MySQL的`临时表`：如何利用其`MEMORY`与`MyISAM`引擎的特性，避免不必要的磁盘`I/O`？

MySQL 临时表：MEMORY 与 MyISAM 的妙用

各位朋友，大家好！今天我们来聊聊 MySQL 临时表，以及如何巧妙利用 MEMORY 和 MyISAM 引擎的特性，来避免不必要的磁盘 I/O，从而提升查询性能。临时表是数据库优化中一个非常重要的工具，用得好，可以显著提升性能，用不好，反而可能适得其反。

什么是临时表？为什么要用临时表？

临时表，顾名思义，是只在当前会话中存在的表，会话结束后自动删除。它主要用于存储中间结果集，以便后续的查询操作可以更高效地进行。使用临时表的主要目的如下：

• 分解复杂查询： 将一个复杂的查询分解成多个步骤，每一步的结果存储在临时表中，可以降低单个查询的复杂度，提高可读性和可维护性。
• 优化连接操作： 当需要在多个大表之间进行连接操作时，可以先将部分表的数据预处理后存入临时表，再进行连接，可以减少连接的数据量，提升连接效率。
• 缓存计算结果： 对于需要重复计算的表达式或函数，可以将计算结果存入临时表，避免重复计算，提高效率。
• 辅助数据转换： 在进行数据转换或数据清洗时，可以使用临时表作为中间存储，方便进行数据处理。

临时表的创建与销毁

MySQL 中创建临时表的语法如下：

CREATE TEMPORARY TABLE temp_table_name (
    column1 datatype,
    column2 datatype,
    ...
);

与普通表不同的是，需要在 CREATE TABLE 语句中加上 TEMPORARY 关键字。临时表只对当前会话可见，其他会话无法访问。当会话结束时，临时表会自动删除。当然，也可以使用 DROP TEMPORARY TABLE temp_table_name; 语句手动删除临时表。

MEMORY 引擎：速度的极致追求

MEMORY 引擎，也称为 HEAP 引擎，是一种将数据存储在内存中的引擎。由于数据直接存储在内存中，读写速度非常快，因此非常适合用于存储临时表。

MEMORY 引擎的优点：

• 速度快： 数据存储在内存中，读写速度极快。
• 简单： 结构简单，易于使用。

MEMORY 引擎的缺点：

• 易失性： 数据存储在内存中，服务器重启或崩溃会导致数据丢失。
• 存储限制： 受限于服务器的内存大小，无法存储大量数据。
• 不支持 TEXT/BLOB 类型： 不支持存储 TEXT 和 BLOB 类型的数据。
• 不支持事务： 不支持事务操作。

适用场景：

• 存储量小，对速度要求高，且可以容忍数据丢失的临时表。
• 缓存查询结果，避免重复计算。
• 存储中间结果集，用于复杂的查询操作。

代码示例：

CREATE TEMPORARY TABLE temp_user_counts (
    user_id INT,
    order_count INT
) ENGINE=MEMORY;

INSERT INTO temp_user_counts (user_id, order_count)
SELECT user_id, COUNT(*)
FROM orders
GROUP BY user_id;

SELECT u.username, t.order_count
FROM users u
JOIN temp_user_counts t ON u.id = t.user_id
ORDER BY t.order_count DESC;

在这个例子中，我们创建了一个 MEMORY 引擎的临时表 temp_user_counts，用于存储每个用户的订单数量。然后，我们从 orders 表中统计每个用户的订单数量，并将结果插入到临时表中。最后，我们将 users 表和临时表进行连接，查询每个用户的用户名和订单数量，并按照订单数量降序排序。

注意事项：

• 在使用 MEMORY 引擎时，要充分考虑数据的存储量，确保内存足够。
• 由于 MEMORY 引擎不支持 TEXT 和 BLOB 类型，如果需要存储这些类型的数据，则不能使用 MEMORY 引擎。
• 如果数据非常重要，不能容忍数据丢失，则不能使用 MEMORY 引擎。

MyISAM 引擎：磁盘 I/O 的优化策略

MyISAM 引擎是一种基于磁盘的引擎，它将数据存储在磁盘上。与 MEMORY 引擎相比，MyISAM 引擎的读写速度较慢，但可以存储大量数据，并且数据不会丢失。

MyISAM 引擎的优点：

• 存储量大： 可以存储大量数据。
• 数据持久化： 数据存储在磁盘上，服务器重启或崩溃不会导致数据丢失。
• 支持全文索引： 支持全文索引，可以进行全文搜索。

MyISAM 引擎的缺点：

• 速度慢： 数据存储在磁盘上，读写速度较慢。
• 表级锁： 使用表级锁，并发性能较差。
• 不支持事务： 不支持事务操作。

适用场景：

• 存储量大，对速度要求不高，且需要数据持久化的临时表。
• 需要进行全文搜索的临时表。
• 并发访问量较低的临时表。

如何利用 MyISAM 避免不必要的磁盘 I/O？

虽然 MyISAM 引擎是基于磁盘的，但我们可以通过一些策略来减少磁盘 I/O，从而提高性能。

1. 合理设计索引： 在 MyISAM 临时表上创建合适的索引，可以加速查询操作，减少需要扫描的数据量，从而减少磁盘 I/O。
2. 批量插入数据： 避免逐条插入数据，尽量使用批量插入的方式，可以减少磁盘 I/O 的次数。
3. 避免不必要的更新： 尽量避免对临时表进行更新操作，因为更新操作会涉及到磁盘 I/O。如果必须进行更新，则尽量批量更新。
4. 使用 SQL_BIG_RESULT 或 SQL_SMALL_RESULT 提示： 在 SELECT 语句中可以使用 SQL_BIG_RESULT 或 SQL_SMALL_RESULT 提示，告诉 MySQL 优化器结果集的大小，从而选择更合适的优化策略。例如，如果结果集很大，可以使用 SQL_BIG_RESULT 提示，让 MySQL 使用磁盘临时表来存储结果集，而不是使用内存临时表。
5. 调整 key_buffer_size 参数： key_buffer_size 参数用于控制 MyISAM 索引缓存的大小。适当增加 key_buffer_size 的值，可以减少磁盘 I/O，提高查询性能。但要注意，增加 key_buffer_size 会占用更多的内存，需要根据服务器的实际情况进行调整。
6. 延迟写入策略（delayed_key_write 和 delayed_insert）： 虽然MyISAM默认是同步写入索引，但可以通过设置delayed_key_write=ON来延迟索引的写入，这可以显著提高写入速度，但也增加了数据丢失的风险。同样，delayed_insert可以延迟插入操作，适用于大量插入的场景。谨慎使用，因为MySQL崩溃可能导致数据丢失。

代码示例：

CREATE TEMPORARY TABLE temp_user_orders (
    user_id INT,
    order_id INT,
    order_date DATE,
    INDEX idx_user_id (user_id)  -- 创建索引
) ENGINE=MyISAM;

-- 批量插入数据
INSERT INTO temp_user_orders (user_id, order_id, order_date)
SELECT user_id, id, order_date
FROM orders
WHERE order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-01-31';

-- 使用 SQL_BIG_RESULT 提示
SELECT SQL_BIG_RESULT u.username, COUNT(*)
FROM users u
JOIN temp_user_orders t ON u.id = t.user_id
GROUP BY u.username;

在这个例子中，我们创建了一个 MyISAM 引擎的临时表 temp_user_orders，用于存储用户的订单信息。我们创建了一个索引 idx_user_id，用于加速根据 user_id 进行的查询操作。然后，我们使用批量插入的方式将数据插入到临时表中。最后，我们使用 SQL_BIG_RESULT 提示，告诉 MySQL 优化器结果集很大。

MEMORY vs MyISAM 引擎：选择的艺术

特性	MEMORY	MyISAM
存储介质	内存	磁盘
速度	非常快	较慢
数据持久性	易失性，重启丢失	持久化，重启不丢失
存储容量	受内存限制	受磁盘空间限制
支持的数据类型	不支持 TEXT/BLOB	支持所有数据类型
锁机制	表级锁	表级锁
事务支持	不支持	不支持
使用场景	小数据量，高速度要求	大数据量，持久化要求
索引	HASH 或 B-TREE	B-TREE

选择引擎的原则：

• 数据量： 如果数据量很小，可以选择 MEMORY 引擎。如果数据量很大，必须选择 MyISAM 引擎。
• 速度： 如果对速度要求很高，可以选择 MEMORY 引擎。如果对速度要求不高，可以选择 MyISAM 引擎。
• 数据持久性： 如果需要数据持久化，必须选择 MyISAM 引擎。如果可以容忍数据丢失，可以选择 MEMORY 引擎。
• 数据类型： 如果需要存储 TEXT 或 BLOB 类型的数据，必须选择 MyISAM 引擎。

案例分析：优化复杂查询

假设我们需要统计每个用户的平均订单金额，并且只考虑订单金额大于 100 的订单。我们可以使用临时表来优化这个查询。

原始查询：

SELECT u.username, AVG(o.order_amount)
FROM users u
JOIN orders o ON u.id = o.user_id
WHERE o.order_amount > 100
GROUP BY u.username;

这个查询比较简单，但如果 orders 表非常大，查询效率可能会比较低。我们可以使用临时表来优化这个查询。

优化后的查询：

CREATE TEMPORARY TABLE temp_high_value_orders (
    user_id INT,
    order_amount DECIMAL(10, 2)
) ENGINE=MEMORY;

INSERT INTO temp_high_value_orders (user_id, order_amount)
SELECT user_id, order_amount
FROM orders
WHERE order_amount > 100;

SELECT u.username, AVG(t.order_amount)
FROM users u
JOIN temp_high_value_orders t ON u.id = t.user_id
GROUP BY u.username;

在这个例子中，我们首先创建了一个 MEMORY 引擎的临时表 temp_high_value_orders，用于存储订单金额大于 100 的订单信息。然后，我们从 orders 表中筛选出订单金额大于 100 的订单，并将结果插入到临时表中。最后，我们将 users 表和临时表进行连接，计算每个用户的平均订单金额。

由于我们只将订单金额大于 100 的订单存储到临时表中，因此连接的数据量大大减少，查询效率也得到了提升。

最佳实践：临时表的正确使用姿势

• 尽量使用 MEMORY 引擎： 在满足数据存储量和数据类型要求的情况下，尽量使用 MEMORY 引擎，以获得更高的性能。
• 合理设计索引： 在临时表上创建合适的索引，可以加速查询操作。
• 避免不必要的更新： 尽量避免对临时表进行更新操作。
• 及时删除临时表： 在会话结束后，及时删除临时表，释放资源。虽然临时表会自动删除，但是手动删除可以更及时地释放资源。
• 监控临时表的使用情况： 使用 MySQL 的监控工具，监控临时表的使用情况，及时发现和解决性能问题。例如，监控 Created_tmp_disk_tables 和 Created_tmp_tables 变量，可以了解临时表的使用情况。Created_tmp_disk_tables 表示创建的磁盘临时表的数量，Created_tmp_tables 表示创建的内存临时表的数量。如果 Created_tmp_disk_tables 的值很高，则说明磁盘 I/O 比较严重，需要进行优化。
• 注意命名冲突： 临时表的命名需要注意，避免与已存在的表名冲突。可以使用一些特殊的命名规则，例如加上 tmp_ 前缀。

临时表是优化利器，小心使用才能发挥威力

总而言之，临时表是 MySQL 数据库优化中一个非常重要的工具。通过合理选择引擎，并结合索引、批量操作等优化策略，可以显著提升查询性能，减少磁盘 I/O。希望今天的分享能帮助大家更好地理解和使用临时表，在实际工作中发挥其强大的威力。掌握临时表的特性，并结合实际场景灵活运用，才能真正提升数据库的性能。