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MySQL索引与事务

news 来源：原创 2025/5/11 8:10:10

目录

MySQL索引

一、索引的本质与基本原理

二、索引的核心作用解析

‌三、索引分类‌

‌四、配置命令与语法解析‌

‌五、索引配置示例‌

六、创建索引的原则依据

七、 查看索引

 八、删除索引

MySQL事务

一、核心控制语句详解

1. 事务基础定义

2. ACID特性深度解析

 3.控制语句

 二、锁控制语句

1. 表级锁操作

2. 隐式行级锁

三、隔离级别控制

1. 隔离级别设置命令

2. 隔离级别对照表

四、事务状态监控

1. 实时监控命令

2. 关键性能指标

五、MySQL 事务处理详解

‌1、事务处理的核心方法‌

‌2、事务的隔离级别‌

MySQL索引

一、索引的本质与基本原理

  1. ‌什么是索引？‌
        索引是数据库中一种特殊的‌数据结构‌，其核心作用是通过预排序和快速定位机制，加速数据的检索效率。从实现层面看，索引是独立于表数据之外的结构（如InnoDB的.ibd文件中的独立页），但它与表数据存在强关联，通过指针映射到实际数据行。

  2. ‌索引的底层原理‌

    • ‌磁盘I/O优化‌：数据库存储的最小单位是页（通常16KB），索引通过减少磁盘寻址次数提升效率。例如，全表扫描需要逐页读取，而索引通过树形结构可将随机I/O转为顺序I/O。
    • ‌数据有序性‌：B+Tree索引通过叶子节点的双向链表实现范围查询优化，非叶子节点存放键值和子节点指针，形成多级目录结构。
    • ‌时间复杂度对比‌：无序数据查询时间复杂度为O(n)，哈希索引为O(1)（仅精确匹配），B+Tree索引为O(log n)（支持范围查询）。

二、索引的核心作用解析

  1. ‌查询加速器‌

    • ‌精确匹配‌：WHERE子句中的等值查询（如id=100）通过索引直接定位数据页。
    • ‌范围查询‌：BETWEEN、>等操作利用B+Tree的排序特性快速缩小扫描范围。
    • ‌避免全表扫描‌：当选择性（Cardinality）超过30%时，优化器可能选择全表扫描，索引此时失效。

  2. ‌排序与分组优化‌

    • ‌ORDER BY优化‌：索引天然有序，可避免Filesort操作。例如对(last_name, first_name)的联合索引，可实现ORDER BY last_name, first_name的无排序查询。
    • ‌GROUP BY加速‌：分组操作本质上需要排序，索引可消除临时表的创建。

  3. ‌覆盖索引（Covering Index）‌
        当查询字段全部包含在索引中时，引擎直接从索引页获取数据，无需回表。如索引(a,b)，查询SELECT a,b FROM table可完全由索引覆盖。

  4. ‌唯一性约束‌
        唯一索引除了加速查询，还通过B+Tree的键值唯一性保证数据完整性，其实现机制是在插入时执行重复值检查。

‌三、索引分类‌

    MySQL 索引可从 ‌功能逻辑‌、‌物理实现‌、‌字段特性‌ 和 ‌数据结构‌ 四个维度分类：

分类维度类型定义与特性
‌功能逻辑‌普通索引无约束，仅加速查询，允许重复值和空值。
唯一索引用 UNIQUE 定义，列值唯一但允许空值，可存在多个
主键索引PRIMARY KEY 定义，唯一且非空，每表仅一个，默认聚簇索引
全文索引FULLTEXT 定义，基于文本内容分词搜索，适用于 CHAR/VARCHAR/TEXT 字段
‌物理实现‌聚簇索引数据与索引存储在一起（如 InnoDB 主键索引），检索效率高
非聚簇索引索引与数据分离存储（如 MyISAM），需二次查找
‌字段个数‌单列索引单字段创建索引，支持任意索引类型
联合索引（复合索引）多字段组合创建索引，遵循最左前缀匹配原则
‌数据结构‌B+树索引默认索引结构，支持范围查询、排序和高效读取
哈希索引仅支持精确查询（如 MEMORY 引擎），不排序，不支持部分匹配
空间索引SPATIAL 定义，用于地理空间数据类型（如 POINT 或 GEOMETRY）

‌四、配置命令与语法解析‌

‌1. 基础索引类型‌

索引类型配置语法说明
‌主键索引‌sql<br>CREATE TABLE t (<br> id INT PRIMARY KEY,<br> ...<br>);建表时指定，或通过 ALTER TABLE t ADD PRIMARY KEY (col); 添加
‌唯一索引‌sql<br>CREATE UNIQUE INDEX idx_name ON t (col);字段值必须唯一但可为空
‌普通索引‌sql<br>CREATE INDEX idx_name ON t (col);无约束，仅加速查询
‌全文索引‌sql<br>CREATE FULLTEXT INDEX idx_content ON t (content);需支持全文检索的字段类型（如 TEXT）
‌空间索引‌sql<br>CREATE SPATIAL INDEX idx_geo ON t (geo_col);仅支持 GEOMETRY 或 POINT 等空间数据类型，且字段必须为 NOT NULL

‌2. 复合索引与单列索引‌

类型配置语法说明
‌单列索引‌sql<br>CREATE INDEX idx_email ON users (email);单字段加速查询
‌复合索引‌sql<br>CREATE INDEX idx_name_age ON users (name, age);查询条件需包含最左字段（如 WHERE name='A' AND age=20）

‌‌3. 聚簇索引与非聚簇索引

类型配置方式说明
‌聚簇索引‌默认由主键生成，或唯一非空索引替代（若无主键）数据按索引顺序存储，减少磁盘 I/O
‌非聚簇索引‌普通索引或唯一索引索引与数据分离，需回表查询

‌五、索引配置示例‌

‌1. 建表时定义索引‌

CREATE TABLE employees (id INT PRIMARY KEY, -- 主键索引（聚簇索引）name VARCHAR(50),email VARCHAR(100) UNIQUE, -- 唯一索引bio TEXT,FULLTEXT (bio), -- 全文索引INDEX idx_name (name) -- 普通单列索引 
);

‌2. 后期添加索引‌

-- 添加复合索引 
CREATE INDEX idx_dept_salary ON employees (department, salary); -- 添加空间索引（需字段为非空空间类型） 
ALTER TABLE locations ADD SPATIAL INDEX idx_coords (coordinates);

六、创建索引的原则依据

数据库建立索引的原则：

  • 确定针对该表的操作是大量的查询操作还是大量的增删改操作；
  • 尝试建立索引来帮助特定的查询。检查自己的sql语句，为那些频繁在where语句中出现的字段建立索引；
  • 尝试建立复合索引来进一步提高系统性能。修复复合索引将消耗更长时间，同时复合索引也占磁盘空间；
  • 对于小型的表，建立索引可能会影响性能；
  • 应该避免对具有较少值的字段进行索引；
  • 避免选择大数据类型的列作为索引。

索引建立的原则：

  • 在经常用作‘过滤器’的字段上建立索引；
  • 在SQL语句中经常进行GROUP BY、ORDER BY 的字段上建立索引；
  • 在不同值较少的字段上不必要建立索引；
  • 对于经常存取的列避免建立索引；
  • 用于联结的列（主键/外键）上建立索引；
  • 在经常存取的多个列上建立复合索引，但要注意复合索引的建立顺序要按照使用的频度来确定；

七、 查看索引

语法：mysql>show index from 表名；

           mysql>show keys from 表名；

以 renyuan 表为例，查看 renyuan 表的索引内容：

mysql> show index from renyuan\G
******************************************1.row********************************************Table:renyuanNon unique:0Key name: idSeq_in_index:1Column name: idCollation: ACardinality:0Sub part: NULLPacked: NULLNu11:Index type: BTREEComment :Index comment:Visible: YEsExpression:NULL
1 row in set(0.00 sec)

字段解析：

  • Table:表的名称。
  • Non_unique:如果索引不能包括重复词，则为0:如果可以，则为1。
  • Key_name:索引的名称。
  • Seq in index:索引中的列序号，从 1 开始。
  • Column name:列名称。
  • Collation:列以什么方式存储在索引中。在 MySQL 中，有值'A’(升序)或 NULL(无分类)。
  • Cardinality:索引中唯一值数目的估计值。通过运行 ANALYZE TABLE 或myisamchk -a 可以更新。基数根据被存储为整数的统计数据来计数，所以即使对于小型表，该值也没有必要是精确的。基数越大，当进行联合时，MySQL使用该索引的机会就越大。
  • Sub_part:如果列只是被部分地编入索引，则为被编入索引的字符的数目如果整列被编入索引，则为 NUIL。
  • Packed:指示关键字如何被压缩。如果没有被压缩，则为NULL。
  • Nu11:如果列含有 NULL，则含有 YES。如果没有，则该列含有 NO。
  • Index_type:用过的索引方法(BTREE,FULLTEXT, HASH,RTREE)。
  • Comment:备注。

 八、删除索引

语法：mysql>drop index 索引名 on 表名；

           mysql>alter table 表名 drop index 索引名；

MySQL事务

一、核心控制语句详解

1. 事务基础定义

    事务(Transaction)是数据库管理系统中的最小逻辑工作单元，由一组原子性操作的SQL语句构成，主要用于处理操作量大，复杂性高的数据。具有"全成功则提交，中途失败则回滚"的核心特性。该机制通过UNDO日志记录操作前镜像实现回滚，REDO日志记录操作后镜像保障持久性。

2. ACID特性深度解析

特性实现机制技术保障
原子性(Atomicity)UNDO日志记录事务前数据状态事务管理器自动回滚未完成事务
一致性(Consistency)数据库约束(主键/外键/唯一性)触发器、存储过程等技术协同工作
隔离性(Isolation)MVCC多版本并发控制通过read-view机制实现快照隔离
持久性(Durability)REDO日志持久化双写缓冲(doublewrite buffer)确保数据页完整性

 3.控制语句

1. 显式事务控制

命令语法示例作用注意事项
开启事务START TRANSACTION;显式开启一个新事务等同BEGIN命令，但在存储过程中只能使用START TRANSACTION
提交事务COMMIT;持久化所有数据变更执行后自动释放所有锁资源，注意COMMIT AND CHAIN可开启新事务
回滚事务ROLLBACK;撤销当前会话未提交的所有操作对DDL操作无效（如ALTER TABLE）
保存点操作SAVEPOINT sp1;创建事务内部检查点最大支持128层嵌套，超出后自动覆盖旧保存点
回滚到保存点ROLLBACK TO SAVEPOINT sp1;撤销指定保存点后的操作保存点前的操作仍有效，需手动继续提交或回滚

2. 自动提交模式

命令语法示例作用注意事项
查看自动提交状态SHOW VARIABLES LIKE 'autocommit';显示当前自动提交模式默认值为1（开启）
关闭自动提交SET autocommit=0;关闭语句级自动提交需配合显式COMMIT使用，会话级别有效
开启自动提交SET autocommit=1;恢复每条SQL独立提交DDL操作仍会隐式提交事务

 二、锁控制语句

1. 表级锁操作

命令语法示例作用
显式表锁LOCK TABLES table_name READ;锁定整张表（读模式）
解锁UNLOCK TABLES;释放当前会话所有表锁

‌锁类型对比‌：

-- 读锁（共享锁） 
LOCK TABLES orders READ; -- 写锁（排他锁） 
LOCK TABLES inventory LOW_PRIORITY WRITE;

2. 隐式行级锁

  • ‌InnoDB自动实现‌：通过SELECT ... FOR UPDATE实现排他锁
  • ‌间隙锁‌：防止幻读现象，锁定索引记录间隙
  • ‌死锁检测‌：自动检测并回滚代价较小的事务

三、隔离级别控制

1. 隔离级别设置命令

命令语法示例作用
全局隔离级别设置SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;影响后续所有新连接
会话隔离级别设置SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;仅当前会话生效

2. 隔离级别对照表

隔离级别脏读不可重复读幻读锁机制特点
READ UNCOMMITTED√√√无锁
READ COMMITTED×√√语句级快照
REPEATABLE READ××√事务级快照（默认）
SERIALIZABLE×××全表间隙锁

四、事务状态监控

1. 实时监控命令

-- 查看活跃事务 
SELECT * FROM information_schema.INNODB_TRX; -- 显示锁等待信息 
SHOW ENGINE INNODB STATUS; -- 查看事务隔离级别 
SELECT @@transaction_isolation;

2. 关键性能指标

  • ‌事务吞吐量‌：Com_commit和Com_rollback状态变量
  • ‌锁等待时间‌：Innodb_row_lock_time_avg指标
  • ‌死锁频率‌：Innodb_deadlocks计数器

五、MySQL 事务处理详解

事务是数据库操作的最小逻辑单元，用于确保一组操作要么全部成功，要么全部失败。MySQL 通过事务处理实现 ACID 特性（原子性、一致性、隔离性、持久性），适用于需要数据完整性的场景（如支付、订单处理等）。

‌1、事务处理的核心方法‌
方法/命令语法/操作说明
‌开启事务‌START TRANSACTION; 或 BEGIN;显式开始一个新事务，后续操作暂不提交。
‌提交事务‌COMMIT;确认所有操作生效，数据永久保存。
‌回滚事务‌ROLLBACK;取消所有未提交的操作，恢复到事务开始前的状态。
‌设置保存点‌SAVEPOINT savepoint_name;在事务内创建标记点，用于部分回滚。
‌回滚到保存点‌ROLLBACK TO savepoint_name;回滚到指定保存点，后续操作仍可继续。
‌释放保存点‌RELEASE SAVEPOINT savepoint_name;删除已定义的保存点。
‌设置自动提交‌SET autocommit = 0; (关闭)关闭自动提交模式，需手动提交事务（默认为 1，即自动提交）。
‌2、事务的隔离级别‌

隔离级别决定了事务之间的可见性和影响程度，MySQL 支持以下四种（默认：REPEATABLE READ）：

隔离级别脏读不可重复读幻读说明
‌READ UNCOMMITTED‌✔️✔️✔️最低隔离，事务可读取未提交的数据。
‌READ COMMITTED‌✖️✔️✔️只能读取已提交的数据（解决脏读）。
‌REPEATABLE READ‌ (默认)✖️✖️✔️同一事务多次读取结果一致（解决不可重复读）。
‌SERIALIZABLE‌✖️✖️✖️最高隔离，事务串行执行（解决幻读，但性能最低）。

‌设置隔离级别语法‌：

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL [级别]; -- 示例：
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

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