MySQL 數(shù)據(jù)庫 索引和事務(wù)
1. 索引
1.1 概念
- 索引是為了加速對(duì)表中數(shù)據(jù)行的檢索而創(chuàng)建的一種分散的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。索引是針對(duì)表而建立的,它是由數(shù)據(jù)頁面以外的索引頁面組成的,每個(gè)索引頁面中的行都會(huì)含有邏輯指針,以便加速檢索物理數(shù)據(jù)。
- 在數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖中,可以在選定表的“索引/鍵”屬性頁中創(chuàng)建、編輯或刪除每個(gè)索引類型。當(dāng)保存索引所附加到的表,或保存該表所在的關(guān)系圖時(shí),索引將保存在數(shù)據(jù)庫中。
通俗的講,索引與數(shù)據(jù)庫中的表和數(shù)據(jù)的關(guān)系就類似于書架上的圖書(表)、書籍內(nèi)容(數(shù)據(jù))和書籍目錄(索引)的關(guān)系
1.2 作用
在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中建立索引主要有以下作用:
- 快速取數(shù)據(jù)
- 保證數(shù)據(jù)記錄的唯一性
- 實(shí)現(xiàn)表與表之間的參照完整性
在使用 order by、
group by 子句進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索時(shí),利用索引可以減少排序和分組的時(shí)間
1.3 索引的原理
1.3.1 減少磁盤的訪問次數(shù)是構(gòu)建索引的核心思想
索引的目的是方便進(jìn)行查詢。
MySQL 的查詢主要是 select
,select
基本執(zhí)行的過程包括遍歷表、依次取出每個(gè)記錄、根據(jù) where 字句的條件進(jìn)行篩選
由于 MySQL 是把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在硬盤上,因此進(jìn)行查詢時(shí),每次取出記錄都意味著要訪問硬盤
而 IO 設(shè)備對(duì)硬盤的訪問效率遠(yuǎn)低于對(duì)內(nèi)存的訪問,因此減少磁盤的訪問次數(shù)就可以提高查詢的效率,也就是構(gòu)建索引的核心思路
1.3.2 B+ 樹適用實(shí)現(xiàn)索引的底層
減少對(duì)數(shù)據(jù)的訪問次數(shù)就是實(shí)現(xiàn)索引時(shí)的重要思想,接下來將會(huì)對(duì)幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,以找到更適合的實(shí)現(xiàn)索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
二叉搜索樹:
由于二叉搜索樹可能是一個(gè)單支樹,時(shí)間復(fù)雜度為 O(N)
AVL 樹:
- AVL 樹本質(zhì)是一個(gè)二叉平衡搜索樹,是對(duì)二叉搜索樹的一個(gè)改進(jìn),它會(huì)保證了左右子樹的高度差不超過1,即不會(huì)存在單支樹的結(jié)構(gòu),查找時(shí)間復(fù)雜度為 O(logN)
- 因?yàn)樾枰獫M足左右子樹高度差不超過1的條件,所以插入或者刪除操作會(huì)破壞 AVL 樹的結(jié)構(gòu)。因此需要隨時(shí)對(duì)樹進(jìn)行調(diào)整。雖然查詢效率得到了滿足,但是降低了插入和刪除操作的效率,插入刪除時(shí)間復(fù)雜度為 O(logN)
紅黑樹:
- 紅黑樹本質(zhì)是一個(gè)放松了規(guī)則的 AVL 樹,即不要強(qiáng)制左右子樹高度差不超過1,會(huì)降低要求,以此來保證插入和刪除操作的效率。
- 整體和 AVL 樹差異不大,查詢插入刪除的時(shí)間復(fù)雜度為 O(logN)
哈希表:
- 哈希表可以做到查詢、插入、刪除的時(shí)間復(fù)雜度都是 O(1)
- 但是哈希表的一個(gè)關(guān)鍵是必須要比較相等,但是形如大于、小于之類的條件無法做到,這就和實(shí)際查詢的情況不符合了
到這里為止,好像只有 AVL 樹或者紅黑樹更加適合用作 MySQL 的索引的實(shí)現(xiàn),而這兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的查找效率直接是由樹的高度決定的,因此數(shù)據(jù)增多的話,樹的高度也會(huì)增加。
為了進(jìn)一步優(yōu)化,就可以使用 N 叉搜索樹來降低樹的高度,即減少磁盤 IO,以提高查找效率
B 樹:
B 樹是 N 叉搜索樹的一種
B 樹示例結(jié)構(gòu):
用在索引中,每個(gè)結(jié)點(diǎn)都表示一個(gè)記錄
B 樹的特點(diǎn):
- 每個(gè)結(jié)點(diǎn)可能包含 N 個(gè)子樹
- 每個(gè)結(jié)點(diǎn)上都可能存在多個(gè)值
- 左子樹的值都小于根節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值,右子樹的值都大于根節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值
B+ 樹:
B+ 樹是一種特殊的 N 叉搜索樹,是 B 樹的改進(jìn)版
B+ 樹示例結(jié)構(gòu):
?B+ 樹相對(duì)于 B 樹的改進(jìn):
- 葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)每行記錄,非葉子節(jié)點(diǎn)只要存儲(chǔ)每行的索引值即可
- 非葉子節(jié)點(diǎn)的值存在重復(fù),使得葉子結(jié)點(diǎn)這一層是完整的數(shù)據(jù)集合
- 可以通過類似于鏈表的方式,把所有的葉子節(jié)點(diǎn)連接起來
B+ 樹的優(yōu)勢(shì):
- 善于進(jìn)行范圍查找
- 由于所有的查詢都是落在葉子結(jié)點(diǎn)上,故查詢的速度是比較穩(wěn)定的
- 由于葉子結(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的全集,因此就可以把葉子結(jié)點(diǎn)存到硬盤上,非葉子結(jié)點(diǎn)直接存到內(nèi)存中,大大降低了讀取硬盤的次數(shù)
1.4 適用場(chǎng)景
- 查找的次數(shù)比較多,插入刪除的次數(shù)較少適合用索引
- 由于索引本身也占據(jù)一定空間,如果磁盤緊張就不太適合用索引
- 索引是指定某個(gè)列來建立的,當(dāng)某列的區(qū)分度比較大的時(shí)候,適合用索引,例如自增主鍵
1.5 使用語句
補(bǔ)充:
創(chuàng)建主鍵約束(primary key
)、唯一約束(unique)、外鍵約束(foreign key)時(shí),會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)列的索引
1.5.1 查看索引
語法:
show index from 表名;
示例:
1.5.2 創(chuàng)建索引
語法:
create index 索引名 on 表名(字段名);
示例:
1.5.3 刪除索引
語法:
drop index 索引名 on 表名;
示例:
注意:
主索引不能刪除,刪除會(huì)報(bào)錯(cuò)
2. 事務(wù)
2.1 概念
事物:是屬于計(jì)算機(jī)中一個(gè)很廣泛的概念,一般是指要做的或所做的事情。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,一個(gè)事務(wù)可以是一條 SQL 語句或者一組 SQL 語句或整個(gè)程序。
通俗的講,比如銀行轉(zhuǎn)賬的操作,A 轉(zhuǎn)給 B 500元,那么這個(gè)操作其實(shí)包含了 A 賬戶余額減少500元和 B 賬戶余額增加500元兩個(gè)操作。
事物就相當(dāng)于將這一連串的動(dòng)作給打包,使其成為一個(gè)整體,要么全都不做,要么全都做完
2.2 為什么使用事務(wù)
用上述銀行轉(zhuǎn)賬的例子為例,假設(shè) A 賬戶減少500元的操作成功了,但 B 賬戶增加500元的賬戶沒有成功,那么這個(gè)轉(zhuǎn)賬的操作是失敗的。
事物的核心特點(diǎn)就是: 把一系列操作給打包到一起,構(gòu)成一個(gè)整體,要么全都做完,要么一個(gè)都不做。
全都不做是指: 如果某個(gè)操作失敗了,那么就會(huì)將此時(shí)的中間狀態(tài)偷偷還原回去
因此使用事物的話就可以保證,某一系列的操作,不會(huì)只完成其中一部分,它要么完全完成,要么都沒有完成
2.3 四大屬性
事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的基本單位,它具有四個(gè)屬性:原子性、一致性、持久性、隔離性
事物的核心是原子性
2.3.1 原子性
概念:
一個(gè)事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單位,事務(wù)中包括的操作要么都做,要么都不做。
事物的核心是原子性,原子性的核心是回退為中間狀態(tài),回退為中間狀態(tài)核心就是回滾,回滾的核心就是記住每步的操作
2.3.2 一致性
概念:
事務(wù)必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。一致性與原子性是密切相關(guān)的。
執(zhí)行事物之前和執(zhí)行事物完成后,當(dāng)前表里的數(shù)據(jù)都是合理的狀態(tài)
2.3.3 持久性
概念:
持久性也稱永久性(permanence
),指一個(gè)事務(wù)一旦提交,它對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其有任何影響。
事物操作的數(shù)據(jù)都是直接操作硬盤,而硬盤的數(shù)據(jù)都是持久化的
2.3.4 隔離性
概念:
一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)并發(fā)的其他事務(wù)是隔離的,并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。
2.4 使用方法
開啟事物:
start transaction;
執(zhí)行多條 SQL 語句
回滾或提交
-- 回滾:表示上述 SQL 語句全部失敗 rollback; -- 提交:表示上述 SQL 語句全部成功 commit;
到此這篇關(guān)于MySQL 數(shù)據(jù)庫 索引和事務(wù)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MySQL 索引和事務(wù)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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