Java性能 -- 高性能SQL

慢SQL诱因

无索引、索引失效
锁等待
- InnoDB支持行锁，MyISAM支持表锁
- InnoDB支持行锁更适合高并发场景，但行锁有可能会升级为表锁
  - 一种情况是在批量更新时
  - 行锁是基于索引加的锁，如果在更新操作时，条件索引失效，那么行锁会升级为表锁
- 基于表锁的数据库操作，会导致SQL阻塞等待，影响执行速度
  - 在写大于读的情况下，不建议使用MyISAM
- 行锁相对于表锁，虽然粒度更细，并发能力提升，但也带来了新的问题，那就是死锁
不恰当的SQL
- SELECT *
- SELECT COUNT(*)
- 大表中使用LIMIT M,N
- 对非索引字段进行排序

SQL诊断

EXPLAIN

id：每个执行计划都有一个id，如果是一个联合查询，会有多个id
select_type
- SIMPLE：普通查询，即没有联合查询、子查询
- PRIMARY：主查询
- UNION：UNION中后面的查询
- SUBQUERY：子查询
table：当前执行计划查询的表，如果表有别名，则显示别名
partitions：分区表信息
type
- 从表中查询到行所执行的方式
- 由好到坏：_**system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL**_
- system/const
  - 表中只有一行数据匹配，根据索引查询一次就能找到对应的数据
- eq_ref
  - 使用唯一索引扫描，常见于多表连接中使用主键和唯一索引作为关联条件
- ref
  - 使用非唯一索引扫描，还可见于唯一索引最左原则匹配扫描
- range
  - 索引范围扫描，如<、>、between等操作
- index
  - 索引全表扫描，遍历整个索引树
- ALL
  - 全表扫描，遍历全表来找到对应的行
possible_keys：可能使用到的索引
key：实际使用到的索引
key_len：当前使用的索引的长度，单位Byte
ref：关联id等信息
rows：查找到记录所扫描的行数
filtered：查找到所需记录占总扫描记录数的比例
Extra：额外信息

Show Profile

通过EXPLAIN分析执行计划，仅仅停留在分析SQL的外部执行情况
- 如果需要深入MySQL内核，从执行线程的状态和时间来分析，就需要选择Profile
Profile除了可以分析执行线程的状态和时间
- 还支持查询在ALL、CPU、MEMORY、BLOCK IO、CONTEXT SWITCHES上所消耗的时间
MySQL是从5.0.37才开始支持Show Profile
Show Profile只显示最新发给服务器的SQL语句，默认记录最新15条
- 可以设置profiling_history_size，最大值为100

SHOW PROFILE [type [, type] ... ]
[FOR QUERY n]
[LIMIT row_count [OFFSET offset]]

type参数：
| ALL：显示所有开销信息
| BLOCK IO：阻塞的输入输出次数
| CONTEXT SWITCHES：上下文切换相关开销信息
| CPU：显示CPU的相关开销信息 
| IPC：接收和发送消息的相关开销信息
| MEMORY：显示内存相关的开销，目前无用
| PAGE FAULTS：显示页面错误相关开销信息
| SOURCE：列出相应操作对应的函数名及其在源码中的调用位置(行数) 
| SWAPS：显示swap交换次数的相关开销信息

mysql> select @@version;
+------------+
| @@version  |
+------------+
| 5.6.37-log |
+------------+

mysql> select @@have_profiling;
+------------------+
| @@have_profiling |
+------------------+
| YES              |
+------------------+

mysql> select @@profiling_history_size;
+--------------------------+
| @@profiling_history_size |
+--------------------------+
|                       15 |
+--------------------------+

mysql> select @@profiling;
+-------------+
| @@profiling |
+-------------+
|           0 |
+-------------+

mysql> set profiling = 1;

mysql> select @@profiling;
+-------------+
| @@profiling |
+-------------+
|           1 |
+-------------+

mysql> show profiles;
+----------+------------+---------------------------+
| Query_ID | Duration   | Query                     |
+----------+------------+---------------------------+
|        1 | 0.03954925 | SELECT @@profiling        |
|        2 | 0.01086300 | SELECT COUNT(1) FROM XXXX |
+----------+------------+---------------------------+

mysql> show profile for query 2;
+----------------------+----------+
| Status               | Duration |
+----------------------+----------+
| starting             | 0.000032 |
| checking permissions | 0.000007 |
| Opening tables       | 0.000012 |
| init                 | 0.000009 |
| System lock          | 0.000009 |
| optimizing           | 0.000014 |
| statistics           | 0.000013 |
| preparing            | 0.000012 |
| executing            | 0.000008 |
| Sending data         | 0.010665 |
| end                  | 0.000009 |
| query end            | 0.000008 |
| closing tables       | 0.000038 |
| freeing items        | 0.000016 |
| cleaning up          | 0.000012 |
+----------------------+----------+

SQL优化

优化分页查询

经常使用LIMIT M,N+ORDER BY来实现分页查询
- 在没有任何索引条件支持的情况下，需要做大量的文件排序操作（file sort），性能很差
- 即便有对应的索引，也只是在刚开始时效率比较理想，越往后，性能越差
  - 使用LIMIT M,N时，偏移量M越大，数据库检索的数据也会越多
  - 例如LIMIT 10000,10，数据库需要检索10010条记录，但最后只返回10条记录
优化方案：子查询 + 覆盖索引

-- 使用了索引，扫描了100010行
mysql> explain select * from prop_action_reward order by create_time limit 100000,10;
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+--------+-------+
| id | select_type | table              | type  | possible_keys | key             | key_len | ref  | rows   | Extra |
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+--------+-------+
|  1 | SIMPLE      | prop_action_reward | index | NULL          | idx_create_time | 5       | NULL | 100010 | NULL  |
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+--------+-------+

-- 耗费了0.19S，性能不太理想
mysql> select * from prop_action_reward order by create_time limit 100000,10;
....
10 rows in set (0.19 sec)

-- 查询获取到的100010条记录都返回给客户端了，耗时主要集中在Sending data阶段
mysql> show profile for query 21;
+----------------------+----------+
| Status               | Duration |
+----------------------+----------+
| starting             | 0.000037 |
| checking permissions | 0.000007 |
| Opening tables       | 0.000016 |
| init                 | 0.000028 |
| System lock          | 0.000008 |
| optimizing           | 0.000006 |
| statistics           | 0.000010 |
| preparing            | 0.000011 |
| Sorting result       | 0.000005 |
| executing            | 0.000004 |
| Sending data         | 0.192705 |
| end                  | 0.000018 |
| query end            | 0.000008 |
| closing tables       | 0.000010 |
| freeing items        | 0.000029 |
| cleaning up          | 0.000085 |
+----------------------+----------+

-- 子查询用到了覆盖索引（Using index），无需回表
mysql> explain select * from prop_action_reward where id > (select id from prop_action_reward order by create_time limit 100000,1) limit 10;
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table              | type  | possible_keys | key             | key_len | ref  | rows     | Extra       |
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+----------+-------------+
|  1 | PRIMARY     | prop_action_reward | range | PRIMARY       | PRIMARY         | 8       | NULL | 47244120 | Using where |
|  2 | SUBQUERY    | prop_action_reward | index | NULL          | idx_create_time | 5       | NULL | 94488240 | Using index |
+----+-------------+--------------------+-------+---------------+-----------------+---------+------+----------+-------------+

-- 耗费了0.03S，提升很大
mysql> select * from prop_action_reward where id > (select id from prop_action_reward order by create_time limit 100000,1) limit 10;
...
10 rows in set (0.03 sec)

-- 只会返回10条记录给客户端，所以快很多
mysql> show profile for query 24;
+----------------------+----------+
| Status               | Duration |
+----------------------+----------+
| starting             | 0.000064 |
| checking permissions | 0.000007 |
| checking permissions | 0.000007 |
| Opening tables       | 0.000019 |
| init                 | 0.000030 |
| System lock          | 0.000009 |
| optimizing           | 0.000008 |
| statistics           | 0.000022 |
| optimizing           | 0.000007 |
| statistics           | 0.000011 |
| preparing            | 0.000015 |
| Sorting result       | 0.000005 |
| executing            | 0.000004 |
| Sending data         | 0.028916 |
| preparing            | 0.000013 |
| executing            | 0.000005 |
| Sending data         | 0.000055 |
| end                  | 0.000006 |
| query end            | 0.000007 |
| closing tables       | 0.000009 |
| freeing items        | 0.000022 |
| cleaning up          | 0.000013 |
+----------------------+----------+

优化SLECT COUNT(*)

COUNT()是一个聚合函数，用来统计行数或某一列的行数量（不包括NULL值）
常用的是COUNT(*)和COUNT(1)，两者没有本质区别，在InnoDB，都会利用主键列实现行数的统计
通常没有任何查询条件下的COUNT(*)，MyISAM的查询速度要明显快于InnoDB
- 这是因为MyISAM记录了整个表的行数，无需遍历计算，直接获取即可，而InnoDB需要扫描表来统计具体的行数
- 如果带上查询条件，MyISAM和InnoDB都需要扫描表来进行行数的统计
优化方案
- 使用近似值，借助EXPLAIN中的rows
- 增加汇总统计，使用汇总统计表或缓存

优化SLECT *

尽量使用覆盖索引

记录慢SQL

mysql> show variables like '%slow_query%';
+---------------------+-----------------------------------------------------+
| Variable_name       | Value                                               |
+---------------------+-----------------------------------------------------+
| slow_query_log      | ON                                                  |
| slow_query_log_file | /data_db3/mysql/3323/slowlog/slowlog_2019102209.log |
+---------------------+-----------------------------------------------------+

mysql> show variables like 'long_query_time';
+-----------------+----------+
| Variable_name   | Value    |
+-----------------+----------+
| long_query_time | 1.000000 |
+-----------------+----------+