Spring+SpringMVC+MyBatis+easyUI整合优化篇（十三）数据层优化-表规范、索引优化

本文提要

最近写的几篇文章都是关于数据层优化方面的，这几天也在想还有哪些地方可以优化改进，结合日志和项目代码发现，关于数据层的优化，还是有几个方面可以继续修改的，代码方面，整合了druid数据源也开启了sql监控等，修改和规范了变量的命名方式，建表时的命名方式也做了修改，不过做的这些还不够，优化这件事真是一个长期和自觉的过程，mapper文件中的sql语句，依然不是十分的符合规范，有继续优化的必要，数据库中表的结构也需要继续优化。

前一篇文章主要讲了慢sql的整理，以及explain关键字在优化查询语句中的作用，也对sql做了一点小改动，但是修改的力度不是特别大，这一篇会稍微补充一下前一篇中关于索引的知识点，以及使用索引对查询语句进行优化。本文依然是代码优化和sql优化，主要还是讲一下索引及案例，前一篇文章较为简略，为了弥补这个懒惰造成的结果，这篇文章就详细一些。

表结构优化

建表语句规范，对原来的表结构重新做了一下修改，主要有：

• 字段非空修改
• 添加字段注释
• 添加索引(下面一个段落细讲)

这里只贴出部分修改后的代码，其余的自行通过github更新：

CREATE TABLE `ssm_article` (
  `id` int(4) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `article_title` varchar(100) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '文章标题',
  `article_create_date` varchar(50) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '创建时间',
  `article_content` text COLLATE utf8_bin NOT NULL COMMENT '文章内容',
  `is_top` int(4) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '是否置顶，1为置顶，默认为0',
  `add_name` varchar(50) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '添加人',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=innodb DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin;

NOT NULL：防止索引失效，对表中一个列添加了索引的话，如果有记录为NULL，则查询时不会使用该索引。

表注释：同代码注释一样，可以帮助开发人员快速理解的建表的含义，但是同项目中的代码又不一样，没有注释，代码看久了总会理解其中的逻辑和功能，但是表字段，如果不懂就真的只能靠猜了。添加表注释就是为了大家都能理解字段的意思及建表意图，不要太相信自己的记忆力，它是比不了白纸黑字的，时间久了总会淡忘一些，如果连自己都忘了真的是搞笑了，因此注释的添加也是极其必要的，有些标示类型字段也是需要详细解释的，不同的值分别代表什么意思，如果不在注释中约定好，只靠口头来传达是很容易出现差错的，注释就是为了减少沟通成本，也减少理解出错的几率，从而提升工作效率。

查询语句优化

mapper文件中sql语句规范,修改select *语句，这里只贴出部分修改后的代码，其余的自行通过github更新：

<select id="findArticles" parameterType="Map" resultMap="ArticleResult">
        select id,article_title,article_create_date,article_content,add_name from ssm_article
        <where>
            <if test="articleTitle!=null and articleTitle!='' ">
                and article_title like #{articleTitle}
            </if>
        </where>
        <if test="start!=null and size!=null">
            limit #{start},#{size}
        </if>
    </select>    

关于mapper文件中的sql语句，主要是修改了select语句，原本的select语句都是用select * from TABLE实现的，这种方式有不少缺点而且不是一个优雅的写法，因此做了一下规范，改为如下格式：

select COL(需要的列名) from TABLE

关于避免使用select *语句的个人想法：

• 执行SELECT * 语句时，SQL Server首先要查找出表中有哪些列，然后才能开始执行SELECT * 语句，这在某些情况会产生性能问题。
• SELECT * 语句取出表中的所有字段，所有数据都会返回到结果集中。
• SELECT * 中返回的字段中有可能存在一个功能中不需要的字段。
• 使用SELECT * 语句可能会影响到索引的使用，不利于查询的性能优化。

针对这四点分别讲一下个人理解：

• 第一条，对于性能的影响可能不会太大，几毫秒或者几微妙的事情，似乎不是那么严重，而且SQL Server也有对应的缓存策略，不会每次都去查表中有哪些列。但是，我们现在是在做优化工作，既然做就要尽量做到最好，有优化的地方还是要去尝试一下，提升0.01秒也是提升，不要因为量小而忽略它。
• 第二条，所有的字段都返回，结果集的数据量也会相应的增大，对应的，也就会增加数据传输的时间，即使mysql服务和客户端是在同一台机器上，二者间通信时使用的协议还是tcp，通信也是需要额外的时间，因此，还是取所需内容为好。
• **第三条，举个例子，表中有16个字段，我们要实现一个功能，但是这个方法中需要其中6个字段就可以了，那么剩下的10个字段就是没用的了，如果用select *返回结果，一个sql返回列可能就要多创建10个String对象到jvm中，10000个呢？再多呢？这是浪费。而且，如果返回的列中有大字段，例如很长的varchar，blob，text，占用空间也更大，更浪费。**
• 第四条，举个例子，对于ssm_user表，创建了user_name和role_name的联合索引，对于以下两条sql语句：select role_name from ssm_user where user_name='admin'和 select * from ssm_user where user_name='admin'，前者要比后者的速度快，因为表中存在user_name和role_name的联合索引，因此role_name可以在索引树上直接拿到，不再需要读取表中的这条记录，在下面会给出具体代码。

其实我也没想到一个select *会写这么多知识点。

既然优化select * from TABLE有那么多好处，那么是不是select count(*) from TABLE也要优化呢？OK，我们接着来分析，select count(*) from TABLE在不同情况下，性能表现的不同：

• innodb引擎：select count(*)与select count(COL)的效率没有太大差距，都会扫描全表或者where条件语句后的结果，累加可能得到的结果不同。
• myisam引擎且没有where子句：可以直接得出myisam会记录总行数，很快。
• myisam有where子句：与innodb引擎相同。

注：
count(col) 是表示结果集中有多少个column字段不为空的记录。
count(*) 是表示整个结果集有多少条记录。

因此，通过上面的分析发现，select count(*)语句的性能提升，首先是引擎的选择(这个不重要，目前选择的是innodb引擎)，重点是在where条件语句的优化，也就是索引的优化。

索引和优化案例

前面两个段落中基本都提到了一个知识点--索引，在sql语句优化中，合理和正确的索引真的是一个利器。

优化的意义：我们在前一篇讲到了慢sql给项目带来的危害，这里再补充一下，首先我们大多数用到的都是innodb引擎来建表，这个引擎已经做了挺大的优化，支持行级锁和表锁，并且默认锁为行级锁，对表锁做了一定的优化，因此对于行级锁的优化来说，就是尽量减少sql语句执行而带来的行级锁，尽量使得处于锁状态中的记录数减少。如果一条sql锁住过多的记录，那么对于其他sql语句的执行就是一个阻碍，需要等到锁释放并且竞争到锁才能正常的执行，因此我们优化慢sql不仅仅是提升执行速度和执行时间，同时也是优化查询过程，优化mysql的资源使用，减少锁资源的开销以及系统开销，同时，合理的查询语句也能降低各种错误的产生，比如事务死锁的产生。
从以上分析中我们可以得出一个结论，尽量使得sql语句执行时innodb使用行级锁而不是表锁，innodb行锁是通过给索引上的索引项加锁来实现的，innodb这种行锁实现特点意味着：只有通过索引条件检索数据，innodb才使用行级锁，否则，innodb将使用表锁！

索引的类型：

• 普通索引：这是最基本的索引类型，没唯一性之类的限制。
• 唯一性索引：和普通索引基本相同，但所有的索引列值保持唯一性。
• 主键索引：主键是一种唯一索引，但必须指定为”PRIMARY KEY”。
• 全文索引：不讲这个，想了解的自己去看一下

结合前文提到的ssm_user表来讲一个小例子:

从结果来看，依然是全表扫描。

对user_name,role_name字段添加索引：

alter table ssm_user add index idx_un_rn(user_name,role_name);

再次执行上面的分析语句：

explain select role_name from ssm_user where user_name='admin';

通过结果来看，添加了索引之后，type已由原来的全表扫描ALL变成了ref级别，也如前文所说，role_name直接通过索引树返回，extra中的using index参数表示直接访问索引就足够获取到所需要的数据，不需要通过索引回表。

这个例子是对上一段落select *和select COL间性能比较的补充，下面再讲解一个ssm_picture表的例子，对前一篇文章《Spring+SpringMVC+MyBatis+easyUI整合优化篇（十二）数据层优化-explain关键字及慢sql优化》做一个补充。

首先在数据库中插入20000条数据:

分析查询语句explain select id,path,type,time,url,grade from ssm_picture where type=1 and grade=1 limit 0,10;：

多次执行，时间基本都是0.02s：

在没有添加索引前，依然是全表扫描，记录总数为20134，前文做的一个小改动：

是通过order by id使得查询语句使用主键索引，type由ALL变为index，但是依然为全表扫描。因为where条件中是通过type和grade对结果集进行过滤，因此添加一个type字段和grade字段组成的多列索引。
在ssm_picture表中添加一个名称为idx_type_grade的索引：

alter table ssm_picture add index idx_type_grade (type,grade);

此时再次分析查询语句得到结果如下：

多次执行后的执行时间如下：

比原来应该是有一些提升的，不仅仅是时间上的提升，关键是结构上的整理，不仅优化了查询过程和结果，也避免全表扫描节省了mysql的开销，降低可预见的错误发生几率。

最左前缀原则：

多列索引有一个特点，即最左前缀（Leftmost Prefixing）。假如有一个多列索引为key(firstname lastname age)，当搜索条件是以下各种列的组合和顺序时，MySQL将使用该多列索引：
firstname，lastname，age
firstname，lastname
firstname
也就是说，相当于还建立了key(firstname lastname)和key(firstname)。
按照最左前缀原则，本例中的idx_type_grade(type,grade)即创建了两个索引：
type,grade
type
show index from ssm_picture查看表的索引信息：

图中Key_name 为索引的名称，Seq_in_index为索引中的列序列号(从1开始)，因此结果集表示的是，有一个索引名为idx_type_grade，第一列为type，第二列是grade，而不是像id主键索引表示单独的两个索引。分别以type和grade为where语句中的条件来执行sql验证一下：

type用到了索引，而grade依然是全表扫描，即无grade索引，也符合最左前缀原则的分析。

总结

使用索引的优点：

• 可以通过建立唯一索引或者主键索引,保证数据库表中每一行数据的唯一性
• 建立索引可以大大提高检索的数据,以及减少表的检索行数
• 在表连接的连接条件可以加速表与表直接的相连
• 在分组和排序字句进行数据检索,可以减少查询时间中分组和排序时所消耗的时间(数据库的记录会重新排序)
• 建立索引,在查询中使用索引可以提高性能

使用索引的缺点:

• 虽然索引大大提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度，如对表进行INSERT、UPDATE和DELETE。因为更新表时，MySQL不仅要更新数据，还要更新一下索引文件,创建索引和维护索引 会耗费时间,随着数据量的增加而增加
• 建立索引会占用磁盘空间的索引文件。一般情况这个问题不太严重，但如果你在一个大表上创建了多种组合索引，索引文件的会膨胀很快。
• 索引只是提高效率的一个因素，如果你的MySQL有大数据量的表，就需要花时间研究建立最优秀的索引，或优化查询语句

使用索引需要注意的地方:

• 在经常需要搜索的列上,可以加快索引的速度
• 在表与表的而连接条件上加上索引,可以加快连接查询的速度
• 在一些where 之后的 < <= > >= BETWEEN IN 以及某个情况下的like 建立字段的索引(B-TREE)
• 如果你对nickname字段建立了一个索引,当查询的时候的语句是 nickname lick '%ABC%'那么这个索引讲不会起到作用,而nickname lick 'ABC%'那么将可以用到索引
• 索引不会包含NULL列,如果列中包含NULL值都将不会被包含在索引中,复合索引中如果有一列含有NULL值那么这个组合索引都将失效,一般需要给默认值0或者' '字符串
• 使用短索引,如果你的一个字段是Char(32)或者int(32),在创建索引的时候指定前缀长度 比如前10个字符 (前提是多数值是唯一的..)那么短索引可以提高查询速度,并且可以减少磁盘的空间,也可以减少I/0操作.
• 不要在列上进行运算,这样会使得mysql索引失效,也会进行全表扫描
• 选择越小的数据类型越好,因为通常越小的数据类型通常在磁盘,内存,cpu,缓存中 占用的空间很少,处理起来更快

什么情况下不创建索引:

• 查询中很少使用到的列 不应该创建索引,如果建立了索引然而还会降低mysql的性能和增大了空间需求.
• 很少数据的列也不应该建立索引,比如一个性别字段0或者1,在查询中,结果集的数据占了表中数据行的比例比较大,mysql需要扫描的行数很多,增加索引,并不能提高效率
• 定义为text和image和bit数据类型的列不应该增加索引
• 当表的修改(UPDATE,INSERT,DELETE)操作远远大于检索(SELECT)操作时不应该创建索引,这两个操作是互斥的关系

索引不是越多越好，也不是所有的表都要创建索引，根据需求和实际运行的sql语句进行合理的索引创建。本文中的案例都是围绕ssm-demo这个项目来进行的，都是单表的简单查询sql语句，并没有复杂的连接查询或者复杂的where语句，join查询等复杂查询，以后有时间专门写几篇文章来详细讲解一下，本项目实在没有太好的切入点，只能重新建表来单独讲解，OK，本文结束。

这周并没有更新博客，是因为完成这两篇博客花费了不少的时间，从构思到整理资料和理出文章结构再到完成，前前后后大概有6个晚上，白天要上班或者有其他事情，基本都是抽出晚上的一段时间来写，也慢慢感觉随着项目的修改以及知识点的深入，后面会越来越难吧，也不知道自己坚不坚持得下来，加油啦。