4.偏頭痛楊的mysql教學系列之索引篇

阿新 • • 發佈：2018-12-11

前戲

索引是一個非常影響效能的元素，是提高資料庫查詢效能的常用&重要方法，
因此很多公司都喜歡問面試者關於索引的問題。
索引這塊的知識點不難（想想鎖機制吧），是必須要通關的遊戲，
理解為主，記憶為輔。

索引有助於分析與解決生產環境的問題。
重點在於單列索引與多列索引，以及最左原則，
還有什麼情況下應該建索引，什麼情況下不應該建索引。

什麼是索引

建立索引是為了加速對錶的查詢，
索引通過快速路徑訪問方法來快速定位資料，從而減少磁碟IO。

可以把索引理解成一本書的目錄，例如一本英文字典，我要尋找warcraft這個單詞，我首先會通過目錄找到w字母的頁，然後再去找w字母后面的a字母，
而不是從第一頁開始翻，一直翻到warcraft這頁。

從第一頁開始翻的這種類似於全表掃描，效能非常low，就算你一個很簡單的表結構，
每次單表查詢都會檢索幾十萬條資料，也是一個性能災難，
高併發場景下會造成cpu飆高、會話超時等一系列問題。

索引用來快速地尋找那些具有特定值的記錄。
如果沒有索引，執行查詢時MySQL必須從第一個記錄開始掃描整個表的所有記錄，
直至找到符合要求的記錄。表裡面的記錄數量越多，這個操作的代價就越高。
如果作為搜尋條件的列上已經建立了索引，
MySQL無需掃描任何記錄即可迅速得到目標記錄所在的位置。

在沒有給a列建立索引時，a列沒有明確的次序，給a列建索引後，
mysql將在索引中排序a列。

mysql內部儲存一個數據檔案記錄實際記錄所在位置的"指標"（方便索引快速回查到原記錄）。

我們按a列進行where條件查詢，mysql能夠在a列的索引中非常快速找到值，
然後直接轉到資料檔案中相應的行，將該行返回。

在這個過程中，mysql只需要處理一個行就可以，否則將掃描整個表的所有記錄。

個人建議不要剛上來就自己建立索引，而是資料量到達一定規模後，
通過分析工具來檢測哪些列需要真正意義上的需要建立索引。

mysql使用information_schema庫裡的STATISTICS來儲存索引資訊。

建立&刪除索引的方式

建立&刪除索引的方式分為兩種：

自動

當在表中定義主鍵約束、唯一約束、外來鍵約束時，
系統會自動建立相應的索引。資料表被刪除時，表上的索引自動被刪除。

手動

通過create index語句來建立索引。通過drop index語句來刪除索引。
（DROP INDEX 索引名 ON 表名）

索引的型別

普通索引（normal）

這是最基本的索引型別，而且它沒有唯一性之類的限制。

#建立普通索引
CREATE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);

#修改普通索引
ALTER TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表);

#建立表時指定
CREATE TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) );

唯一索引（unique）

這種索引和前面的“普通索引”基本相同，但有一個區別：索引列的所有值都只能出現一次，即必須唯一，允許有空值。

#建立唯一索引
CREATE UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);

#修改唯一索引
ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表);

#建立表時指定
CREATE TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表) );

主鍵索引（primary key）

主鍵是一種唯一索引，每個表只能有一個主鍵，不允許重複，不允許為空。

#建立主鍵索引
CREATE TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) );

#修改主鍵索引
ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表);

全文索引（full text）

全文索引可以在VARCHAR或者TEXT型別的列上建立。
全文索引不展開，可搜尋其他文章。
不建議建立全文索引，如果有搜尋場景請使用elastic search等開源框架。

單列索引與多列索引

索引可以建立在單列上，也可以建立在多列上。
假設有這樣一個people表：

這個資料片段中有四個名字為“Mikes”的人（其中兩個姓Sullivans，兩個姓McConnells），有兩個年齡為17歲的人，還有一個名字與眾不同的Joe Smith。

這個表的主要用途是根據指定的使用者姓、名以及年齡返回相應的peopleid。例如，我們可能需要查詢姓名為Mike Sullivan、年齡17歲使用者的peopleid（SQL命令為SELECT peopleid FROM people WHERE firstname=‘Mike’ AND lastname=‘Sullivan’ AND age=17;）。
由於我們不想讓MySQL每次執行查詢就去掃描整個表，這裡需要考慮運用索引。

首先，我們可以考慮在單個列上建立索引，比如firstname、lastname或者age列。
如果我們建立firstname列的索引（ALTER TABLE people ADD INDEX firstname (firstname);），
MySQL將通過這個索引迅速把搜尋範圍限制到那些firstname='Mike’的記錄，
然後再在這個“中間結果集”上進行其他條件的搜尋：它首先排除那些lastname不等於“Sullivan”的記錄，
然後排除那些age不等於17的記錄。當記錄滿足所有搜尋條件之後，MySQL就返回最終的搜尋結果。

由於建立了firstname列的索引，與執行表的完全掃描相比，MySQL的效率提高了很多，但我們要求MySQL掃描的記錄數量仍舊遠遠超過了實際所需要的。雖然我們可以刪除firstname列上的索引，再建立lastname或者age列的索引，但總地看來，不論在哪個列上建立索引搜尋效率仍舊相似。

為了提高搜尋效率，我們需要考慮運用多列索引。如果為firstname、lastname和age這三個列建立一個多列索引，MySQL只需一次檢索就能夠找出正確的結果！下面是建立這個多列索引的SQL命令：

ALTER TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age);

由於索引檔案以B-樹格式儲存，MySQL能夠立即轉到合適的firstname，然後再轉到合適的lastname，最後轉到合適的age。在沒有掃描資料檔案任何一個記錄的情況下，MySQL就正確地找出了搜尋的目標記錄！

那麼，如果在firstname、lastname、age這三個列上分別建立單列索引，
效果是否和建立一個firstname、lastname、age的多列索引一樣呢？答案是否定的，兩者完全不同。
當我們執行查詢的時候，MySQL只能使用一個索引。如果你有三個單列的索引，
MySQL會試圖選擇一個限制最嚴格的索引。但是，即使是限制最嚴格的單列索引，
它的限制能力也肯定遠遠低於firstname、lastname、age這三個列上的多列索引。

最左原則

多列索引還有另外一個優點，它通過稱為最左字首（Leftmost Prefixing）的概念體現出來。
現在我們有一個firstname、lastname、age列上的多列索引，我們稱這個索引為fname_lname_age。它相當於我們建立了(firstname，lastname，age)、(firstname，lastname)以及(firstname)這些列組合上的索引。

#下面這些查詢都能夠使用fname_lname_age索引：
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age='17';
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan';
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike';

#下面這些查詢都不能夠使用fname_lname_age索引 :
SELECT peopleid FROM people WHERE lastname='Sullivan';
SELECT peopleid FROM people WHERE age='17';
SELECT peopleid FROM people WHERE lastname='Sullivan' AND age='17';
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND age='17';

換句話說，你建立的多列索引，只能從最左邊依次開始算，如果順序不對，則索引失效。

索引的缺點

1.索引要佔用磁碟空間。通常情況下，這個問題不是很突出。
但是，如果你建立每一種可能列組合的索引，索引檔案體積的增長速度將遠遠超過資料檔案。
如果你有一個很大的表，索引檔案的大小可能達到作業系統允許的最大檔案限制。

2.對於需要寫入資料的操作，比如DELETE、UPDATE以及INSERT操作，
索引會降低它們的速度。這是因為MySQL不僅要把改動資料寫入資料檔案，
而且它還要把這些改動寫入索引檔案。

（在設計和建立索引時，應確保對效能的提高程度大於在儲存空間和處理資源方面的代價。）

對哪些列建立索引

一般說來，索引應建立在那些將用於JOIN, WHERE和ORDER BY排序的欄位上。

儘量不要對資料庫中某個含有大量重複的值的欄位建立索引。

例如customerinfo中的“province”… 欄位，在這樣的欄位上建立索引將不會有什麼幫助；
相反，還有可能降低資料庫的效能。

在建有索引的欄位上儘量不要使用函式進行操作。

例如，在一個DATE型別的欄位上使用YEAE()函式時，將會使索引不能發揮應有的作用。
所以，下面的兩個查詢雖然返回的結果一樣，但後者要比前者快得多。

SELECT * FROM order WHERE YEAR(OrderDate) < 2001;
SELECT * FROM order WHERE OrderDate<"2001-01-01";（快的多）

在Join表的時候使用相同型別的例，並將其索引。

如果你的應用程式有很多 JOIN 查詢，你應該確認兩個表中Join的欄位是被建過索引的。這樣，MySQL內部會啟動為你優化Join的SQL語句的機制。而且，這些被用來Join的欄位，應該是相同的型別的。例如：如果你要把 DECIMAL 欄位和一個 INT 欄位Join在一起，MySQL就無法使用它們的索引。對於那些STRING型別，還需要有相同的字符集才行。（兩個表的字符集有可能不一樣）

不要在小型表建立索引

因為在檢索索引資料時，時間可能比掃描整個表的時間還要長。

不要在頻繁更新的列上建立索引。

總結

索引是一個非常重要的概念，索引跟後面的innodb引擎下的鎖機制有著千絲萬縷的聯絡，
知識都是一環套一環的，並且索引用好了與用不好，差距還是蠻大的。
希望大家能把索引的功力發揮到最大。