二、java数据库-6

5. 优化

5.1 说一说你对数据库优化的理解

参考答案

MySQL数据库优化是多方面的,原则是减少系统的瓶颈,减少资源的占用,增加系统的反应速度。例如,通过优化文件系统,提高磁盘I\O的读写速度;通过优化操作系统调度策略,提高MySQL在高负荷情况下的负载能力;优化表结构、索引、查询语句等使查询响应更快。

针对查询,我们可以通过使用索引、使用连接代替子查询的方式来提高查询速度。

针对慢查询,我们可以通过分析慢查询日志,来发现引起慢查询的原因,从而有针对性的进行优化。

针对插入,我们可以通过禁用索引、禁用检查等方式来提高插入速度,在插入之后再启用索引和检查。

针对数据库结构,我们可以通过将字段很多的表拆分成多张表、增加中间表、增加冗余字段等方式进行优化。

5.2 该如何优化MySQL的查询?

参考答案

使用索引

如果查询时没有使用索引,查询语句将扫描表中的所有记录。在数据量大的情况下,这样查询的速度会很慢。如果使用索引进行查询,查询语句可以根据索引快速定位到待查询记录,从而减少查询的记录数,达到提高查询速度的目的。

索引可以提高查询的速度,但并不是使用带有索引的字段查询时索引都会起作用。有几种特殊情况,在这些情况下有可能使用带有索引的字段查询时索引并没有起作用。

  1. 使用LIKE关键字的查询语句

    在使用LIKE关键字进行查询的查询语句中,如果匹配字符串的第一个字符为“%”,索引不会起作用。只有“%”不在第一个位置,索引才会起作用。

  2. 使用多列索引的查询语句

    MySQL可以为多个字段创建索引。一个索引可以包括16个字段。对于多列索引,只有查询条件中使用了这些字段中的第1个字段时索引才会被使用。

  3. 使用OR关键字的查询语句

    查询语句的查询条件中只有OR关键字,且OR前后的两个条件中的列都是索引时,查询中才使用索引。否则,查询将不使用索引。

优化子查询

使用子查询可以进行SELECT语句的嵌套查询,即一个SELECT查询的结果作为另一个SELECT语句的条件。子查询可以一次性完成很多逻辑上需要多个步骤才能完成的SQL操作。

子查询虽然可以使查询语句很灵活,但执行效率不高。执行子查询时,MySQL需要为内层查询语句的查询结果建立一个临时表。然后外层查询语句从临时表中查询记录。查询完毕后,再撤销这些临时表。因此,子查询的速度会受到一定的影响。如果查询的数据量比较大,这种影响就会随之增大。

在MySQL中,可以使用连接(JOIN)查询来替代子查询。连接查询不需要建立临时表,其速度比子查询要快,如果查询中使用索引,性能会更好。

5.3 怎样插入数据才能更高效?

参考答案

影响插入速度的主要是索引、唯一性校验、一次插入记录条数等。针对这些情况,可以分别进行优化。

对于MyISAM引擎的表,常见的优化方法如下:

  1. 禁用索引

    对于非空表,插入记录时,MySQL会根据表的索引对插入的记录建立索引。如果插入大量数据,建立索引会降低插入记录的速度。为了解决这种情况,可以在插入记录之前禁用索引,数据插入完毕后再开启索引。对于空表批量导入数据,则不需要进行此操作,因为MyISAM引擎的表是在导入数据之后才建立索引的。

  2. 禁用唯一性检查

    插入数据时,MySQL会对插入的记录进行唯一性校验。这种唯一性校验也会降低插入记录的速度。为了降低这种情况对查询速度的影响,可以在插入记录之前禁用唯一性检查,等到记录插入完毕后再开启。

  3. 使用批量插入

    插入多条记录时,可以使用一条INSERT语句插入一条记录,也可以使用一条INSERT语句插入多条记录。使用一条INSERT语句插入多条记录的情形如下,而这种方式的插入速度更快。

    INSERT INTO fruits VALUES
    ('x1', '101', 'mongo2', '5.7'),
    ('x2', '101', 'mongo3', '5.7'),
    ('x3', '101', 'mongo4', '5.7');
  4. 使用LOAD DATA INFILE批量导入

    当需要批量导入数据时,如果能用LOAD DATA INFILE语句,就尽量使用。因为LOAD DATA INFILE语句导入数据的速度比INSERT语句快。

对于InnoDB引擎的表,常见的优化方法如下:

  1. 禁用唯一性检查

    插入数据之前执行set unique_checks=0来禁止对唯一索引的检查,数据导入完成之后再运行set unique_checks=1。这个和MyISAM引擎的使用方法一样。

  2. 禁用外键检查

    插入数据之前执行禁止对外键的检查,数据插入完成之后再恢复对外键的检查。

  3. 禁用自动提交

    插入数据之前禁止事务的自动提交,数据导入完成之后,执行恢复自动提交操作。

5.4 表中包含几千万条数据该怎么办?

参考答案

建议按照如下顺序进行优化:

  1. 优化SQL和索引;
  2. 增加缓存,如memcached、redis;
  3. 读写分离,可以采用主从复制,也可以采用主主复制;
  4. 使用MySQL自带的分区表,这对应用是透明的,无需改代码,但SQL语句是要针对分区表做优化的;
  5. 做垂直拆分,即根据模块的耦合度,将一个大的系统分为多个小的系统;
  6. 做水平拆分,要选择一个合理的sharding key,为了有好的查询效率,表结构也要改动,做一定的冗余,应用也要改,sql中尽量带sharding key,将数据定位到限定的表上去查,而不是扫描全部的表。

5.5 MySQL的慢查询优化有了解吗?

参考答案

优化MySQL的慢查询,可以按照如下步骤进行:

开启慢查询日志

MySQL中慢查询日志默认是关闭的,可以通过配置文件my.ini或者my.cnf中的log-slow-queries选项打开,也可以在MySQL服务启动的时候使用--log-slow-queries[=file_name]启动慢查询日志。

启动慢查询日志时,需要在my.ini或者my.cnf文件中配置long_query_time选项指定记录阈值,如果某条查询语句的查询时间超过了这个值,这个查询过程将被记录到慢查询日志文件中。

分析慢查询日志

直接分析mysql慢查询日志,利用explain关键字可以模拟优化器执行SQL查询语句,来分析sql慢查询语句。

常见慢查询优化

  1. 索引没起作用的情况

    • 在使用LIKE关键字进行查询的查询语句中,如果匹配字符串的第一个字符为“%”,索引不会起作用。只有“%”不在第一个位置,索引才会起作用。
    • MySQL可以为多个字段创建索引。一个索引可以包括16个字段。对于多列索引,只有查询条件中使用了这些字段中的第1个字段时索引才会被使用。
    • 查询语句的查询条件中只有OR关键字,且OR前后的两个条件中的列都是索引时,查询中才使用索引。否则,查询将不使用索引。
  2. 优化数据库结构

    • 对于字段比较多的表,如果有些字段的使用频率很低,可以将这些字段分离出来形成新表。因为当一个表的数据量很大时,会由于使用频率低的字段的存在而变慢。
    • 对于需要经常联合查询的表,可以建立中间表以提高查询效率。通过建立中间表,把需要经常联合查询的数据插入到中间表中,然后将原来的联合查询改为对中间表的查询,以此来提高查询效率。
  3. 分解关联查询

    很多高性能的应用都会对关联查询进行分解,就是可以对每一个表进行一次单表查询,然后将查询结果在应用程序中进行关联,很多场景下这样会更高效。

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