OUT 该类参数作为输出，也就是该参数可以作为返回值
  • INOUT 既可以作为输入参数，也可以作为输出参数

案例一

根据传入参数score，判定当前分数对应的分数等级，并返回。

  • score >= 85分，等级为优秀。
  • score >= 60分 且 score < 85分，等级为及格。
  • score < 60分，等级为不及格。
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create procedure p4(in score int, out result varchar(10))
begin
    if score >= 85 then
    	set result := '优秀';
    elseif score >= 60 then
    	set result := '及格';
    else
    	set result := '不及格';
    end if;
end;
-- 定义用户变量 @result来接收返回的数据, 用户变量可以不用声明
call p4(18, @result);
select @result;

案例二

将传入的200分制的分数，进行换算，换算成百分制，然后返回

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create procedure p5(inout score double)
begin
	set score := score * 0.5;
end;
set @score = 198;
call p5(@score);
select @score;

case

case结构及作用，和我们在基础篇中所讲解的流程控制函数很类似。有两种语法格式：

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-- 含义： 当case_value的值为 when_value1时，执行statement_list1，当值为 when_value2时，执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASE case_value
	WHEN when_value1 THEN statement_list1
	[ WHEN when_value2 THEN statement_list2] ...
	[ ELSE statement_list ]
END CASE;

-- 含义： 当条件search_condition1成立时，执行statement_list1，当条件search_condition2成立时，执行statement_list2， 否则就执行 statement_list
CASE
	WHEN search_condition1 THEN statement_list1
	[WHEN search_condition2 THEN statement_list2] ...
	[ELSE statement_list]
END CASE;

案例

根据传入的月份，判定月份所属的季节（要求采用case结构）。

  • 1-3月份，为第一季度
  • 4-6月份，为第二季度
  • 7-9月份，为第三季度
  • 10-12月份，为第四季度
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create procedure p6(in month int)
begin
    declare result varchar(10);
    case
    	when month >= 1 and month <= 3 then
    		set result := '第一季度';
    	when month >= 4 and month <= 6 then
    		set result := '第二季度';
    	when month >= 7 and month <= 9 then
    		set result := '第三季度';
    	when month >= 10 and month <= 12 then
		    set result := '第四季度';
    	else
    		set result := '非法参数';
    end case ;
    select concat('您输入的月份为: ',month, ', 所属的季度为: ',result);
end;
call p6(16);

注意：如果判定条件有多个，多个条件之间，可以使用 and 或 or 进行连接。

while

while 循环是有条件的循环控制语句。满足条件后，再执行循环体中的SQL语句。具体语法为：

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-- 先判定条件，如果条件为true，则执行逻辑，否则，不执行逻辑
WHILE 条件 DO
	SQL逻辑...
END WHILE;

案例

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-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行减1 , 如果n减到0, 则退出循环
create procedure p7(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    while n>0 do
    	set total := total + n;
    	set n := n - 1;
    end while;
    select total;
end;
call p7(100);

repeat

repeat是有条件的循环控制语句, 当满足until声明的条件的时候，则退出循环 。具体语法为：

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-- 先执行一次逻辑，然后判定UNTIL条件是否满足，如果满足，则退出。如果不满足，则继续下一次循环
REPEAT
	SQL逻辑...
	UNTIL 条件
END REPEAT;

案例

计算从1累加到n的值，n为传入的参数值。(使用repeat实现)

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-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环
create procedure p8(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    repeat
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
        until n <= 0
    end repeat;
    select total;
end;
call p8(10);
call p8(100);

loop

LOOP 实现简单的循环，如果不在SQL逻辑中增加退出循环的条件，可以用其来实现简单的死循环。

LOOP可以配合一下两个语句使用：

  • LEAVE ：配合循环使用，退出循环，类似break。
  • ITERATE：必须用在循环中，作用是跳过当前循环剩下的语句，直接进入下一次循环，类似continue。
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[begin_label:] LOOP
	SQL逻辑...
END LOOP [end_label];
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LEAVE label; -- 退出指定标记的循环体
ITERATE label; -- 直接进入下一次循环

上述语法中出现的 begin_label，end_label，label 指的都是我们所自定义的标记。

案例一

计算从1累加到n的值，n为传入的参数值。

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-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环 ----> leave xx
create procedure p9(in n int)
begin
    declare total int default 0;
    sum:loop
    	if n<=0 then
    		leave sum;
    	end if;
    	set total := total + n;
    	set n := n - 1;
    end loop sum;
    select total;
end;
call p9(100);

案例二

计算从1到n之间的偶数累加的值，n为传入的参数值。

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-- A. 定义局部变量, 记录累加之后的值;
-- B. 每循环一次, 就会对n进行-1 , 如果n减到0, 则退出循环 ----> leave xx
-- C. 如果当次累加的数据是奇数, 则直接进入下一次循环. --------> iterate xx
create procedure p10(in n int)
begin
	declare total int default 0;
    sum:loop
        if n<=0 then
        	leave sum;
        end if;
        if n%2 = 1 then
        	set n := n - 1;
        	iterate sum;
        end if;
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
    end loop sum;
    select total;
end;
call p10(100);

游标

游标（CURSOR）是用来存储查询结果集的数据类型 , 在存储过程和函数中可以使用游标对结果集进行循环的处理。游标的使用包括游标的声明、OPEN、FETCH 和 CLOSE，其语法分别如下。

声明游标

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DECLARE 游标名称 CURSOR FOR 查询语句;

打开游标

1
OPEN 游标名称;

获取游标记录

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FETCH 游标名称 INTO 变量 [, 变量 ] ;

关闭游标

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CLOSE 游标名称;

案例

根据传入的参数uage，来查询用户表tb_user中，所有的用户年龄小于等于uage的用户姓名（name）和专业（profession），并将用户的姓名和专业插入到所创建的一张新表(id,name,profession)中

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-- 逻辑:
-- A. 声明游标, 存储查询结果集
-- B. 准备: 创建表结构
-- C. 开启游标
-- D. 获取游标中的记录
-- E. 插入数据到新表中
create procedure p11(in uage int)
begin
    declare uname varchar(100);
    declare upro varchar(100);
    declare u_cursor cursor for select name,profession from tb_user where age <= uage;

	drop table if exists tb_user_pro;
    create table if not exists tb_user_pro(
    	id int primary key auto_increment,
    	name varchar(100),
    	profession varchar(100)
    );
    
    open u_cursor;
    while true do
    	fetch u_cursor into uname,upro;
    	insert into tb_user_pro values (null, uname, upro);
    end while;
    close u_cursor;
end;
call p11(30);

上述的存储过程，最终我们在调用的过程中，会报错，之所以报错是因为上面的while循环中，并没有退出条件。当游标的数据集获取完毕之后，再次获取数据，就会报错，从而终止了程序的执行。

但是此时，tb_user_pro表结构及其数据都已经插入成功了，我们可以直接刷新表结构，检查表结构中的数据。

上述的功能，虽然我们实现了，但是逻辑并不完善，而且程序执行完毕，获取不到数据，数据库还报错。 接下来，我们就需要来完成这个存储过程，并且解决这个问题。要想解决这个问题，就需要通过MySQL中提供的 条件处理程序 Handler 来解决。

条件处理程序

条件处理程序（Handler）可以用来定义在流程控制结构执行过程中遇到问题时相应的处理步骤。具体语法为：

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DECLARE handler_action HANDLER FOR condition_value [, condition_value] ... statement;
handler_action 的取值：
	CONTINUE: 继续执行当前程序
	EXIT: 终止执行当前程序
condition_value 的取值：
	SQLSTATE sqlstate_value: 状态码，如 02000
	SQLWARNING: 所有以01开头的SQLSTATE代码的简写
	NOT FOUND: 所有以02开头的SQLSTATE代码的简写
	SQLEXCEPTION: 所有没有被SQLWARNING 或 NOT FOUND捕获的SQLSTATE代码的简写

案例

我们继续来完成在上一小节提出的这个需求，并解决其中的问题。

根据传入的参数uage，来查询用户表tb_user中，所有的用户年龄小于等于uage的用户姓名（name）和专业（profession），并将用户的姓名和专业插入到所创建的一张新表(id,name,profession)中。

A. 通过SQLSTATE指定具体的状态码

B. 通过SQLSTATE的代码简写方式 NOT FOUND，02 开头的状态码，代码简写为 NOT FOUND

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create procedure p11(in uage int)
begin
    declare uname varchar(100);
    declare upro varchar(100);
    declare u_cursor cursor for select name,profession from tb_user where age <= uage;
    
	-- 声明条件处理程序 ： 当SQL语句执行抛出的状态码为02000时，将关闭游标u_cursor，并退出
	declare exit handler for SQLSTATE '02000' close u_cursor;
	-- 声明条件处理程序 ： 当SQL语句执行抛出的状态码为02开头时，将关闭游标u_cursor，并退出
	-- declare exit handler for not found close u_cursor;

	drop table if exists tb_user_pro;
    create table if not exists tb_user_pro(
        id int primary key auto_increment,
        name varchar(100),
        profession varchar(100)
    );
    
    open u_cursor;
    while true do
    	fetch u_cursor into uname,upro;
    	insert into tb_user_pro values (null, uname, upro);
    end while;
    close u_cursor;
end;
call p11(30);

具体的错误状态码，可以参考官方文档：

https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/declare-handler.html

https://dev.mysql.com/doc/mysql-errors/8.0/en/server-error-reference.html

存储函数

存储函数是有返回值的存储过程，存储函数的参数只能是IN类型的。具体语法如下：

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CREATE FUNCTION 存储函数名称 ([ in 参数名 参数类型 ])
RETURNS type [characteristic ...]
BEGIN
	-- SQL语句
	RETURN ...;
END ;

characteristic说明：

  • DETERMINISTIC：相同的输入参数总是产生相同的结果
  • NO SQL ：不包含 SQL 语句。
  • READS SQL DATA：包含读取数据的语句，但不包含写入数据的语句。

案例

计算从1累加到n的值，n为传入的参数值。

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create function fun1(n int)
returns int deterministic
begin
    declare total int default 0;
    while n>0 do
        set total := total + n;
        set n := n - 1;
    end while;
    return total;
end;
select fun1(50);

在mysql8.0版本中binlog默认是开启的，一旦开启了，mysql就要求在定义存储函数时，需要指定characteristic特性，否则就会报如下错误：

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