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[MySQL进阶]——索引的创建与设计原则

笔记整理自 【宋红康】MySQL数据库（mysql安装/基础/高级/优化），并从《MySQL实战45讲》作为补充


📢索引的声明与使用

📬索引的分类

MySQL的索引包括普通索引、唯一性索引、全文索引、单列索引、多列索引和空间索引等

  • 从 功能逻辑 上说，索引主要有 4 种，分别是普通索引、唯一索引、主键索引、全文索引。

  • 按照 物理实现方式 ，索引可以分为 2 种：聚簇索引和非聚簇索引。

  • 按照 作用字段个数 进行划分，分成单列索引和联合索引。

📻创建索引

1、创建表的时候创建索引

隐式的方式创建索引。在声明有主键约束、唯一性约束、外键约束的字段上，会自动的添加相关的索引

CREATE TABLE dept(
   dept_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
   dept_name VARCHAR(20)
);
CREATE TABLE emp(
   emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
   emp_name VARCHAR(20) UNIQUE,
   dept_id INT,
    CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id)
)


2、显式创建表时创建索引

基本语法格式如下：

CREATE TABLE table_name [col_name data_type]
[UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name [length]) [ASC | DESC]

  • 创建普通索引

    CREATE TABLE book(
       book_id INT ,
       book_name VARCHAR(100),
        authors VARCHAR(100),
       info VARCHAR(100) ,
        comment VARCHAR(100),
       year_publication YEAR,
        INDEX(year_publication)
    );

  • 创建唯一索引

    CREATE TABLE test1(
       id INT NOT NULL,
       name varchar(30) NOT NULL,
        UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)
    );

  • 主键索引

    设定为主键后数据库会自动建立索引，innodb为聚簇索引，语法：

    • 随表一起建索引：

      CREATE TABLE student (
         id INT(10) UNSIGNED AUTO_INCREMENT ,
         student_no VARCHAR(200),
         student_name VARCHAR(200),
          PRIMARY KEY(id)
      );

    • 删除主键索引：

      ALTER TABLE student
      drop PRIMARY KEY ;

      ⚠️修改主键索引：必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引

  • 创建单列索引

    CREATE TABLE test2(
       id INT NOT NULL,
       name CHAR(50) NULL,
        INDEX single_idx_name(name(20))
    );

  • 创建组合索引

    举例：创建表test3，在表中的id、name和age字段上建立组合索引，SQL语句如下：

      CREATE TABLE test3(
         id INT(11) NOT NULL,
         name CHAR(30) NOT NULL,
         age INT(11) NOT NULL,
         info VARCHAR(255),
          INDEX multi_idx(id,name,age)
      );

  • 创建全文索引

    CREATE TABLE test4(
        id INT NOT NULL,
        name CHAR(30) NOT NULL,
        age INT NOT NULL,
        info VARCHAR(255),
        FULLTEXT INDEX futxt_idx_info(info)
    ) ENGINE=MyISAM;

    在MySQL5.7及之后版本中可以不指定最后的ENGINE了，因为在此版本中InnoDB支持全文索引。

    全文索引用match+against方式查询：

    SELECT * FROM papers WHERE MATCH(title,content) AGAINST (‘查询字符串’);

    ⚠️注意点

    1. 使用全文索引前，搞清楚版本支持情况；

    2. 全文索引比 like + % 快 N 倍，但是可能存在精度问题；

    3. 如果需要全文索引的是大量数据，建议先添加数据，再创建索引。

  • 创建空间索引

    CREATE TABLE test5(
        geo GEOMETRY NOT NULL,
        SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo)
    ) ENGINE=MyISAM;

    ⚠️空间索引创建中，要求空间类型的字段必须为 非空 。

3、在已经存在的表上创建索引

在已经存在的表中创建索引可以使用ALTER TABLE语句或者CREATE INDEX语句。

  • 使用ALTER TABLE语句创建索引 ALTER TABLE语句创建索引的基本语法如下

    ALTER TABLE table_name ADD [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY]
    [index_name] (col_name[length],...) [ASC | DESC]

    举例:

    ALTER TABLE book5 ADD INDEX idx_cmt(COMMENT);

  • 使用CREATE INDEX创建索引 CREATE INDEX语句可以在已经存在的表上添加索引，在MySQL中， CREATE INDEX被映射到一个ALTER TABLE语句上，基本语法结构为：

    CREATE [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] INDEX index_name
    ON table_name (col_name[length],...) [ASC | DESC]

    举例：

    CREATE UNIQUE INDEX  uk_idx_bname ON book6(book_name);

🖱️删除索引

1、使用ALTER TABLE删除索引

ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;

2、使用DROP INDEX语句删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name;

⚠️提示 删除表中的列时，如果要删除的列为索引的组成部分，则该列也会从索引中删除。如果组成 索引的所有列都被删除，则整个索引将被删除。


🆕MySQL8.0索引新特性

🔖支持降序索引

CREATE TABLE ts1(a int,b int,index idx_a_b(a,b desc))

查看表的结构，可以发现索引已经是降序了

但我们使用了降序索引后，进行降序查询速度会得到明显提升

💼隐藏索引

📢从MySQL 8.x开始支持 隐藏索引（invisible indexes） ，只需要将待删除的索引设置为隐藏索引，使 查询优化器不再使用这个索引（即使使用force index（强制使用索引），优化器也不会使用该索引）， 确认将索引设置为隐藏索引后系统不受任何响应，就可以彻底删除索引。这种通过先将索引设置为隐藏索 引，再删除索引的方式就是软删除 。

1、 创建表时直接创建

CREATE TABLE tablename(
    propname1 type1[CONSTRAINT1],
    propname2 type2[CONSTRAINT2],
    ……
    propnamen typen,
    INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE
);

举例：

CREATE TABLE book7(
    book_id INT ,
    book_name VARCHAR(100),
    AUTHORS VARCHAR(100),
    info VARCHAR(100) ,
    COMMENT VARCHAR(100),
    year_publication YEAR,
    #创建不可见的索引
    INDEX idx_cmt(COMMENT) invisible
);

2、在已经存在的表上创建

CREATE INDEX indexname
ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

举例：

CREATE INDEX idx_year_pub ON book7(year_publication);


3、通过ALTER TABLE语句创建

ALTER TABLE tablename
ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE

举例：

ALTER TABLE book7
ADD UNIQUE INDEX uk_idx_bname(book_name) invisible;

4、切换索引可见状态

ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name INVISIBLE; #切换成隐藏索引
ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name VISIBLE; #切换成非隐藏索引

注意 当索引被隐藏时，它的内容仍然是和正常索引一样实时更新的。如果一个索引需要长期被隐 藏，那么可以将其删除，因为索引的存在会影响插入、更新和删除的性能。

💡通过设置隐藏索引的可见性可以查看索引对调优的帮助。

5、 使隐藏索引对查询优化器可见

mysql> set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=on";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


🏷️索引的设计原则

💬适合创建索引的情况

1、字段的数值有唯一性的限制

💡业务上具有唯一特性的字段，即使是组合字段，也必须建成唯一索引。（来源：Alibaba） 说明：不要以为唯一索引影响了 insert 速度，这个速度损耗可以忽略，但提高查找速度是明显的。

2、频繁作为 WHERE 查询条件的字段

3、经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列

索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用 GROUP BY 对数据进行分组查询，或者 使用 ORDER BY 对数据进行排序的时候，就需要 对分组或者排序的字段进行索引 。如果待排序的列有多 个，那么可以在这些列上建立 组合索引 。

4、UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列

对数据按照某个条件进行查询后再进行 UPDATE 或 DELETE 的操作，如果对 WHERE 字段创建了索引，就 能大幅提升效率。原理是因为我们需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或 删除。

如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是因为非索引字段更 新不需要对索引进行维护。

5、DISTINCT 字段需要创建索引

6、多表 JOIN 连接操作时，创建索引注意事项

  • 连接表的数量尽量不要超过 3 张 ，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增 长会非常快，严重影响查询的效率。

  • 对 WHERE 条件创建索引 ，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下， 没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。

  • 对用于连接的字段创建索引 ，并且该字段在多张表中的 类型必须一致 。比如 course_id 在 student_info 表和 course 表中都为 int(11) 类型，而不能一个为 int 另一个为 varchar 类型。

7、 使用列的类型小的创建索引

类型大小指的就是该类型表示的数据范围的大小。

  • 数据类型越小，在查询时进行的比较操作越快

  • 数据类型越小，索引占用的存储空间就越少，在一个数据页内就可以放下更多的记录，从而减少磁盘I/O带来的性能损耗，也就意味着可以把更多的数据页缓存在内存中，从而加快读写效率。


💡这个建议对于表的主键来说更加适用，因为不仅是聚簇索引中会存储主键值，其他所有的二级索引的节点处都会存储一份记录的主键值，如果主键使用更小的数据类型，也就意味着节省更多的存储空间和更高效的I/O


8、使用字符串前缀创建索引

假设我们的字符串很长，那存储一个字符串就需要占用很大的存储空间。在我们需要为这个字符串列建立索引时，那就意味着在对应的B+树中有这么两个问题：

  • B+树索引中的记录需要把该列的完整字符串存储起来，更费时。而且字符串越长，在索引中占用的存储空问越大

  • 如果B+树索引中索引列存储的字符串很长，那在做字符串比较时会占用更多的时间。

我们可以通过截取字段的前面一部分内容建立索引，这个就叫前缀索引。这样在查找记录时虽然不能精确的定位到记录的位置，但是能定位到相应前缀所在的位置，然后根据前缀相同的记录的主键值回表查询完整的字符审值。既节约空间，又减少了字符串的比较时间，还大体能解决排序的问题。


Alibaba《Java开发手册》:

⚠️【 强制 】在 varchar 字段上建立索引时，必须指定索引长度，没必要对全字段建立索引，根据实际文本 区分度决定索引长度。

说明：索引的长度与区分度是一对矛盾体，一般对字符串类型数据，长度为 20 的索引，区分度会 高达 90% 以上 ，可以使用 count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)的区分度来确定。

9、区分度高(散列性高)的列适合作为索引

列的基数指的是某一列中不重复数据的个数，比方说某个列包含值2，5，8，2，5，8，2，5，8，虽然有条记录，但该列的基数却是3。

💡联合索引把区分度高（散列性高）的列放在前面。


10、使用最频繁的列放到联合索引的左侧

  • 较少的建立一些索引

  • 由于"最左前缀原则"，可以增加联合索引的使用率


11、在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

⚠️限制索引的数目

建议每张表不要超过6个

  • 每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多，需要的磁盘空间就越大。

  • 索引会影响INSERT、DELETE，UPDATE等语句的性能，因为表中的数据更改的同时，索引也会进行调整和更新，会造成负担。

  • 优化器在选择如何优化查询时，会根据统一信息，对每一个可以用到的索引来进行评估，以生成出一个最好的执行计划，如果同时有很多个索引都可以用于查询，会增加MysQL优化器生成执行计划时间，降低查询性能。

💣不适合创建索引的情况

1、在where中使用不到的字段，不要设置索引

2、数据量小的表最好不要使用索引

3、有大量重复数据的列上不要建立索引

4、避免对经常更新的表创建过多的索引

5、不建议用无序的值作为索引

例如身份证、UUID(在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成页分裂)、MD5、HASH、无序长字 符串等。

6、删除不再使用或者很少使用的索

7、不要定义冗余或重复的索引

比如主键本身就 会生成聚簇索引，再给它创建唯一索引跟普通索引是无意义的。



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