索引概述

Posted 2022-03-01 ericz2j

一、索引概述
1. 简介
索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。

举例说明索引：如果把数据库中的某一张看成一本书，那么索引就像是书的目录，可以通过目录快速查找书中指定内容的位置，对于数据库表来说，可以通过索引快速查找表中的数据。

2. 索引的原理
索引一般以文件形式存在磁盘中（也可以存于内存中），存储的索引的原理大致概括为以空间换时间，数据库在未添加索引的时候进行查询默认的是进行全量搜索，也就是进行全局扫描，有多少条数据就要进行多少次查询，然后找到相匹配的数据就把他放到结果集中，直到全表扫描完。而建立索引之后，会将建立索引的KEY值放在一个n叉树上（BTree）。因为B树的特点就是适合在磁盘等直接存储设备上组织动态查找表，每次以索引进行条件查询时，会去树上根据key值直接进行搜索。

3. 索引的优点
建立索引的目的是加快对表中记录的查找或排序！
① 建立索引的列可以保证行的唯一性，生成唯一的rowId
② 建立索引可以有效缩短数据的检索时间
③ 建立索引可以加快表与表之间的连接
④ 为用来排序或者是分组的字段添加索引可以加快分组和排序顺序

4. 索引的缺点
① 创建索引和维护索引需要时间成本，这个成本随着数据量的增加而加大
② 创建索引和维护索引需要空间成本，每一条索引都要占据数据库的物理存储空间，数据量越大，占用空间也越大（数据表占据的是数据库的数据空间）
③ 会降低表的增删改的效率，因为每次增删改索引需要进行动态维护，导致时间变长

二、索引的使用场景
数据库中表的数据量较大的情况下，对于查询响应时间不能满足业务需求，可以合理的使用索引提升查询效率。

三、索引的分类和相关命令
1. 基本索引类型
① 普通索引（单列索引）
② 复合索引（组合索引）
③ 唯一索引
④ 主键索引
⑤ 全文索引

2. 创建语句
CREATE TABLE table_name[col_name data type]
[unique|fulltext][index|key][index_name](col_name[length])[asc|desc]

参数说明：
unique|fulltext为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引
index和key为同义词，两者作用相同，用来指定创建索引
col_name为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中该定义的多个列中选择
index_name指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，默认col_name为索引值
length为可选参数，表示索引的长度，只有字符串类型的字段才能指定索引长度
asc或desc指定升序或降序的索引值存储

3. 索引的创建、查询和删除
3.1索引的创建
① 普通索引（单列索引）
普通索引（单列索引）：单列索引是最基本的索引，它没有任何限制。
（1）直接创建索引
CREATE INDEX index_name ON table_name(col_name);

（2）修改表结构的方式添加索引
ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name(col_name);

（3）创建表的时候同时创建索引
CREATE TABLE `news` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` varchar(255) NOT NULL ,
`content` varchar(255) NULL ,
`time` varchar(20) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
INDEX index_name (title(255))
)

（4）删除索引
DROP INDEX index_name ON table_name;

或者
alter table `表名` drop index 索引名;

② 复合索引（组合索引）
复合索引：复合索引是在多个字段上创建的索引。复合索引遵守“最左前缀”原则，即在查询条件中使用了复合索引的第一个字段，索引才会被使用。因此，在复合索引中索引列的顺序至关重要。

（1）创建一个复合索引
create index index_name on table_name(col_name1,col_name2,...);

（2）修改表结构的方式添加索引
alter table table_name add index index_name(col_name,col_name2,...);

③ 唯一索引
唯一索引：唯一索引和普通索引类似，主要的区别在于，唯一索引限制列的值必须唯一，但允许存在空值（只允许存在一条空值）。

如果在已经有数据的表上添加唯一性索引的话：
如果添加索引的列的值存在两个或者两个以上的空值，则不能创建唯一性索引会失败。（一般在创建表的时候，要对自动设置唯一性索引，需要在字段上加上 not null）
如果添加索引的列的值存在两个或者两个以上的null值，还是可以创建唯一性索引，只是后面创建的数据不能再插入null值 ，并且严格意义上此列并不是唯一的，因为存在多个null值。

对于多个字段创建唯一索引规定列值的组合必须唯一。
比如：在order表创建orderId字段和 productId字段 的唯一性索引，那么这两列的组合值必须唯一！

（1）创建唯一索引
# 创建单个索引
CREATE UNIQUE INDEX index_name ON table_name(col_name);

# 创建多个索引
CREATE UNIQUE INDEX index_name on table_name(col_name,...);

（2）修改表结构
# 单个
ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE index index_name(col_name);
# 多个
ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE index index_name(col_name,...);

（3）创建表的时候直接指定索引
CREATE TABLE `news` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` varchar(255) NOT NULL ,
`content` varchar(255) NULL ,
`time` varchar(20) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE index_name_unique(title)
)

④ 主键索引
主键索引是一种特殊的唯一索引，一个表只能有一个主键，不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引：

（1）主键索引(创建表时添加)
CREATE TABLE `news` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` varchar(255) NOT NULL ,
`content` varchar(255) NULL ,
`time` varchar(20) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`)
)

（2）主键索引(创建表后添加)
alter table tbl_name add primary key(col_name);

⑤ 全文索引
在一般情况下，模糊查询都是通过 like 的方式进行查询。但是，对于海量数据，这并不是一个好办法，在 like “value%” 可以使用索引，但是对于 like “%value%” 这样的方式，执行全表查询，这在数据量小的表，不存在性能问题，但是对于海量数据，全表扫描是非常可怕的事情,所以 like 进行模糊匹配性能很差。

这种情况下，需要考虑使用全文搜索的方式进行优化。全文搜索在 mysql 中是一个 FULLTEXT 类型索引。FULLTEXT 索引在 MySQL 5.6 版本之后支持 InnoDB，而之前的版本只支持 MyISAM 表。

全文索引主要用来查找文本中的关键字，而不是直接与索引中的值相比较。fulltext索引跟其它索引大不相同，它更像是一个搜索引擎，而不是简单的where语句的参数匹配。fulltext索引配合match against操作使用，而不是一般的where语句加like。目前只有char、varchar，text 列上可以创建全文索引。

注意：在数据量较大时候，先将数据放入一个没有全局索引的表中，然后再用CREATE index创建fulltext索引，要比先为一张表建立fulltext然后再将数据写入的速度快很多。

（1）创建表的适合添加全文索引
CREATE TABLE `news` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` varchar(255) NOT NULL ,
`content` text NOT NULL ,
`time` varchar(20) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
FULLTEXT (content)
)

（2）修改表结构添加全文索引
ALTER TABLE table_name ADD FULLTEXT index_fulltext_content(col_name)

（3）直接创建索引
CREATE FULLTEXT INDEX index_fulltext_content ON table_name(col_name)

注意： 默认 MySQL 不支持中文全文检索！
MySQL 全文搜索只是一个临时方案，对于全文搜索场景，更专业的做法是使用全文搜索引擎，例如 ElasticSearch 或 Solr。

索引的查询和删除
#查看:
show indexes from `表名`;
#或
show keys from `表名`;

#删除
alter table `表名` drop index 索引名;

四、简单实例演示
1.查看索引使用情况
show status like ‘Handler_read%’;

handler_read_key:这个值越高越好，越高表示使用索引查询到的次数
handler_read_rnd_next:这个值越高，说明查询低效

2.常见索引失效的情况
创建一个students表： 其中stud_id为主键！
DROP TABLE IF EXISTS `students`;
CREATE TABLE `students` (
`stud_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(50) NOT NULL,
`email` varchar(50) NOT NULL,
`phone` varchar(11) NOT NULL,
`create_date` date DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`stud_id`)
)

INSERT INTO `students` VALUES (‘1‘, ‘admin‘, ‘[email protected]‘, ‘18729902095‘, ‘1983-06-25‘);
INSERT INTO `students` VALUES (‘2‘, ‘root‘, ‘[email protected]‘, ‘15227416582‘, ‘1983-12-25‘);
INSERT INTO `students` VALUES (‘3‘, ‘110‘, ‘[email protected]‘, ‘13552149632‘, ‘2017-04-28‘);

3.使用 explain 查看 索引是否生效

(1) 在where后使用or，导致索引失效（尽量少用or）
创建两个普通索引:
CREATE INDEX index_name_email ON students(email);
CREATE INDEX index_name_phone ON students(phone);

使用下面查询sql:
# 使用了索引
EXPLAIN select * from students where stud_id=‘1‘ or phone=‘18729902095‘
# 使用了索引
EXPLAIN select * from students where stud_id=‘1‘ or email=‘[email protected]‘

# 没有使用索引
EXPLAIN select * from students where phone=‘18729902095‘ or email=‘[email protected]‘

# 没有使用索引
EXPLAIN select * from students where stud_id=‘1‘ or phone=‘222‘ or email=‘[email protected]‘

(2)使用like ，like查询是以%开头
在(1)的基础上，还是使用 index_name_email 索引。
使用下面查询sql:
# 使用了index_name_email索引
EXPLAIN select * from students where email like ‘[email protected]%‘

# 没有使用index_name_email索引，索引失效
EXPLAIN select * from students where email like ‘%[email protected]‘

# 没有使用index_name_email索引，索引失效
EXPLAIN select * from students where email like ‘%[email protected]%‘

(3)复合索引遵守“最左前缀”原则，即在查询条件中使用了复合索引的第一个字段，索引才会被使用
删除(1)的基础创建的 index_name_email 和 index_name_phone 索引。
重新创建一个复合索引：
create index index_email_phone on students(email,phone);

使用下面查询sql
# 使用了 index_email_phone 索引
EXPLAIN select * from students where email=‘[email protected]‘ and phone=‘18729902095‘

# 使用了 index_email_phone 索引
EXPLAIN select * from students where phone=‘18729902095‘ and email=‘[email protected]‘

# 使用了 index_email_phone 索引
EXPLAIN select * from students where email=‘[email protected]‘ and name=‘admin‘

# 没有使用index_email_phone索引，复合索引失效
EXPLAIN select * from students where phone=‘18729902095‘ and name=‘admin‘

(4) 如果列类型是字符串，那一定要在条件中将数据使用引号引用起来,否则不使用索引
给name创建一个索引:
CREATE INDEX index_name ON students(name);

# 使用索引
EXPLAIN select * from students where name=‘110‘

# 没有使用索引
EXPLAIN select * from students where name=110

(5) DATE_FORMAT()格式化时间，格式化后的时间再去比较，可能会导致索引失效。
删除 students 上的创建的索引,重新在create_date创建一个索引:
CREATE INDEX index_create_date ON students(create_date);

# 使用索引
EXPLAIN SELECT * from students where create_date >= ‘2010-05-05‘

# 没有使用索引
EXPLAIN SELECT * from students where DATE_FORMAT(create_date,‘%Y-%m-%d‘) >= ‘2010-05-05‘

 

(6) 对于order by、group by 、 union、 distinc 中的字段出现在where条件中时，才会利用索引！

五、总结
MySQL改善查询性能改善的最好方式，就是通过数据库中合理地使用索引！
一般当数据量较大的时候，遇到sql查询性能问题，首先应该想到使用索引，如果使用了索引性能还是提高不大，就要检查索引是否使用正确，索引是否在sql查询中生效。
如果索引生效了，并且索引的使用也是合理的，最后sql性能还是不高，那就考虑重新优化sql语句。