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Java面试准备十六:数据库——MySQL性能优化

u013349237 分享于 2017-04-20

推荐:MySQL 数据库性能优化之SQL优化

优化目标 减少 IO 次数 IO永远是数据库最容易瓶颈的地方,这是由数据库的职责所决定的,大部分数据库操作中超过90%的时间都是 IO 操作所占用的,减少 IO 次数是

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这里只是为了记录,由于自身水平实在不怎么样,难免错误百出,有错的地方还望大家多多指出,谢谢。

来自MySQL性能优化的最佳20+经验

  1. 为查询缓存优化你的查询
  2. EXPLAIN你的SELECT查询
  3. 当只要一行数据是使用LIMIT 1
  4. 为搜索字段建索引
  5. 在Join表的时候使用相当类型的列,并将其索引
  6. 千万不要ORDER BY RAND()
  7. 避免SELECT *
  8. 永远为每张表设置一个ID
  9. 使用ENUM而不是VARCHAR
  10. 从PROCEDURE ANALYSE() 取得建议
  11. 尽可能的使用NOT NULL
  12. PreparedStatement
  13. 无缓冲的查询
  14. 把IP地址存成 UNSIGNED INT
  15. 固定长度的表会更快
  16. 垂直分割
  17. 拆分大的 DELETE 或 INSERT 语句
  18. 越小的列会越快
  19. 选择正确的存储引擎
  20. 使用一个对象关系映射器(Object Relational Mapper)
  21. 小心“永久链接”

1. 为查询缓存优化你的查询
大多数的MySQL服务器都开启了查询缓存。这是提高性最有效的方法之一,而且这是被MySQL的数据库引擎处理的。当有很多相同的查询被执行了多次的时候,这些查询结果会被放到一个缓存中,这样,后续的相同的查询就不用操作表而直接访问缓存结果了。

这里最主要的问题是,对于程序员来说,这个事情是很容易被忽略的。因为,我们某些查询语句会让MySQL不使用缓存。请看下面的示例:

// 查询缓存不开启
$r = mysql_query("SELECT username FROM user WHERE signup_date >= CURDATE()"); // 开启查询缓存 $today = date("Y-m-d"); $r = mysql_query("SELECT username FROM user WHERE signup_date >= '$today'");

上面两条SQL语句的差别就是 CURDATE() ,MySQL的查询缓存对这个函数不起作用。所以,像 NOW() 和 RAND() 或是其它的诸如此类的SQL函数都不会开启查询缓存,因为这些函数的返回是会不定的易变的。所以,你所需要的就是用一个变量来代替MySQL的函数,从而开启缓存。

2. EXPLAIN 你的 SELECT 查询
使用 EXPLAIN 关键字可以让你知道MySQL是如何处理你的SQL语句的。这可以帮你分析你的查询语句或是表结构的性能瓶颈。

EXPLAIN 的查询结果还会告诉你你的索引主键被如何利用的,你的数据表是如何被搜索和排序的……等等,等等。

3. 当只要一行数据时使用 LIMIT 1
当你查询表的有些时候,你已经知道结果只会有一条结果,但因为你可能需要去fetch游标,或是你也许会去检查返回的记录数。

在这种情况下,加上 LIMIT 1 可以增加性能。这样一样,MySQL数据库引擎会在找到一条数据后停止搜索,而不是继续往后查少下一条符合记录的数据。

下面的示例,只是为了找一下是否有“中国”的用户,很明显,后面的会比前面的更有效率。(请注意,第一条中是Select *,第二条是Select 1)

// 没有效率的:
$r = mysql_query("SELECT * FROM user WHERE country = 'China'");
if (mysql_num_rows($r) > 0) {
    // ...
}

// 有效率的:
$r = mysql_query("SELECT 1 FROM user WHERE country = 'China' LIMIT 1");
if (mysql_num_rows($r) > 0) {
    // ...
}

4. 为搜索字段建索引
参考Java面试准备十五:数据库——索引

5. 在Join表的时候使用相当类型的例,并将其索引
如果你的应用程序有很多 JOIN 查询,你应该确认两个表中Join的字段是被建过索引的。这样,MySQL内部会启动为你优化Join的SQL语句的机制。

而且,这些被用来Join的字段,应该是相同的类型的。例如:如果你要把 DECIMAL 字段和一个 INT 字段Join在一起,MySQL就无法使用它们的索引。对于那些STRING类型,还需要有相同的字符集才行。(两个表的字符集有可能不一样)

6. 千万不要 ORDER BY RAND()
如果你真的想把返回的数据行打乱了,你有N种方法可以达到这个目的。这样使用只会让你的数据库的性能呈指数级的下降。这里的问题是:MySQL会不得不去执行RAND()函数(很耗CPU时间),而且这是为了每一行记录去记行,然后再对其进行排序。就算你用了limit 1也无济于事(因为要排序)

下面的示例是随机挑一条记录

-- 千万不要这样做
SELECT last_name FROM actor ORDER BY RAND() LIMIT 1;-- 时间: 0.252s

-- 这样会更好
SELECT COUNT(*) FROM actor; -- 然后在程序代码里,返回0~count(*)-1的一个随机数rand,再通过以下sql去查表
SELECT last_name FROM actor limit rand, 1;

7. 避免 SELECT *

  • 从数据库里面读出的数据越多,查询速度越慢
  • 如果数据库拂去其和WEB服务器是两台独立的机器时,还会增加网络传输的负载
    所以,你应该养成需要什么数据取什么数据的习惯。

8. 永远为每张表设置一个主键
我们应该为数据库里的每张表都设置一个ID作为其主键,而且最好是一个INT型的(推荐使用UNSIGN),并设置上自动增加的AUTO_INCREMENT标志。

就算是你users表有一个主键叫“email”的字段,你也别让他成为主键。使用VARCHAR类型来当主键会使得性能下降。另外,在你的程序中,你应该使用表的主键来构造你的数据机构。

而且,在MySQL数据引擎下,还有一些操作需要使用主键,在这些情况下,主键的性能和设置变得非常重要,比如,集群,分区….(不懂这个。。)

在这里,只有一个情况是例外,那就是“关联表”的“外键”,也就是说,这个表的主键,通过若干个别的表的主键构成。我们把这个情况叫做“外键”。比如,有个“学生表”有学生的ID,有个“课程表”有课程ID,那么“成绩表”就是“关联表”,其关联了学生表和课程表,在成绩表中,学生ID和课程ID叫“外键”其共同组成主键。

9. 使用 ENUM 而不是 VARCHAR
ENUM类型是非常快和紧凑的。在实际上,其保存的是TINYINT,但其外表上显示为字符串。这样一来 ,用这个字段来做一些选项列表变得相当的完美。

如果你有一个字段,比如“性别”,“国家”,“民族”,“状态”或“部门”,你知道这些字段的取值是有限而且固定的,那么,你应该使用 ENUM 而不是 VARCHAR。

MySQL也有一个“建议”(见第十条)告诉你怎么去重新组织你的表结构。当你有一个 VARCHAR 字段时,这个建议会告诉你把其改成 ENUM 类型。使用 PROCEDURE ANALYSE() 你可以得到相关的建议。

10. 从 PROCEDURE ANALYSE() 取得建议
PROCEDURE ANALYSE() 会让 MySQL 帮你去分析你的字段和其实际的数据,并会给你一些有用的建议。只有表中有实际的数据,这些建议才会变得有用,因为要做一些大的决定是需要有数据作为基础的。

例如,如果你创建了一个 INT 字段作为你的主键,然而并没有太多的数据,那么,PROCEDURE ANALYSE()会建议你把这个字段的类型改成 MEDIUMINT 。或是你使用了一个 VARCHAR 字段,因为数据不多,你可能会得到一个让你把它改成 ENUM 的建议。这些建议,都是可能因为数据不够多,所以决策做得就不够准。

一定要注意,这些只是建议,只有当你的表里的数据越来越多时,这些建议才会变得准确。一定要记住,你才是最终做决定的人。

11. 尽可能的使用 NOT NULL
除非你有一个很特别的原因去使用 NULL 值,你应该总是让你的字段保持 NOT NULL。这看起来好像有点争议,请往下看。

首先,问问你自己“Empty”和“NULL”有多大的区别(如果是INT,那就是0和NULL)?如果你觉得它们之间没有什么区别,那么你就不要使用NULL。(你知道吗?在 Oracle 里,NULL 和 Empty 的字符串是一样的!)

不要以为 NULL 不需要空间,其需要额外的空间,并且,在你进行比较的时候,你的程序会更复杂。 当然,这里并不是说你就不能使用NULL了,现实情况是很复杂的,依然会有些情况下,你需要使用NULL值。

12. PreparedStatement
PreparedStatement很像存储过程,是一种运行在后台的SQL语句集合,我们可以使用PreparedStatement获得很多好处,无论是性能问题还是安全问题。

PreparedStatement可以检查一些你绑定好的变量,这样可以保护你的程序不会受到“SQL注入式”攻击。当然,你也可以手动去检查你的这些变量,然而,手动的检查容易出问题,而且很经常会被程序员忘了。当我们使用一些framework或是ORM的时候,这样的问题会好一些。

在性能方面,当一个相同的查询被使用很多次的时候,这会为你带来可观的性能优势,你可以给这些PreparedStatement定义一些参数,而MySQL只会解析一次。

13. 无缓冲的查询
正常情况下,当你在你的脚本中执行一个SQL语句的时候,你的程序会停在那里直到这个SQL语句返回,然后你的程序再往下继续执行。你可以使用无缓冲查询来改变这个行为。尤其是那些会产生大量结果的查询语句,并且,你不需要等到所有第的结果都返回,只需要第一行的数据返回的时候,你就可以马上开始工作于查询结果了。

14. 把IP地址存成 UNSIGNED INT
很多程序员都会创建一个varchar(15)字段来存放字符串形式的IP而不是整形的IP。如果你用整形来存放,只需要4个字节,并且你可以有定长的字段。而且,这会为你带来查询上的优势,尤其是当你需要使用这样的WHERE条件:between ip1 and ip2

我们必须使用UNSIGNED INT,因为IP地址会使用整个32位的无符号整形。

而你的查询,你可以使用INET_ATON()来把一个字符串IP转成一个整形,并使用INET_NTOA()把一个整形转成一个字符串IP。如下:

-- 字符串IP转成整形
select INET_ATON('127.0.0.1') from dual;

-- 整形转成字符串ip
select INET_NTOA(2130706433) from dual;

15. 固定长度的表会更快
如果表中的所有字段都是“固定长度的”,整个表会被认为是“static”或“”“fixed-length”。例如,表中没有如下类型的字段:VARCHAR, TEXT, BLOB。只要你包括了其中一个这些字段,那么这个表就不是“固定长度静态表”了,这样,MySQL引擎会用另外一种方法来处理。

固定长度的表会提高性能,因为MySQL搜寻的会更快一些,因为这些固定的长度是很容易计算下一个数据的偏移量的,所以读取的自然也会很快。而如果字段不是定长的,那么,每一次要找下一条的话,需要程序找到主键。

并且,固定长度的表更容易被缓存和重建。不过,唯一的副作用是,固定长度的字段会浪费一些空间,因为定长的字段无论你要弄个不用,它都是要分配那么多的空间。

使用“垂直分割”技术(见下一条),你可以分割你的表成为两个一个是定长的,一个则不是定长的。

16. 垂直分割
“垂直分割”是一种把数据库中的表按列变成几张表的方法,这样可以降低表的复杂度和字段的数目,从而达到优化的目的。

示例一:
在User表中有一个字段是家庭地址,这个字段是可选字段,相比起,而且你在数据库操作的时候除了个人信息外,你并不需要经常读取或是改写这个字段。那么,为什么不把这个字段放到另一张表呢?这样会让你的表有更好的性能。

示例二:
你有一个叫“last_login”字段,它会在每次用户登录的时候被更新。但是,每次更新时会导致该表的查询缓存被清空。所以,你可以把这个字段放到另外一个表中,这样就不会影响ID,用户名,用户角色的不停的读取了,因为查询缓存会帮你增加很多性能。

另外,你需要注意的是,这些被分出去的字段所形成的表,你不会经常性的去join他们,不然的话,这样的性能会比不分割时还要差,而且,是指数级的下降。

17. 拆分大的 DELETE 或 INSERT 语句
如果你需要在一个在线的网站上去执行一个大的DELETE或INSERT查询,你需要非常小心,要避免你的操作会让你的整个网站停止响应。因为这两个操作是会锁表的,表一锁住了,别的操作都进不来了。

Apache会有很多的子进程或线程。所以,其工作起来相当有效率,而我们的服务器也不希望有太多的子线程,线程和数据库链接,这时极大的占服务器资源的事情,尤其是内存。

如果你把你的表锁上一段时间,比如30s,那么对于一个有很高访问量的站点来说,这30s所积累的访问进程/线程,数据库链接,打开的文件数,可能不仅仅会让你的web服务器crash,还可能会让你的整台服务器马上挂了。

所以,如果你有一个大的处理,你要把他拆分,使用LIMIT条件是一个好的方法。下面是一个示例:

while(true){
  //每次只做1000条
  mysql_query("DELETE FROM logs WHERE log_date <= '2009-11-01' LIMIT 1000");
  if(mysql_affected_rows()==0){
     //没得可删了,退出
      break;
  }
  usleep(5000);
}

18. 越小的列会越快
对于大多数的数据引擎来说,硬盘操作可能是最大的瓶颈。所以,把你的数据变得紧凑会对这种情况非常有帮助,因为这减少了对硬盘的访问。

可以参考MySQL的文档Storage Requirements查看所有的数据类型。

如果一个表只会有几列罢了(比如说字典表,配置表),那么,我们就没有理由使用INT来做主键,使用MEDIUMINT ,SMALLINT或是更小的TINYINT会更经济一些。如果你不需要记录时间,使用DATE要比DATETIME好得多。

当然,你也需要留足够的扩展空间,不然,你日后要干这个事,你会死的很难看,参考Slashdot的例子,一个简单的ALTER TABLE 语句花了3个多小时,因为里面
有一千六百万条数据。

19. 选择正确的存储引擎
在MySQL中有两个存储引擎MyISAM和Innodb,每个引擎都会有利弊。MyISAM
适合于一些需要大量查询的应用,但是对于有大量写操作并不是很好。甚至你只是需要update一个字段,整个表都会被锁起来,而别的进程,就算是读进程都无法操作直到读操作完成。另外,MyISAM对于SELECT COUNT(*)这种操作是超快务必的。

Innodb的趋势会是一个非常复杂的存储引擎,对于一些小的应用,他会比MyiSAM还慢。他是支持“行锁”的,所以在写操作比较多 的时候,会更优秀。并且,他还支持更多的高级应用,比如:事务。

20. 使用一个对象关系映射器(Object Relational Mapper)
使用ORM,你能够获得可靠的性能增涨。一个ORM可以做到所有事情,也能被手动的编写出来。但是,这需要一个高级专家。

ORM的最重要的是“Lazy loading”,也就是说,只有在需要的去取值的时候才会去真正的去做。但你也需要小心这种机制的副作用,因为这很可能会因为要去创建很多很多小的查询反而会降低性能。(不懂最后这句。。)

ORM还可以把你的SQL语句打包成一个事务,这会比单独执行他们快得多得多。(啥意思?)

21. 小心“永久链接”
“永久链接”的目的是用来减少重新创建MySQL链接的次数。当一个链接呗创建了,它会永远处在链接的状态,就算是数据库操作已经结束了,而且,自动我们的Apache开始重用它的子进程后——也就是说,下一次的HTTP请求会重用Apache的子进程,并重用相同的MySQL链接。

在理论上来说,这听起来非常的不错。但是从个人经验(也是大多数人的)上来说,这个功能制造出来的麻烦事更多。因为,你只有有限的链接数,内存问题,文件句柄数,等等。

而且,Apache 运行在极端并行的环境中,会创建很多很多的了进程。这就是为什么这种“永久链接”的机制工作地不好的原因。在你决定要使用“永久链接”之前,你需要好好地考虑一下你的整个系统的架构。

推荐:MySQL 数据库性能优化之索引优化

接着上一篇 MySQL 数据库性能优化之表结构,这是 MySQL数据库性能优化专题 系列的第三篇文章:MySQL 数据库性能优化之索引优化 大家都知道索引对于数据访问的性

这里只是为了记录,由于自身水平实在不怎么样,难免错误百出,有错的地方还望大家多多指出,谢谢。 来自MySQL性能优化的最佳20+经验 为查询缓存优化你的查询 EXPLAIN你的SELECT查询 当只要一行

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