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一、索引（Index）
二、事务（Transaction）
三、总结
一、索引（Index）
索引的本质：一种数据结构（如 B+Tree、Hash），用于快速定位数据，避免全表扫描。
核心作用：提升查询效率，但会牺牲一定的写性能（增删改需维护索引）。
1. 索引类型
- B+Tree 索引（默认）
- 特点：支持范围查询、排序、最左前缀匹配。
- 适用场景：=, >, <, BETWEEN, ORDER BY, GROUP BY 等操作。
- InnoDB 聚簇索引：数据直接存储在 B+Tree 叶子节点，主键即聚簇索引。
- 非聚簇索引（二级索引）：叶子节点存储主键值，需回表查询数据。
- 哈希索引
- 特点：O(1) 时间复杂度，仅支持精确匹配（=），不支持范围查询。
- 适用场景：内存表（如 MEMORY 引擎）、等值查询频繁的场景。
- 限制：哈希冲突、无法排序。
- 全文索引（FULLTEXT）
- 特点：基于分词技术，支持自然语言搜索。
- 适用场景：MATCH() ... AGAINST 全文检索（如文章内容搜索）。
- 引擎支持：MyISAM 和 InnoDB（5.6+）。
- 空间索引（R-Tree）
- 适用场景：地理空间数据（如经纬度查询）。
- 引擎支持：MyISAM。
2. 索引创建与使用
- 创建语法：
CREATE INDEX idx_name ON table(column); -- 普通索引
CREATE UNIQUE INDEX idx_name ON table(column); -- 唯一索引
ALTER TABLE table ADD PRIMARY KEY(column); -- 主键索引
- 联合索引（复合索引）
- 最左前缀原则：索引 (a, b, c) 可生效于 a, a+b, a+b+c，但无法单独使用 b 或 c。
- 覆盖索引：查询字段全部在索引中时，无需回表（性能最优）。
- 索引失效场景
- 对索引列进行运算或函数操作（如 WHERE YEAR(date) = 2023）。
- 使用 LIKE 以通配符开头（如 LIKE '%abc'）。
- 数据类型隐式转换（如字符串列用数字查询）。
- OR 连接非索引列（除非所有列均有索引）。
- 优化器认为全表扫描更快（小表或低区分度数据）。
3. 索引优化建议
- 选择高区分度的列：区分度越高（如唯一键），过滤效果越好。
- 避免冗余索引：联合索引可替代多个单列索引。
- 控制索引长度：使用前缀索引（如 INDEX(column(10))）减少存储。
- 监控索引使用率：通过 SHOW INDEX FROM table 或 INFORMATION_SCHEMA.STATISTICS 分析。
- 执行计划分析：用 EXPLAIN 查看 type（访问类型）、key（使用索引）、Extra（是否覆盖索引）。
二、事务（Transaction）
事务的本质：一组原子性操作的集合，保证数据一致性。
ACID 特性：
- Atomicity（原子性）：事务全部成功或全部回滚。
- Consistency（一致性）：事务前后数据满足业务约束。
- Isolation（隔离性）：并发事务相互隔离。
- Durability（持久性）：事务提交后数据永久存储。
1. 事务隔离级别
| 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻读 | 实现机制 |
| READ UNCOMMITTED | ✔️ | ✔️ | ✔️ | 无锁，直接读最新数据 |
| READ COMMITTED (RC) | ✖️ | ✔️ | ✔️ | 快照读（MVCC） |
| REPEATABLE READ (RR) | ✖️ | ✖️ | △ | 快照读 + 间隙锁（InnoDB） |
| SERIALIZABLE | ✖️ | ✖️ | ✖️ | 所有操作加锁 |
- InnoDB 默认隔离级别：REPEATABLE READ（通过 MVCC + 间隙锁解决幻读）。
- 幻读：RR 级别下，通过 SELECT ... FOR UPDATE 可能触发间隙锁，阻止其他事务插入。
2. 事务实现机制
- Redo Log（重做日志）
- 作用：保证持久性，记录物理修改（如页的修改）。
- 写入流程：事务提交时先写 redo log（顺序写，高性能），再异步刷盘。
- Undo Log（回滚日志）
- 作用：保证原子性，记录数据修改前的版本，用于回滚或 MVCC。
- 存储位置：InnoDB 的 undo tablespace。
- MVCC（多版本并发控制）
- 核心思想：每个事务看到的数据快照版本不同。
- 实现细节：
- 隐藏字段：DB_TRX_ID（事务ID）、DB_ROLL_PTR（回滚指针）。
- ReadView：事务启动时生成活跃事务ID列表，决定可见性。
- RC vs RR：RC 每次读生成新 ReadView；RR 使用事务启动时的 ReadView。
- 锁机制
- 行锁：锁住单行数据（如 SELECT ... FOR UPDATE）。
- 间隙锁（Gap Lock）：锁住索引范围间隙，防止插入（解决幻读）。
- 临键锁（Next-Key Lock）：行锁 + 间隙锁，锁住左开右闭区间。
3. 事务最佳实践
- 控制事务长度：避免长事务占用锁资源，导致死锁或性能下降。
- 明确事务边界：业务逻辑中尽早提交或回滚。
- 合理选择隔离级别：根据业务需求权衡一致性与性能。
- 死锁处理：
- 设置 innodb_lock_wait_timeout 控制锁等待超时。
- 使用 SHOW ENGINE INNODB STATUS 分析死锁日志。
- 避免隐式提交：如 DDL 语句（ALTER TABLE）会自动提交当前事务。
三、总结
- 索引优化：根据查询模式设计索引，权衡读写性能，避免过度索引。
- 事务设计：选择合适隔离级别，利用 MVCC 和锁机制平衡并发与一致性。
- 监控工具：善用 EXPLAIN、SHOW PROFILE、INFORMATION_SCHEMA 等分析性能瓶颈。
