MySQL笔记8
一、索引
1.索引介绍
日常生活类比：如电话号码簿按“姓”查号码、字典按“字母”查单词，“姓”和“字母”可看作索引，按其查询就是按索引查询。
数据库定义：索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的有序数据结构。数据库系统在数据之外维护满足特定查找算法的数据结构，这些结构引用数据，可实现高级查询算法。MySQL中所有数据类型都可被索引。
本质与作用：是一种特殊文件，用于快速查询数据库表中特定记录，是提高数据库性能的重要方式。
索引的特性：
是数据库模式（schema）中的数据对象。
有序数据结构，加速表的查询。
与表独立存放，但必须属于某个表，不能独立存在。
由数据库自动维护，表被删除时，表上的索引自动删除。
作用类似书的目录，几乎每张表都有索引。
2.表有无索引的查询方式
（1）无索引的查询方式
无索引时，执行SQL语句会全表扫描，即按照表格顺序遍历每一条数据获取查询数据，性能极低。
如下：建表时没有给任何列添加索引，插入测试数据并执行查询 age>30 的记录时。MySQL会执行全表扫描：数据库会从表的第1行开始，逐行检查 age 的值是否小于30。依次遍历 id=1 到 id=10 的所有记录，最终筛选出 age 符合条件的行。
这种方式需要遍历表中所有记录，当表中数据量很大时，查询性能会非常低
（2）有索引的查询方式
B+tree索引数据结构
组成：根节点→子节点→叶子结点
以3阶B+Tree为例，根节点下可有3个子节点，每个节点最多存储2个key、3个指针。
非叶子节点起索引作用，叶子节点存放数据，且叶子节点形成单向链表，每个节点通过指针指向下一个节点。MySQL对经典B+Tree优化，增加相邻叶子节点的链表指针，形成带顺序指针的B+Tree，提高区间访问性能，利于数据排序操作。
节点裂变：当节点中key值不满足阶数要求时开始裂变，中间元素向上分裂，所有key值转化到叶子节点。查询时，值小于key在左节点，大于等于key在右节点。
查询效率：通过B+Tree的索引结构，无需全表扫描，可快速定位到满足条件的数据，大幅提升查询性能。例如查询 age<30 的记录时，可通过B+Tree直接定位到对应叶子节点的数据，避免遍历所有记录。
Hash索引
原理：将无序数据转化为有序查询，步骤如下：
对索引列的每行数据计算Hash值。
对索引列的所有值再次通过Hash函数计算对应的槽位。
在槽位中记录key值和该行的Hash值，以此建立索引。
Hash冲突：当多个key值计算到同一个槽位时，通过Hash链表解决，在对应值后添加链表。
例：
第一步：先通过hash算出该表中每一行数据的hash值
第二步：拿到name字段的所有值，根据所获取的所有值再次通过内部的hash函数来计算每一个name值应该对应在hash表的哪一个槽位中；
第三步：如金庸这个键值计算出所对应的槽位是005，则在该槽位中记录key值和该行的hash值。以此类推
Hash冲突：
当两个或者多个key值计算的是同一个槽位则出现了hash冲突（hash碰撞），解决方式通过hash链表来解决，在对应的值后添加链表
特点：
仅支持等值比较（ = 、 in ），不支持范围查询。
无法利用索引实现排序。
查询效率高，无冲突时通常只需一次查询。
R-tree空间索引
支持版本：MySQL 5.7及之后版本，且支持OpenGIS几何数据模型，使用较少，了解即可。
| 类型 | 含义 | 说明 |
| Geometry | 空间数据 | 任何一种空间类型 INSERT INTO 表名 (字段名) VALUES(POINT(121.4737, 31.2304)) |
| Point | 点 | 坐标值 INSERT INTO 表名 (字段名) VALUES (POINT(1, 2)) |
| LineString | 线 | 有一系列点连接而成，至少两个坐标点 INSERT INTO 表名 (字段名) VALUES (LINESTRING(1 2, 3 4, 5 6)) |
| Polygon | 多边形 | 由多条线组成 INSERT INTO 表名 (字段名) VALUES (POLYGON((0 0, 0 10, 10 10, 10 0, 0 0))) |
操作：
两个语句在功能上是等价的，只是语法表述略有不同，都是为表中的 geom_point 字段创建一个空间索引。
3.索引优缺点
| 优势 | 劣势 |
| 提高查询效率-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 |
| 提高排序效率-通过索引列对数据进行排序，降低数据排序成本，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 |
4.索引分类
按 数据结构 分: B+tree索引、hash索引、full-text索引、r-tree 空间索引
按 物理存储 分：聚簇索引、二级索引（辅助索引）非聚簇索引
按 字段特性 分：主键索引、唯一索引、普通索引、前缀索引，fulltext index,spatial index
按 字段个数 分：单列索引、联合索引（多列）
| 索引结构 | 描述 |
| B+tree | 最常见的索引类型，大部分索引都支持B+tree |
| Hash索引 | 底层的数据结构是哈希表实现，只能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 | 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 |
| 索引 | INNODB | MyISAM | Memory |
| B+tree | 支持 | 支持 | 支持 |
| Hash | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| R-tree | 5.7版本后支持 | 支持 | 不支持 |
| Full-text | 5.6版本后支持 | 支持 | 不支持 |
5.索引语法
（1）创建
建表时创建索引：
CREATE TABLE 表名 ( 属性名 数据类型 [完整性约束条件], ... [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] INDEX | KEY [别名] (属性名1[(长度)] [ASC | DESC]));
（普通索引）
（唯一索引）
直接创建索引：
CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL ] INDEX 索引名 ON 表名 (字段名 [ (长度) ] [ ASC | DESC] );
通过 alter table 创建索引
ALTER TABLE 表名 ADD [ UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL ] INDEX 索引名（字段名 [ (长度) ] [ ASC | DESC]）;
（主键索引是特殊的唯一索引）
（2）查看
查看表的创建语句（含索引）：show create table table_name\G
查看表结构（含索引简要信息）：desc table_name;
查看表的详细索引情况：show index from table_name;
查看SQL执行计划（索引使用情况）：desc|Explain select * from table_name where id=1 \G
解释表中数据：
id：代表执行select子句或操作表的顺序；相同时,执行顺序由上至下；不同时,id的序号会递增,id值越大,优先级越高,越先被执行
select_type：查询的类型,主要用于区别普通查询,联合查询,子查询等复杂查询
（
simple：简单的 select 查询,查询中不包含子查询或 union 查询
primary：查询中若包含任何复杂的子部分,最外层查询则被标记为primary
subquery：在select 或where 列表中包含了子查询
derived (衍生)：在from列表中包含的子查询结果标记为一张虚拟表， mysql会递归这些子查询,把结果放在临时表里也就是derived
union：第二个select出现在union之后,则被标记为union,若union包含在from子句的子查询中,外层select将被标记为derived
union result：从union表获取结果的select
）
table：显示数据是关于哪张表的
partitions：表分区的基本概念。表分区是将大表按规则拆分为多个物理存储单元的技术
type：查询类型从最好到最差依次是→null>system>const>eq_ref>ref>range>index>All,一般情况下,得至少保证达到range级别,最好能达到ref
（
null：是不指定表查询显示为null
system ：表中只有一条数据，且存储引擎可以准确的统计到这条数据。system一般出现在MyISAM、memory类型的表查询中，很少用到
const：根据主键或者唯一索引显示const
ref：当连接条件使用了非唯一索引时,或者索引列与常量进行比较时显示
eq_ref：在进行多表连接查询时，表通过主键或唯一索引键进行等值查询
all：全表扫描
index：表示用了索引但是还是会遍历整个索引树
range：当where语句后面出现>或者<或者不等于等的时候会出现
）
possible_keys：显示可能应用在这张表中的索引,一个或多个,查询到的索引不一定是真正被用到的
key：实际使用的索引,如果为null,则没有使用索引,因此会出现possible_keys列有可能被用到的索引,但是key列为null,表示实际没用索引
key_len：不同类型占用的字节数不同（如 INT 占 4 字节，VARCHAR(10) 可能占 20+ 字节）
表示索引中使用的字节数,而通过该列计算查询中使用的 索引长度,在不损失精确性的情况下,长度越短越好,key_len显示的值为索引字段的最大可能长度,并非实际使用长度,即,key_len是根据表定义计算而得不是通过表内检索出的
ref：列表示索引查找时所使用的参考值来源
| ref值 | 说明 | 示例场景 |
| const | 主键 /唯一键等值匹配常量 | WHERE id = 123 |
| table.column | 跨表列引用 | JOIN ON a.id = b.user_id |
| func() | 函数或表达式结果 | WHERE YEAR(birthday) = 1990 |
| NULL | 无外部参考值（索引扫描） | WHERE age > 18 |
| const,table.column | 复合索引部分列使用常量，部分列使用列引用 | WHERE a=1 AND b=table.c |
理解 ref 值有助于分析查询如何利用索引，优化时应尽量让 ref 使用 const 或表列引用，避免 func() 或复杂表达式，以提升索引效率
rows：根据表统计信息及索引选用情况,大只估算出找到所需的记录所需要读取的行数
filtered：结合 Extra=Using where 时，filtered=100% 表示全表扫描且无有效过滤，filtered=10% 表示仅 10% 行满足条件
Extra：如果是 Using index/where 不需要回表查询，如果是using index condiltion 表示需要回表查询
| Table_catalog | 表目录，逻辑分组的标识默认就是def |
| table_schema | 表所属模式（所属数据库） |
| Table_name | 表名 |
| Non_unique | 0表示有，1表示没有 |
| Index_schema | 索引的数据库 |
| Index_name | 索引的名称 |
| Seq_in_index | 索引列数，如果是联合索引显示几列 |
| Collation | 排序方式A表示升序 |
| cardinality | 基数，唯一值的估算数量（估计数可能和实际偏差大） |
| Sub_part | 是否只索引一部分字符 |
| packed | 索引列值存储格式是否压缩处理 |
| null | 字段是否为空 |
| Is_visible | 是否可见，优化是可见考虑该索引，不可见不考虑 |
| experssion | 索引基于表达式（支持函数索引类型的库中） |
注：
如果Key是空的, 那么该列值的可以重复, 表示该列没有索引, 或者是一个非唯一的复合索引的非前导列
如果Key是PRI, 那么该列是主键的组成部分
如果Key是UNI, 那么该列是一个唯一值索引的第一列(前导列),并别不能含有空值(NULL)
如果Key是MUL, 那么该列的值可以重复, 该列是一个非唯一索引的前导列(第一列)或者是一个唯一性索引的组成部分但是可以含有空值NULL
（3）删除
指将表中已经存在的索引删除掉。一些不再使用的索引会降低表的更新速度，影响数据库的性能
删除普通索引：DROP INDEX 索引名 ON 表名; alter table 表名 drop index 索引名;
删除主键索引：alter table 表名 drop primary key;
6.全文索引
（1）基本概念
关键字为 fulltext ，用于查找文本中的关键字，基于相似度查询，类似搜索引擎的检索逻辑，而非简单的等值/模糊匹配。
like + % 适合少量文本的模糊匹配，但若处理大量文本数据，性能会极慢；全文索引在大数据量下检索速度远超 like + % ，但可能存在精度问题
在数据量较大时，将数据放入一个没有全局索引的表中，然后再用 create index 创建 fulltext 索引，要比先为一张表建立 fulltext 后再将数据写入的速度快很多；
MySQL 中的全文索引，有两个变量，最小搜索长度和最大搜索长度，对于长度小于最小搜索长度和大于最大搜索长度的词语，都不会被索引。通俗点就是说，想对一个词语使用全文索引搜索，那么这个词语的长度必须在以上两个变量的区间内。这两个的默认值可以使用以下命令查看：show variables like '%ft%';
参数解释：
| 参数名称 | 默认值 | 最小值 | 最大值 | 作用 |
| ft_min_word_len | 4 | 1 | 3600 | MyISAM引擎表创建全文索引最小词和最大词长度 |
| ft_query_expansion_limit | 20 | 0 | 1000 | MyISAM引擎表使用 查询扩展进行全文搜索的最大匹配数 |
| innodb_ft_min_token_size | 3 | 0 | 16 | InnoDB 引擎表全文索引包含的最小词长度 |
| innodb_ft_max_token_size | 84 | 10 | 84 | InnoDB 引擎表全文索引包含的最大词长度 |
（2）支持情况
版本：
MySQL 5.6 以前：仅 MyISAM 存储引擎支持；
MySQL 5.6 及以后：MyISAM 和 InnoDB 存储引擎均支持。
数据类型：仅 char 、 varchar 、 text 及其系列类型可创建全文索引。
（3）创建方式
建表时添加：
修改表结构时添加：
直接添加：
（4）使用语法
match (col1,col2,...) against(expr [search_modifier])
可以看到，第一条语句没有结果显示，第二条才有结果，这是因为：
单词 yo 长度为 2，小于上述参数的默认值（MyISAM 下小于 4，InnoDB 下小于 3），因此不会被全文索引收录，所以查询 match(content) against('yo') 没有结果。
单词 you 长度为 3，满足 InnoDB 引擎 innodb_ft_min_token_size （默认 3）的要求，会被全文索引收录，因此查询 match(content) against('you') 有结果
7.聚簇索引和非聚簇索引
（1）聚组索引
定义：索引 B+Tree 的叶子节点存储整行数据的主键索引，也称为聚簇索引。它是对磁盘实际数据重新组织以按指定列值排序的算法，数据存储顺序与索引顺序一致。
特点：
一张表仅允许存在一个聚簇索引，因为数据存储顺序只能有一种。
主键默认创建聚簇索引，修改聚簇索引实质是修改主键（主键需满足 not null 、 unique ）。
InnoDB 自动生成规则：
有主键时，根据主键创建聚簇索引；
无主键时，用唯一且不为空的索引列作为聚簇索引；
若以上都不满足，InnoDB 会创建虚拟聚集索引。
查找过程：以 world 表（主键 id ）为例，执行 select * from world where id = 4; 时，直接通过聚簇索引的 B+Tree 叶子节点找到整行数据（运维少年，18）。
（2）非聚族索引（辅助索引，二级索引 ）
定义：索引 B+Tree 的叶子节点仅存储键值和索引列的非主键索引，也称为非聚簇索引
特点：
一个表可存在多个非聚簇索引。
索引存储与数据存储分离，找到索引后需根据主键回表查询才能获取完整数据
查找过程：以 world 表的 name 辅助索引为例，执行 select name from world where name='张三'; 时，先通过非聚簇索引的 B+Tree 找到 张三 对应的主键 id=1 ，再通过聚簇索引回表查询，最终获取数据。
8.乱建索引的后果
按照业务语句的需求创建合适的索引，并不是将所有列都建立索引：
每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多，需要的磁盘空间就越大
修改表时，对索引的重构和更新很麻烦，越多的索引，会使表更新变得很浪费时间
优化器的负担会很重，有可能会影响到优化器的选择
9.索引失效
（1）索引列参与运算或函数操作
当查询条件中对索引列进行了运算（如算术运算）或函数操作时，索引会失效。例如 SELECT * FROM table WHERE YEAR(create_time) = 2025; 中，对 create_time 列使用 YEAR 函数后，该列的索引将无法被使用。
（2）字符串类型字段未加单引号
若字段是字符串类型（如 varchar ），查询时未给值加单引号，会导致索引失效。例如 SELECT * FROM t1 WHERE tel=12345678902; （若 tel 是 varchar 类型），因无单引号，索引无法生效；正确写法应为 tel='12345678902'。
（3）模糊查询的首部匹配
模糊查询中，仅尾部模糊匹配（如 like 'passwd%' ）时索引不会失效；若首部模糊匹配（如 like '%passwd' ），索引会失效。
（4）OR连接条件的索引失效
当 OR 连接的多个条件中，部分列有索引、部分列无索引时，涉及的所有索引都会失效。例如 SELECT * FROM table WHERE idx_col=1 OR no_idx_col=2; ，即使 idx_col 有索引，该查询也会全表扫描。
（5）MySQL数据量评估导致的索引失效
当 MySQL 评估全表扫描比使用索引更快时（如查询结果包含整张表大部分数据），会放弃使用索引，直接进行全表扫描。例如一张表有 100 万行数据，若查询条件匹配了 80 万行，MySQL 可能选择全表扫描而非使用索引。
（6）示例
新建表，插入大量数据，通过无索引查询及有索引查询来对比性能
多次执行下述的自我复制，增加数据量（当增加到百万级时，后续查询耗时会变长）
插入新数据，并查询刚插入的数据
查看文件容量：
给 student 表新建索引，发现耗时变长了（0.08 sec）
在有索引的情况下再次查询，（花费时间会少于无索引耗时）：
性能提升：
再次查看文件容量，对比建索引前，表容量增大：
总结：索引的本质就是以空间换时间，同时把随机的事件变成顺序的事件，日常项目开发中，读写比例在10:1左右，查询使用频率比较大，虽然损失点存储空间但两害取其轻，还是需要对关键字段新建索引提高查询性能
二、视图
1.视图介绍
MySQL 中的视图（view）是虚拟表，自身不包含数据，内容由查询定义。
数据来自定义视图时的基本表，打开视图时动态生成，类似复杂查询的“结果快照”，可节省重复查询的资源。
2.需要视图原因
解决重复查询问题：例如频繁对 student 和 score 表进行连接查询时，可通过视图封装查询逻辑，避免重复编写语句。
实现数据安全控制：对敏感数据（如成绩数据），可通过视图隐藏不需要对外暴露的列或行。
3.视图作用和优点
（1）作用
控制安全：限制用户对数据的访问范围。
保存查询数据：封装常用的复杂查询逻辑。
（2）优点
简化操作：用户无需关心底层表的结构、关联和筛选条件，只需关注视图呈现的数据。
提高数据安全性：可为不同用户定义不同视图，仅开放其允许访问的结果集。
数据独立：视图结构定义后，底层表新增关系或字段不会影响用户对视图的访问。
4.创建视图
create [or replace] [algorithm = {undefined | merge | temptable}] view view_name [(column_list)] as select_statement [with [cascaded | local] check option]
说明：
or replace：如果要创建的视图名称已存在，则替换已有视图。
algorithm：可选参数，表示视图选择的算法，默认算法是 undefined
undefined：未定义指定算法
merge：更新视图表数据的同时会更新真实表的数据
temptable：只能查询不能更新
view_name：新建的视图名称。
column_list：可选，表示视图的字段列表。若省略，则使用 select 语句中的字段列表。
as select_statement：创建视图的 select 语句。
with check option：表示更新视图时要保证该视图的 where 子句为真。
总结：适用场景根据当前视图创建另一个视图时：
with local check option（只检查当前条件）
with cascaded check option（检查当前以及上一级的条件）
with check option（所有的条件都检查）
5.创建视图限制
（1）列名限制
不能使用 select * 语法来选择所有列。必须明确指定要选择的列，这样可以确保视图的结构清晰，并且在基表结构发生变化时，视图的定义不会受到意外影响。
列名必须是唯一的，不能有重复的列名。如果在 select 语句中使用了表达式或函数生成列，需要为其指定一个唯一的别名作为列名。（子查询需要更改列名）
（2）数据类型限制
视图中选择的列的数据类型通常不能进行随意转换或修改。如果基表中的列数据类型发生变化，可能会影响视图的查询结果或导致视图无法正常使用。
某些数据类型可能不适合在视图中使用，例如大对象数据类型（如BLOB、CLOB等），在视图中使用可能会导致性能问题或其他复杂性。
（3）查询语句限制
不能使用ORDER BY除非结合LIMIT
通常情况下，视图定义中的 select 语句不允许使用 order by 子句。因为视图本质上是一个虚拟表，排序操作应该在查询视图时进行。不过，如果 order by 与 limit 一起使用，MySQL 是允许的（有意义的）。
视图（View）定义里存在 order by 子句，而查询该视图的 SQL 语句里同样有 order by 子句时，最终的排序结果是由查询语句中的 order by 子句来决定的。
错误代码示例：
create view vw_employees as
select employee_id, first_name, last_name
from employees
order by employee_id;
正确代码示例：
create view vw_employees_limit as
select employee_id, first_name, last_name
from employees
order by employee_id
limit 10;
不能使用 group by子句，这些子句用于在查询结果中进行分组计算，不适合在视图定义中使用。
当使用连接查询来定义视图时，连接条件必须是明确和有效的，不能使用自连接或复杂的交叉连接方式，除非有明确的业务需求。
（4）权限限制
用户创建视图时，必须对 select 语句中引用的所有表或视图具有适当的查询权限。如果没有足够的权限，将无法成功创建视图。
视图的权限管理与基表是相互独立的。创建视图后，需要单独为用户或角色授予对视图的访问权限，即使用户对基表有访问权限，也不一定能够访问视图，反之亦然。
这些限制有助于确保视图的稳定性、性能和数据一致性，同时也遵循了视图作为一种数据抽象和查询工具的设计原则。不同的数据库管理系统可能会对视图的 select 语句有一些细微的差异和特定的限制，具体使用时需要参考相应的数据库文档
示例：
创建来源1张表的视图：
创建多表连接的视图：
创建视图，字段起别名：
6.更新视图
更新视图中的数据，实际上是更新创建视图时用到的基本表中的数据
以下视图不可更新：
包含以下关键字的 SQL 语句：聚合函数、distinct、group by 、having、union 或 uinon all
select 中包含子查询
from 一个不可更新的视图
where 子句的子查询引用了 from 子句中的表
示例：
视图中聚合函数不可更新：
对分组和having字段不可更新：
7.修改视图
示例：
通过 create or replace view 命令修改视图：
通过 alter view 命令修改视图：
8.删除视图
drop view [if exists] view_name;
示例：
9.导致视图表数据异常的行为
（1）视图本身并不存储数据，其数据来源于基表
（2）权限变更--没有查询权限
（3）基表数据类型变更
10.视图使用规则总结
视图必须有唯一命名
在mysql中视图的数量没有限制
创建视图必须从管理员那里获得必要的权限
视图支持嵌套，也就是说可以利用其他视图检索出来的数据创建新的视图
在视图中可以使用order by，但是如果视图内已经使用该排序子句，则视图的order by将覆盖前面的order by。
视图不能索引，也不能关联触发器或默认值
视图可以和表同时使用