MySQL 程序?qū)嵗?/span>

要說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們首先來(lái)建立三張表，分別是：

• user_auto_key
• user_uuid
• user_random_key

他們分別表示自動(dòng)增長(zhǎng)的主鍵，uuid 作為主鍵，隨機(jī) key 作為主鍵，其他我們完全保持不變。

根據(jù)控制變量法，我們只把每個(gè)表的主鍵使用不同的策略生成，而其他的字段完全一樣，然后測(cè)試一下表的插入速度和查詢速度。

注：這里的隨機(jī) key 其實(shí)是指用雪花算法算出來(lái)的前后不連續(xù)不重復(fù)無(wú)規(guī)律的id：一串 18 位長(zhǎng)度的 long 值。

id 自動(dòng)生成表：

用戶 uuid 表：

隨機(jī)主鍵表：

光有理論不行，直接上程序，使用 Spring 的 jdbcTemplate 來(lái)實(shí)現(xiàn)增查測(cè)試。

技術(shù)框架：Spring Boot+jdbcTemplate+junit+hutool，程序的原理就是連接自己的測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)，然后在相同的環(huán)境下寫入同等數(shù)量的數(shù)據(jù)，來(lái)分析一下 insert 插入的時(shí)間來(lái)進(jìn)行綜合其效率。

為了做到最真實(shí)的效果，所有的數(shù)據(jù)采用隨機(jī)生成，比如名字、郵箱、地址都是隨機(jī)生成：

package com.wyq.mysqldemo; 
import cn.hutool.core.collection.CollectionUtil; 
import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyAuto; 
import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyRandom; 
import com.wyq.mysqldemo.databaseobject.UserKeyUUID; 
import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.AutoKeyTableService; 
import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.RandomKeyTableService; 
import com.wyq.mysqldemo.diffkeytest.UUIDKeyTableService; 
import com.wyq.mysqldemo.util.JdbcTemplateService; 
import org.junit.jupiter.api.Test; 
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; 
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest; 
import org.springframework.util.StopWatch; 
import java.util.List; 
 
@SpringBootTest 
class MysqlDemoApplicationTests { 
 
    @Autowired 
    private JdbcTemplateService jdbcTemplateService; 
 
    @Autowired 
    private AutoKeyTableService autoKeyTableService; 
 
    @Autowired 
    private UUIDKeyTableService uuidKeyTableService; 
 
    @Autowired 
    private RandomKeyTableService randomKeyTableService; 
 
 
    @Test 
    void testDBTime() { 
 
        StopWatch stopwatch = new StopWatch("執(zhí)行sql時(shí)間消耗"); 
 
 
        /** 
         * auto_increment key任務(wù) 
         */ 
        final String insertSql = "INSERT INTO user_key_auto(user_id,user_name,sex,address,city,email,state) VALUES(?,?,?,?,?,?,?)"; 
 
        List<UserKeyAuto> insertData = autoKeyTableService.getInsertData(); 
        stopwatch.start("自動(dòng)生成key表任務(wù)開(kāi)始"); 
        long start1 = System.currentTimeMillis(); 
        if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData)) { 
            boolean insertResult = jdbcTemplateService.insert(insertSql, insertData, false); 
            System.out.println(insertResult); 
        } 
        long end1 = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("auto key消耗的時(shí)間:" + (end1 - start1)); 
 
        stopwatch.stop(); 
 
 
        /** 
         * uudID的key 
         */ 
        final String insertSql2 = "INSERT INTO user_uuid(id,user_id,user_name,sex,address,city,email,state) VALUES(?,?,?,?,?,?,?,?)"; 
 
        List<UserKeyUUID> insertData2 = uuidKeyTableService.getInsertData(); 
        stopwatch.start("UUID的key表任務(wù)開(kāi)始"); 
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData)) { 
            boolean insertResult = jdbcTemplateService.insert(insertSql2, insertData2, true); 
            System.out.println(insertResult); 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("UUID key消耗的時(shí)間:" + (over - begin)); 
 
        stopwatch.stop(); 
 
 
        /** 
         * 隨機(jī)的long值key 
         */ 
        final String insertSql3 = "INSERT INTO user_random_key(id,user_id,user_name,sex,address,city,email,state) VALUES(?,?,?,?,?,?,?,?)"; 
        List<UserKeyRandom> insertData3 = randomKeyTableService.getInsertData(); 
        stopwatch.start("隨機(jī)的long值key表任務(wù)開(kāi)始"); 
        Long start = System.currentTimeMillis(); 
        if (CollectionUtil.isNotEmpty(insertData)) { 
            boolean insertResult = jdbcTemplateService.insert(insertSql3, insertData3, true); 
            System.out.println(insertResult); 
        } 
        Long end = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("隨機(jī)key任務(wù)消耗時(shí)間:" + (end - start)); 
        stopwatch.stop(); 
 
 
        String result = stopwatch.prettyPrint(); 
        System.out.println(result); 
    } 

程序?qū)懭虢Y(jié)果

user_key_auto 寫入結(jié)果：

user_random_key 寫入結(jié)果：

user_uuid 表寫入結(jié)果：

效率測(cè)試結(jié)果

在已有數(shù)據(jù)量為 130W 的時(shí)候：我們?cè)賮?lái)測(cè)試一下插入 10w 數(shù)據(jù)，看看會(huì)有什么結(jié)果：

可以看出在數(shù)據(jù)量 100W 左右的時(shí)候，uuid 的插入效率墊底，并且在后序增加了 130W 的數(shù)據(jù)，uuid 的時(shí)間又直線下降。

時(shí)間占用量總體可以打出的效率排名為：auto_key>random_key>uuid。

uuid 的效率最低，在數(shù)據(jù)量較大的情況下，效率直線下滑。那么為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢?帶著疑問(wèn),我們來(lái)探討一下這個(gè)問(wèn)題：

使用 uuid 和自增 id 的索引結(jié)構(gòu)對(duì)比

使用自增 id 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

自增的主鍵的值是順序的，所以 InnoDB 把每一條記錄都存儲(chǔ)在一條記錄的后面。

當(dāng)達(dá)到頁(yè)面的最大填充因子時(shí)候(InnoDB 默認(rèn)的最大填充因子是頁(yè)大小的 15/16，會(huì)留出 1/16 的空間留作以后的修改)。

①下一條記錄就會(huì)寫入新的頁(yè)中，一旦數(shù)據(jù)按照這種順序的方式加載，主鍵頁(yè)就會(huì)近乎于順序的記錄填滿，提升了頁(yè)面的最大填充率，不會(huì)有頁(yè)的浪費(fèi)。

②新插入的行一定會(huì)在原有的最大數(shù)據(jù)行下一行，MySQL 定位和尋址很快，不會(huì)為計(jì)算新行的位置而做出額外的消耗。

③減少了頁(yè)分裂和碎片的產(chǎn)生。

使用 uuid 的索引內(nèi)部結(jié)構(gòu)

因?yàn)?uuid 相對(duì)順序的自增 id 來(lái)說(shuō)是毫無(wú)規(guī)律可言的，新行的值不一定要比之前的主鍵的值要大，所以 innodb 無(wú)法做到總是把新行插入到索引的最后，而是需要為新行尋找新的合適的位置從而來(lái)分配新的空間。

這個(gè)過(guò)程需要做很多額外的操作，數(shù)據(jù)的毫無(wú)順序會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)分布散亂，將會(huì)導(dǎo)致以下的問(wèn)題：

①寫入的目標(biāo)頁(yè)很可能已經(jīng)刷新到磁盤上并且從緩存上移除，或者還沒(méi)有被加載到緩存中，innodb 在插入之前不得不先找到并從磁盤讀取目標(biāo)頁(yè)到內(nèi)存中，這將導(dǎo)致大量的隨機(jī) IO。

②因?yàn)閷懭胧莵y序的，innodb 不得不頻繁的做頁(yè)分裂操作，以便為新的行分配空間，頁(yè)分裂導(dǎo)致移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)，一次插入最少需要修改三個(gè)頁(yè)以上。

③由于頻繁的頁(yè)分裂，頁(yè)會(huì)變得稀疏并被不規(guī)則的填充，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)會(huì)有碎片。

在把隨機(jī)值(uuid 和雪花 id)載入到聚簇索引(InnoDB 默認(rèn)的索引類型)以后，有時(shí)候會(huì)需要做一次 OPTIMEIZE TABLE 來(lái)重建表并優(yōu)化頁(yè)的填充，這將又需要一定的時(shí)間消耗。

結(jié)論：使用 InnoDB 應(yīng)該盡可能的按主鍵的自增順序插入，并且盡可能使用單調(diào)的增加的聚簇鍵的值來(lái)插入新行。

使用自增 id 的缺點(diǎn)

那么使用自增的 id 就完全沒(méi)有壞處了嗎?并不是，自增 id 也會(huì)存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

①別人一旦爬取你的數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的自增 id 獲取到你的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)信息，很容易分析出你的經(jīng)營(yíng)情況。

②對(duì)于高并發(fā)的負(fù)載，InnoDB 在按主鍵進(jìn)行插入的時(shí)候會(huì)造成明顯的鎖爭(zhēng)用，主鍵的上界會(huì)成為爭(zhēng)搶的熱點(diǎn)，因?yàn)樗械牟迦攵及l(fā)生在這里，并發(fā)插入會(huì)導(dǎo)致間隙鎖競(jìng)爭(zhēng)。

③Auto_Increment 鎖機(jī)制會(huì)造成自增鎖的搶奪，有一定的性能損失。

附：Auto_increment的鎖爭(zhēng)搶問(wèn)題，如果要改善需要調(diào)優(yōu) innodb_autoinc_lock_mode 的配置。

總結(jié)

本篇博客首先從開(kāi)篇的提出問(wèn)題,建表到使用 jdbcTemplate 去測(cè)試不同 id 的生成策略在大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)插入表現(xiàn)，然后分析了 id 的機(jī)制不同在 MySQL 的索引結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點(diǎn)，深入的解釋了為何 uuid 和隨機(jī)不重復(fù) id 在數(shù)據(jù)插入中的性能損耗，詳細(xì)的解釋了這個(gè)問(wèn)題。

在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中還是根據(jù) MySQL 的官方推薦最好使用自增 id，MySQL 博大精深，內(nèi)部還有很多值得優(yōu)化的點(diǎn)需要我們學(xué)習(xí)。

作者：Yrion

編輯：陶家龍

出處：cnblogs.com/wyq178/p/12548864.html