Java面試準備十六：資料庫——MySQL效能優化
這裡只是為了記錄，由於自身水平實在不怎麼樣，難免錯誤百出，有錯的地方還望大家多多指出，謝謝。
1. 為查詢快取優化你的查詢
大多數的MySQL伺服器都開啟了查詢快取。這是提高性最有效的方法之一，而且這是被MySQL的資料庫引擎處理的。當有很多相同的查詢被執行了多次的時候，這些查詢結果會被放到一個快取中，這樣，後續的相同的查詢就不用操作表而直接訪問快取結果了。
這裡最主要的問題是，對於程式設計師來說，這個事情是很容易被忽略的。因為，我們某些查詢語句會讓MySQL不使用快取。請看下面的示例：
// 查詢快取不開啟
$r = mysql_query("SELECT username FROM 上面兩條SQL語句的差別就是 CURDATE() ，MySQL的查詢快取對這個函式不起作用。所以，像 NOW() 和 RAND() 或是其它的諸如此類的SQL函式都不會開啟查詢快取，因為這些函式的返回是會不定的易變的。所以，你所需要的就是用一個變數來代替MySQL的函式，從而開啟快取。
2. EXPLAIN 你的 SELECT 查詢
使用 EXPLAIN 關鍵字可以讓你知道MySQL是如何處理你的SQL語句的。這可以幫你分析你的查詢語句或是表結構的效能瓶頸。
EXPLAIN 的查詢結果還會告訴你你的索引主鍵被如何利用的，你的資料表是如何被搜尋和排序的……等等，等等。
3. 當只要一行資料時使用 LIMIT 1
當你查詢表的有些時候，你已經知道結果只會有一條結果，但因為你可能需要去fetch遊標，或是你也許會去檢查返回的記錄數。
在這種情況下，加上 LIMIT 1 可以增加效能。這樣一樣，MySQL資料庫引擎會在找到一條資料後停止搜尋，而不是繼續往後查少下一條符合記錄的資料。
下面的示例，只是為了找一下是否有“中國”的使用者，很明顯，後面的會比前面的更有效率。（請注意，第一條中是Select *，第二條是Select 1）
// 沒有效率的：
$r = mysql_query("SELECT * FROM user WHERE country = 'China'");
if (mysql_num_rows($r) > 0) {
// ...
}
// 有效率的：
$r = mysql_query("SELECT 1 FROM user WHERE country = 'China' LIMIT 1");
if (mysql_num_rows($r) > 0) {
// ...
}5. 在Join表的時候使用相當型別的例，並將其索引
如果你的應用程式有很多 JOIN 查詢，你應該確認兩個表中Join的欄位是被建過索引的。這樣，MySQL內部會啟動為你優化Join的SQL語句的機制。
而且，這些被用來Join的欄位，應該是相同的型別的。例如：如果你要把 DECIMAL 欄位和一個 INT 欄位Join在一起，MySQL就無法使用它們的索引。對於那些STRING型別，還需要有相同的字符集才行。（兩個表的字符集有可能不一樣）
6. 千萬不要 ORDER BY RAND()
如果你真的想把返回的資料行打亂了，你有N種方法可以達到這個目的。這樣使用只會讓你的資料庫的效能呈指數級的下降。這裡的問題是：MySQL會不得不去執行RAND（）函式（很耗CPU時間），而且這是為了每一行記錄去記行，然後再對其進行排序。就算你用了limit 1也無濟於事（因為要排序）
下面的示例是隨機挑一條記錄
-- 千萬不要這樣做
SELECT last_name FROM actor ORDER BY RAND() LIMIT 1;-- 時間: 0.252s
-- 這樣會更好
SELECT COUNT(*) FROM actor;
-- 然後在程式程式碼裡，返回0~count(*)-1的一個隨機數rand，再通過以下sql去查表
SELECT last_name FROM actor limit rand, 1;- 從資料庫裡面讀出的資料越多，查詢速度越慢
- 如果資料庫拂去其和WEB伺服器是兩臺獨立的機器時，還會增加網路傳輸的負載
所以，你應該養成需要什麼資料取什麼資料的習慣。
8. 永遠為每張表設定一個主鍵
我們應該為資料庫裡的每張表都設定一個ID作為其主鍵，而且最好是一個INT型的（推薦使用UNSIGN）,並設定上自動增加的AUTO_INCREMENT標誌。
就算是你users表有一個主鍵叫“email”的欄位，你也別讓他成為主鍵。使用VARCHAR型別來當主鍵會使得效能下降。另外，在你的程式中，你應該使用表的主鍵來構造你的資料機構。
而且，在MySQL資料引擎下，還有一些操作需要使用主鍵，在這些情況下，主鍵的效能和設定變得非常重要，比如，叢集，分割槽….（不懂這個。。）
在這裡，只有一個情況是例外，那就是“關聯表”的“外來鍵”，也就是說，這個表的主鍵，通過若干個別的表的主鍵構成。我們把這個情況叫做“外來鍵”。比如，有個“學生表”有學生的ID,有個“課程表”有課程ID,那麼“成績表”就是“關聯表”，其關聯了學生表和課程表，在成績表中，學生ID和課程ID叫“外來鍵”其共同組成主鍵。
9. 使用 ENUM 而不是 VARCHAR
ENUM型別是非常快和緊湊的。在實際上，其儲存的是TINYINT，但其外表上顯示為字串。這樣一來 ，用這個欄位來做一些選項列表變得相當的完美。
如果你有一個欄位，比如“性別”，“國家”，“民族”，“狀態”或“部門”，你知道這些欄位的取值是有限而且固定的，那麼，你應該使用 ENUM 而不是 VARCHAR。
MySQL也有一個“建議”（見第十條）告訴你怎麼去重新組織你的表結構。當你有一個 VARCHAR 欄位時，這個建議會告訴你把其改成 ENUM 型別。使用 PROCEDURE ANALYSE() 你可以得到相關的建議。
10. 從 PROCEDURE ANALYSE() 取得建議
PROCEDURE ANALYSE() 會讓 MySQL 幫你去分析你的欄位和其實際的資料，並會給你一些有用的建議。只有表中有實際的資料，這些建議才會變得有用，因為要做一些大的決定是需要有資料作為基礎的。
例如，如果你建立了一個 INT 欄位作為你的主鍵，然而並沒有太多的資料，那麼，PROCEDURE ANALYSE()會建議你把這個欄位的型別改成 MEDIUMINT 。或是你使用了一個 VARCHAR 欄位，因為資料不多，你可能會得到一個讓你把它改成 ENUM 的建議。這些建議，都是可能因為資料不夠多，所以決策做得就不夠準。
一定要注意，這些只是建議，只有當你的表裡的資料越來越多時，這些建議才會變得準確。一定要記住，你才是最終做決定的人。
11. 儘可能的使用 NOT NULL
除非你有一個很特別的原因去使用 NULL 值，你應該總是讓你的欄位保持 NOT NULL。這看起來好像有點爭議，請往下看。
首先，問問你自己“Empty”和“NULL”有多大的區別（如果是INT，那就是0和NULL）？如果你覺得它們之間沒有什麼區別，那麼你就不要使用NULL。（你知道嗎？在 Oracle 裡，NULL 和 Empty 的字串是一樣的！)
不要以為 NULL 不需要空間，其需要額外的空間，並且，在你進行比較的時候，你的程式會更復雜。 當然，這裡並不是說你就不能使用NULL了，現實情況是很複雜的，依然會有些情況下，你需要使用NULL值。
12. PreparedStatement
PreparedStatement很像儲存過程，是一種執行在後臺的SQL語句集合，我們可以使用PreparedStatement獲得很多好處，無論是效能問題還是安全問題。
PreparedStatement可以檢查一些你繫結好的變數，這樣可以保護你的程式不會受到“SQL注入式”攻擊。當然，你也可以手動去檢查你的這些變數，然而，手動的檢查容易出問題，而且很經常會被程式設計師忘了。當我們使用一些framework或是ORM的時候，這樣的問題會好一些。
在效能方面，當一個相同的查詢被使用很多次的時候，這會為你帶來可觀的效能優勢，你可以給這些PreparedStatement定義一些引數，而MySQL只會解析一次。
13. 無緩衝的查詢
正常情況下，當你在你的指令碼中執行一個SQL語句的時候，你的程式會停在那裡直到這個SQL語句返回，然後你的程式再往下繼續執行。你可以使用無緩衝查詢來改變這個行為。尤其是那些會產生大量結果的查詢語句，並且，你不需要等到所有第的結果都返回，只需要第一行的資料返回的時候，你就可以馬上開始工作於查詢結果了。
14. 把IP地址存成 UNSIGNED INT
很多程式設計師都會建立一個varchar(15)欄位來存放字串形式的IP而不是整形的IP。如果你用整形來存放，只需要4個位元組，並且你可以有定長的欄位。而且，這會為你帶來查詢上的優勢，尤其是當你需要使用這樣的WHERE條件：between ip1 and ip2。
我們必須使用UNSIGNED INT,因為IP地址會使用整個32位的無符號整形。
而你的查詢，你可以使用INET_ATON()來把一個字串IP轉成一個整形，並使用INET_NTOA(）把一個整形轉成一個字串IP。如下：
-- 字串IP轉成整形
select INET_ATON('127.0.0.1') from dual;
-- 整形轉成字串ip
select INET_NTOA(2130706433) from dual;15. 固定長度的表會更快
如果表中的所有欄位都是“固定長度的”，整個表會被認為是“static”或“”“fixed-length”。例如，表中沒有如下型別的欄位：VARCHAR, TEXT, BLOB。只要你包括了其中一個這些欄位，那麼這個表就不是“固定長度靜態表”了，這樣，MySQL引擎會用另外一種方法來處理。
固定長度的表會提高效能，因為MySQL搜尋的會更快一些，因為這些固定的長度是很容易計算下一個資料的偏移量的，所以讀取的自然也會很快。而如果欄位不是定長的，那麼，每一次要找下一條的話，需要程式找到主鍵。
並且，固定長度的表更容易被快取和重建。不過，唯一的副作用是，固定長度的欄位會浪費一些空間，因為定長的欄位無論你要弄個不用，它都是要分配那麼多的空間。
使用“垂直分割”技術（見下一條），你可以分割你的表成為兩個一個是定長的，一個則不是定長的。
16. 垂直分割
“垂直分割”是一種把資料庫中的表按列變成幾張表的方法，這樣可以降低表的複雜度和欄位的數目，從而達到優化的目的。
示例一：
在User表中有一個欄位是家庭地址，這個欄位是可選欄位，相比起，而且你在資料庫操作的時候除了個人資訊外，你並不需要經常讀取或是改寫這個欄位。那麼，為什麼不把這個欄位放到另一張表呢？這樣會讓你的表有更好的效能。
示例二：
你有一個叫“last_login”欄位，它會在每次使用者登入的時候被更新。但是，每次更新時會導致該表的查詢快取被清空。所以，你可以把這個欄位放到另外一個表中，這樣就不會影響ID，使用者名稱，使用者角色的不停的讀取了，因為查詢快取會幫你增加很多效能。
另外，你需要注意的是，這些被分出去的欄位所形成的表，你不會經常性的去join他們，不然的話，這樣的效能會比不分割時還要差，而且，是指數級的下降。
17. 拆分大的 DELETE 或 INSERT 語句
如果你需要在一個線上的網站上去執行一個大的DELETE或INSERT查詢，你需要非常小心，要避免你的操作會讓你的整個網站停止響應。因為這兩個操作是會鎖表的，表一鎖住了，別的操作都進不來了。
Apache會有很多的子程序或執行緒。所以，其工作起來相當有效率，而我們的伺服器也不希望有太多的子執行緒，執行緒和資料庫連結，這時極大的佔伺服器資源的事情，尤其是記憶體。
如果你把你的表鎖上一段時間，比如30s,那麼對於一個有很高訪問量的站點來說，這30s所積累的訪問程序/執行緒，資料庫連結，開啟的檔案數，可能不僅僅會讓你的web伺服器crash，還可能會讓你的整臺伺服器馬上掛了。
所以，如果你有一個大的處理，你要把他拆分，使用LIMIT條件是一個好的方法。下面是一個示例：
while(true){
//每次只做1000條
mysql_query("DELETE FROM logs WHERE log_date <= '2009-11-01' LIMIT 1000");
if(mysql_affected_rows()==0){
//沒得可刪了，退出
break;
}
usleep(5000);
}18. 越小的列會越快
對於大多數的資料引擎來說，硬碟操作可能是最大的瓶頸。所以，把你的資料變得緊湊會對這種情況非常有幫助，因為這減少了對硬碟的訪問。
如果一個表只會有幾列罷了（比如說字典表，配置表），那麼，我們就沒有理由使用INT來做主鍵，使用MEDIUMINT ,SMALLINT或是更小的TINYINT會更經濟一些。如果你不需要記錄時間，使用DATE要比DATETIME好得多。
當然，你也需要留足夠的擴充套件空間，不然，你日後要幹這個事，你會死的很難看，參考Slashdot的例子，一個簡單的ALTER TABLE 語句花了3個多小時，因為裡面
有一千六百萬條資料。
19. 選擇正確的儲存引擎
在MySQL中有兩個儲存引擎MyISAM和Innodb,每個引擎都會有利弊。MyISAM
適合於一些需要大量查詢的應用，但是對於有大量寫操作並不是很好。甚至你只是需要update一個欄位，整個表都會被鎖起來，而別的程序，就算是讀程序都無法操作直到讀操作完成。另外，MyISAM對於SELECT COUNT(*)這種操作是超快務必的。
Innodb的趨勢會是一個非常複雜的儲存引擎，對於一些小的應用，他會比MyiSAM還慢。他是支援“行鎖”的，所以在寫操作比較多 的時候，會更優秀。並且，他還支援更多的高階應用，比如：事務。
20. 使用一個物件關係對映器（Object Relational Mapper）
使用ORM,你能夠獲得可靠的效能增漲。一個ORM可以做到所有事情，也能被手動的編寫出來。但是，這需要一個高階專家。
ORM的最重要的是“Lazy loading”,也就是說，只有在需要的去取值的時候才會去真正的去做。但你也需要小心這種機制的副作用，因為這很可能會因為要去建立很多很多小的查詢反而會降低效能。（不懂最後這句。。）
ORM還可以把你的SQL語句打包成一個事務，這會比單獨執行他們快得多得多。（啥意思？）
21. 小心“永久連結”
“永久連結”的目的是用來減少重新建立MySQL連結的次數。當一個連結唄建立了，它會永遠處在連結的狀態，就算是資料庫操作已經結束了，而且，自動我們的Apache開始重用它的子程序後——也就是說，下一次的HTTP請求會重用Apache的子程序，並重用相同的MySQL連結。
在理論上來說，這聽起來非常的不錯。但是從個人經驗（也是大多數人的）上來說，這個功能製造出來的麻煩事更多。因為，你只有有限的連結數，記憶體問題，檔案控制代碼數，等等。
而且，Apache 執行在極端並行的環境中，會建立很多很多的了程序。這就是為什麼這種“永久連結”的機制工作地不好的原因。在你決定要使用“永久連結”之前，你需要好好地考慮一下你的整個系統的架構。