多线程并发造成的数据重复问题解决方案参考(笔记记录)

一、添加 MySQL 组合唯一索引,需要注意什么坑?

在 MySQL 中,创建组合唯一索引(Composite Unique Index)时,需要注意以下一些容易踩的坑:

1. 字段顺序影响索引使用

问题:组合唯一索引的字段顺序会影响查询性能和匹配情况。例如:
UNIQUE KEY (column_a, column_b)UNIQUE KEY (column_b, column_a) 是完全不同的索引。

  • 索引 (column_a, column_b) 可用于查询 WHERE column_a = ? AND column_b = ?WHERE column_a = ?
  • 不能直接优化 WHERE column_b = ?

解决:根据实际查询场景设计索引字段顺序,最常用的字段放前面。

2. 插入数据需符合唯一性约束

问题:插入或更新数据时,必须确保组合索引的所有字段组合的值是唯一的。如果其中某个字段允许 NULL,会带来意想不到的结果:

  • 在 MySQL 中,NULL 不参与唯一性比较。
  • 如果索引包含 NULL 值,如 (1, NULL)(1, NULL),MySQL 会认为它们是不同的。

解决

  • 如果需要严格唯一,确保所有字段都设置为 NOT NULL
  • 如果允许 NULL,检查业务逻辑是否能够处理上述情况。

3. 索引长度限制

问题:组合索引的长度受限,尤其是使用 VARCHARTEXT 类型时:

  • 索引长度在 InnoDB 表中,单个索引字段长度总和不能超过 3072 字节(MySQL 8.0 默认设置)。
  • 超过限制会报错:Specified key was too long; max key length is 3072 bytes

解决

  • 控制索引字段的长度,使用前缀索引(KEY(column(50)))。
  • 设计数据库时避免过长的 VARCHARTEXT 类型用于索引字段。

4. 隐式索引

问题:在创建外键时,MySQL 会自动为外键字段生成索引。如果这个字段已经是组合索引的一部分,可能导致多余的索引,影响性能。

解决

  • 确认外键字段是否需要单独索引。
  • 避免不必要的重复索引。

5. 查询优化器可能不使用组合索引

问题:如果查询语句的条件只使用了部分组合索引字段,MySQL 查询优化器可能不会使用索引。例如:

  • 索引是 (column_a, column_b)
  • 查询是 WHERE column_b = ?

解决

  • 确保查询条件尽量使用索引字段的前缀部分
  • 为单独使用频繁的字段创建单独的索引。

6. 更新操作的性能问题

问题:组合索引中的字段发生变化时,MySQL 需要同时更新索引,可能导致性能问题。

解决

  • 减少频繁更新索引字段的场景。
  • 如果索引字段需要经常更新,重新评估索引设计是否合理。

7. 唯一索引和业务逻辑冲突

问题:组合唯一索引依赖数据库层面约束,如果业务逻辑不匹配可能会引发冲突。例如:

  • 一个字段允许重复,但结合另一个字段需要唯一。
  • 复杂的业务规则可能需要动态约束。

解决

  • 明确业务规则,确保数据库约束与业务逻辑一致。
  • 必要时,在业务逻辑中补充检查,避免直接依赖数据库约束。

8.总结以下注意事项:

组合唯一索引的坑主要体现在 字段顺序、NULL处理、索引长度、查询优化和业务匹配 上。在设计时:

  1. 优化字段顺序,优先考虑查询场景。
  2. 确保字段非空或处理好 NULL。
  3. 避免长字段造成的索引超长。
  4. 使用 EXPLAIN 检查查询是否命中索引。
  5. 定期审查索引设计,确保性能和业务需求匹配。

如果你有具体问题或场景,可以分享下,我可以帮你分析优化方案!

二、可以用加锁的方式来解决加组合唯一索引问题?

当然,加锁可以在一定程度上解决组合唯一索引的一些问题,但需要根据场景谨慎选择是否使用锁,因为加锁可能带来性能开销甚至死锁问题。

以下是一些场景中通过加锁解决问题的方式及其优劣势:

1. 插入或更新时的唯一性校验

问题:组合唯一索引未覆盖复杂的业务规则,导致违反唯一性要求。
解决方案:通过 事务和行级锁 保证并发下的唯一性。

  • 实现方法
    在操作之前显式使用 SELECT ... FOR UPDATE 检查是否存在冲突数据,确保当前事务持有锁后再执行插入或更新。

    示例代码

    START TRANSACTION;SELECT id 
    FROM your_table 
    WHERE column_a = ? AND column_b = ? 
    FOR UPDATE;-- 如果上述查询无结果,说明不存在冲突,可以插入
    INSERT INTO your_table (column_a, column_b, value) VALUES (?, ?, ?);COMMIT;
    
  • 优点

    • 通过锁住相关行,避免并发事务插入或更新冲突。
    • 保证业务层的唯一性校验逻辑不会因并发问题失效。
  • 缺点

    • 性能开销较大,尤其在高并发场景下可能导致事务等待。
    • 如果事务未正确释放锁,可能引发死锁问题。

2. 处理 NULL 值的唯一性

问题:组合索引中 NULL 不参与唯一性约束,导致数据重复问题。
解决方案
通过业务逻辑加锁或避免 NULL 值。

  • 实现方法

    • 禁用 NULL 值,设置字段为 NOT NULL,并提供默认值。
    • 对组合字段加锁,比如在插入时对全表或相关行加锁。
    SELECT id 
    FROM your_table 
    WHERE (column_a = ? AND column_b IS NULL)
    FOR UPDATE;
    
  • 替代方案:避免锁操作,使用触发器检查唯一性规则。

3. 批量插入或更新冲突问题

问题:批量操作可能引发唯一索引冲突。
解决方案:显式加锁限制并发,确保批量操作独占资源。

  • 实现方法:对整个表或特定范围加表级锁:

    LOCK TABLES your_table WRITE;-- 批量插入
    INSERT INTO your_table (column_a, column_b, value) VALUES (?, ?, ?);UNLOCK TABLES;
    
  • 优点

    • 批量操作中避免冲突。
    • 不需要额外业务逻辑检查。
  • 缺点

    • 表级锁会阻塞其他事务,可能降低并发性能。

4. 索引覆盖范围不足的问题

问题:查询条件未覆盖组合索引的前缀部分,导致索引未生效,查询或更新效率低下。
解决方案:加行级锁配合补充逻辑。

  • 实现方法
    通过锁定相关行,明确查询逻辑,即使未命中索引也能避免并发问题:

    SELECT * 
    FROM your_table 
    WHERE column_b = ? 
    FOR UPDATE;
    
  • 优点:保障一致性。

  • 缺点:对性能要求较高的场景可能拖慢响应。

5.什么时候避免加锁?

  • 高并发场景:加锁可能导致大量事务等待,降低系统吞吐量。
  • 读多写少场景:过多锁操作可能浪费资源。
  • 简单规则场景:如果数据库的组合唯一索引已经可以解决问题,无需加锁。

6.更好的替代方案

  1. 通过分布式锁(如 Redis)控制跨数据库实例的并发操作:

    • 适用于分布式场景。
    • 性能高,但需小心锁的粒度和过期策略。
  2. 触发器

    • 使用数据库触发器实现更灵活的唯一性校验。
    CREATE TRIGGER before_insert_unique_check 
    BEFORE INSERT ON your_table
    FOR EACH ROW
    BEGINIF EXISTS (SELECT 1 FROM your_table WHERE column_a = NEW.column_a AND column_b = NEW.column_b) THENSIGNAL SQLSTATE '45000' SET MESSAGE_TEXT = 'Duplicate entry for combination';END IF;
    END;
    
  3. 应用层校验

    • 在应用代码中,插入或更新前先查询校验。
    • 适合中低并发场景,但仍需配合事务和加锁处理边界问题。

7.可以总结为:

加锁可以有效解决组合唯一索引的部分问题,尤其在并发写操作时。但加锁会带来性能开销,需结合业务需求权衡。如果可能:

  • 优先通过索引设计优化和字段规则(如 NOT NULL)规避问题。
  • 在高并发场景中,尝试使用分布式锁或应用层校验结合数据库事务。

三、那么对于组合索引,如果历史数据为空值,需要把空值补充完整么?

当然,在某些情况下需要补充完整历史数据的空值,但是否需要具体取决于业务需求和索引规则。以下是需要补充或不需要补充的情况分析及操作建议:

1.需要补充空值的情况

1. 避免索引唯一性约束失效
  • 原因:MySQL 在唯一索引中将 NULL 视为不同的值,这可能导致意外的重复数据。例如:

    • 如果组合索引是 (column_a, column_b)column_b 包含 NULL 值:
      • 允许插入 (1, NULL)(1, NULL),索引约束没有生效。
  • 解决办法

    • NULL 替换为业务允许的默认值,例如 0、空字符串或 N/A

    SQL 示例

    UPDATE your_table
    SET column_b = 'DEFAULT_VALUE'
    WHERE column_b IS NULL;
    
2. 避免查询结果不一致
  • 原因:查询条件依赖组合索引时,如果字段中存在 NULL 值,可能导致索引无法完全匹配。例如:
    • 组合索引 (column_a, column_b),查询 WHERE column_a = 1 AND column_b = 2
    • 如果 column_bNULL,查询可能无法命中索引。
  • 解决办法
    • 补充默认值,确保索引字段能够完全匹配。
3. 满足新业务需求
  • 原因:新的业务规则要求字段不能为空,例如字段被用作主键的一部分。
  • 解决办法
    • 确保所有历史数据符合新规则,替换掉 NULL

2.不需要补充空值的情况

1. 允许 NULL 作为有效状态
  • 原因:如果业务逻辑允许某些字段为空(例如 column_b 表示可选值),且设计上 NULL 值有特定含义(如未定义)。
  • 解决办法
    • 保持现状,但明确 NULL 的业务含义,并确保查询逻辑正确处理 NULL
2. 唯一性约束对 NULL 的特性无影响
  • 原因:在特定场景中,组合索引中包含 NULL 可能正是业务所需。例如:
    • (column_a, column_b),其中 column_bNULL 时,允许 column_a 重复。
  • 解决办法
    • 确保业务逻辑和索引设计一致,不需要额外处理。

3.如何判断是否需要补充空值

  1. 业务需求是否允许字段为空

    • 如果字段 NULL 表示特殊状态(如未定义),可能无需补充。
    • 如果 NULL 是异常数据或无意义的数据,建议补充。
  2. 是否影响索引的唯一性

    • 如果索引规则要求字段唯一,NULL 可能导致重复数据,需要补充。
    • 如果 NULL 不影响规则,可保持现状。
  3. 是否影响查询性能

    • 如果查询频繁依赖组合索引,NULL 可能导致索引失效,建议补充。
    • 如果查询不依赖该字段的匹配,可能无需处理。

4.如何安全地补充空值

1. 确定补充规则
  • 根据业务含义定义合理的默认值。例如:
    • VARCHAR 字段:补充空字符串 '' 或默认标识 N/A
    • INT 字段:补充 0 或其他默认值。
2. 分批更新历史数据
  • 避免一次性更新导致锁表或性能问题,使用分页更新:

    UPDATE your_table
    SET column_b = 'DEFAULT_VALUE'
    WHERE column_b IS NULL
    LIMIT 1000;
    
3. 修改表结构,设置字段非空约束
  • 如果业务要求字段不能为空,在补充完数据后添加 NOT NULL 约束:

    ALTER TABLE your_table
    MODIFY column_b VARCHAR(255) NOT NULL DEFAULT 'DEFAULT_VALUE';
    
4. 检查索引规则是否仍然适用
  • 如果组合索引因为字段补充发生变化,可能需要重新创建索引:

    DROP INDEX your_index ON your_table;
    CREATE UNIQUE INDEX your_index ON your_table (column_a, column_b);
    

5.总结以下几点:

  • 需要补充的关键点:当 NULL 值会导致索引失效、查询不命中或者业务规则不一致时,应该补充默认值。
  • 无需补充的关键点:如果 NULL 值在业务中是有效状态,且不会导致功能性问题,可以保留。
  • 最佳实践:补充历史数据前先分析业务需求,分批更新数据,并在测试环境中验证后上线,确保操作安全可靠。

四、如果历史数据有字段为 null 值,允许添加组合索引么?

历史数据有字段为 NULL 时,MySQL 允许添加组合索引,但需要注意以下问题和潜在的坑点,确保索引能够正常工作并符合业务需求。

1. 添加索引的基本规则

  • MySQL 支持在包含 NULL 值的字段上添加索引(包括单字段索引和组合索引)。

  • 组合索引中的 NULL 值对唯一性约束的影响:

    • 如果是普通索引,NULL 值可以正常索引,并且不影响数据重复。

    • 如果是唯一索引,NULL 被视为不同值,因此不会违反唯一性约束。例如:

      CREATE TABLE example (column_a INT,column_b INT,UNIQUE KEY unique_index (column_a, column_b)
      );
      
      • 插入以下数据是合法的:

        INSERT INTO example (column_a, column_b) VALUES (1, NULL);
        INSERT INTO example (column_a, column_b) VALUES (1, NULL); -- 不报错
        

2. 添加索引是否成功

即使数据中存在 NULL 值,MySQL 不会阻止组合索引的创建。例如:

CREATE INDEX idx_combination ON table_name (column_a, column_b);

以上语句可以成功执行,即使 column_acolumn_b 包含 NULL 值。

3.问题与注意点

1. 查询时索引可能失效
  • 如果字段中存在 NULL 值,某些查询条件可能无法完全利用索引:

    • 组合索引规则:只有查询条件覆盖了索引的最左前缀字段,且字段值不是 NULL,索引才会生效。

    • 示例:

      SELECT * FROM table_name WHERE column_b = 1; -- 索引失效,因为未用到 column_a
      SELECT * FROM table_name WHERE column_a = 1 AND column_b = NULL; -- 结果不匹配,可能索引失效
      
2. 唯一性约束的潜在问题
  • 如果创建唯一索引(UNIQUE),NULL 值会被视为不同的值,可能导致意外行为:

    CREATE UNIQUE INDEX idx_unique_combination ON table_name (column_a, column_b);
    INSERT INTO table_name (column_a, column_b) VALUES (1, NULL);
    INSERT INTO table_name (column_a, column_b) VALUES (1, NULL); -- 不报错
    

    原因:MySQL 的唯一索引规则中,NULL 值不参与重复判断。

    • 解决方法:避免索引字段允许 NULL,用默认值(如 0空字符串)替代。

4. 查询结果可能不符合预期

  • 对于包含 NULL 的组合索引,查询需要特别处理 NULL 值:

    SELECT * FROM table_name WHERE column_a = 1 AND column_b IS NULL;
    

    如果遗漏 IS NULL 条件,查询结果可能不完整。

5. 性能隐患

  • 如果大量字段值为 NULL,索引可能会被冗余信息占用,影响性能:
    • 数据量大时,NULL 值可能导致索引块中存储的数据分布不均。
    • 建议定期清理或优化索引字段。

6.操作建议

1. 添加索引前的检查
  • 清理历史数据

    • 如果 NULL 不符合业务规则,补充默认值:

      UPDATE table_name SET column_b = 'DEFAULT_VALUE' WHERE column_b IS NULL;
      
  • 确认业务逻辑

    • 如果业务允许 NULL,确保查询逻辑正确处理 NULL 值。
2. 创建索引时避免 NULL
  • 设置字段为 NOT NULL

    • 如果历史数据清理完毕,更新字段为非空:

      ALTER TABLE table_name MODIFY column_b INT NOT NULL;
      
  • 使用默认值替代 NULL

    • 适合组合索引中使用。例如,将 NULL 替换为 0 或业务上其他默认值。
3. 查询逻辑优化
  • 明确处理 NULL 值的查询条件:

    SELECT * FROM table_name WHERE column_a = 1 AND (column_b = 2 OR column_b IS NULL);
    
  • 避免直接依赖索引命中 NULL 的字段。

4. 唯一索引的规避方案
  • 如果需要严格控制唯一性,避免 NULL 值:
    • 清理历史数据并设置字段为非空。
    • 或者在应用层增加唯一性校验逻辑。

7.最后的总结

  • 允许添加组合索引:即使字段包含 NULL 值,MySQL 允许添加组合索引。
  • 注意业务影响NULL 值可能导致查询索引失效或唯一性约束行为异常。
  • 优化建议
    • 根据业务需求决定是否清理 NULL 数据。
    • 对字段设置 NOT NULL 或替换 NULL 为默认值以规避问题。
    • 确保查询逻辑正确处理 NULL 值,避免查询结果和性能问题。

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