msyql索引篇

1. 索引介绍

1. 索引是什么?

官方介绍索引是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。更通俗的说，数据库索引好比是一本书前面的目录，能加快数据库的查询速度。

一般来说索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往是存储在磁盘上的文件中的（可能存储在单独的索引文件中，也可能和数据一起存储在数据文件中）。

我们通常所说的索引，包括聚集索引、覆盖索引、组合索引、前缀索引、唯一索引等，没有特别说明，默认都是使用B+树结构组织（多路搜索树，并不一定是二叉的）的索引。

2. 索引的优势和劣势

1）优势

可以提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本，类似于书的目录。

通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低了CPU的消耗。

• 被索引的列会自动进行排序，包括【单列索引】和【组合索引】，只是组合索引的排序要复杂一些。

• 如果按照索引列的顺序进行排序，对应order by语句来说，效率就会提高很多。

2）劣势

索引会占据磁盘空间

索引虽然会提高查询效率，但是会降低更新表的效率。比如每次对表进行增删改操作，MySQL不仅要保存数据，还有保存或者更新对应的索引文件。

2. 索引的分类

1）单列索引

普通索引：MySQL中基本索引类型，没有什么限制，允许在定义索引的列中插入重复值和空值，纯粹为了查询数据更快一点。

唯一索引：索引列中的值必须是唯一的，但是允许为空值。

主键索引：是一种特殊的唯一索引，不允许有空值。

2）组合索引

在表中的多个字段组合上创建的索引

组合索引的使用，需要遵循最左前缀原则（最左匹配原则，后面高级篇讲解）。

一般情况下，建议使用组合索引代替单列索引（主键索引除外，具体原因后面知识点讲解）。

3）全文索引

只有在MyISAM引擎上才能使用，而且只能在CHAR,VARCHAR,TEXT类型字段上使用全文索引。

4）空间索引

不做介绍，一般使用不到。

3. 索引的使用

1）创建索引

单列索引之普通索引

CREATE INDEX index_name ON table(column(length)) ;

ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name ON (column(length)) ;

单列索引之唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX index_name ON table(column(length)) ;

单列索引之全文索引

CREATE FULLTEXT INDEX index_name ON table(column(length)) ;

组合索引

ALTER TABLE article ADD INDEX index_titme_time (title, time) ;

2）删除索引

DROP INDEX index_name ON table;

3）查看索引

SHOW INDEX FROM table_name \G;

4. 索引原理分析

1）索引的存储结构

索引是在存储引擎中实现的，也就是说不同的存储引擎，会使用不同的索引

MyISAM**和InnoDB存储引擎：只支持BTREE索引， 也就是说默认使用BTREE，不能够更换**

MEMORY/HEAP存储引擎：支持HASH和BTREE索引

2）B树和B+树

数据结构示例网站：https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

B树图示

B树是为了磁盘或其它存储设备而设计的一种多叉（下面你会看到，相对于二叉，B树每个内结点有多个分支，即多叉）平衡查找树。

• B树的高度一般都是在2-4这个高度，树的高度直接影响IO读写的次数。

• 如果是三层树结构---支撑的数据可以达到20G，如果是四层树结构---支撑的数据可以达到几十T

B树和B+树的区别

B树和B+树的最大区别在于非叶子节点是否存储数据的问题。

• B树是非叶子节点和叶子节点都会存储数据。

• B+树只有叶子节点才会存储数据，而且存储的数据都是在一行上，而且这些数据都是有指针指向的，也就是有顺序的。

3）非聚集索引（MyISAM）

B+树叶子节点只会存储数据行（数据文件）的指针，简单来说数据和索引不在一起，就是非聚集索引。

非聚集索引包含主键索引和辅助索引都会存储指针的值

主键索引

这里设表一共有三列,假设我们以 Col1 为主键,则上图是一个 MyISAM 表的主索引(Primary key)示意。可以看出 MyISAM 的索引文件仅仅保存数据记录的地址。

辅助索引（次要索引）

在 MyISAM 中,主索引和辅助索引(Secondary key)在结构上没有任何区别,只是主索引要求 key 是唯一的,而辅助索引的 key 可以重复。如果我们在 Col2 上建立一个辅助索引,则此索引的结构如下图所示

同样也是一颗 B+Tree,data 域保存数据记录的地址。因此,MyISAM 中索引检索的算法为首先按照 B+Tree 搜索算法搜索索引,如果指定的 Key 存在,则取出其data 域的值,然后以 data 域的值为地址,读取相应数据记录。

4）聚集索引（InnoDB）

主键索引（聚集索引）的叶子节点会存储数据行，也就是说数据和索引是在一起，这就是聚集索引。

辅助索引只会存储主键值

如果没有主键，则使用唯一索引建立聚集索引；如果没有唯一索引，MySQL会按照一定规则创建聚集索引。

主键索引

1. InnoDB 要求表必须有主键(MyISAM 可以没有)，如果没有显式指定，则 MySQL系统会自动选择一个可以唯一标识数据记录的列作为主键，如果不存在这种列，则MySQL 自动为 InnoDB 表生成一个隐含字段作为主键，类型为长整形。

辅助索引（次要索引）

1. 第二个与 MyISAM 索引的不同是 InnoDB 的辅助索引 data 域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说，InnoDB 的所有辅助索引都引用主键作为 data 域。

聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效,但是辅助索引搜索需要检索两遍索引：首先检索辅助索引获得主键，然后用主键到主索引中检索获得记录。

引申：为什么不建议使用过长的字段作为主键?

因为所有辅助索引都引用主索引，过长的主索引会令辅助索引变得过大。

同时,请尽量在 InnoDB 上采用自增字段做表的主键。

5）MyISAM和InnoDB的存储结构图示

为了更形象说明这两种索引的区别, 我们假想一个表如下图存储了 4 行数据。其中Id 作为主索引, Name 作为辅助索引。图示清晰的显示了聚簇索引和非聚簇索引的差异：

5. 为什么使用组合索引

为了节省mysql索引存储空间以及提升搜索性能，可建立组合索引（能使用组合索引就不使用单列索引）

例如：创建组合索引（相当于建立了col1,col1 col2,col1 col2 col3三个索引）

ALTER TABLE 'table_name' ADD INDEX index_name('col1','col2','col3'）

6. 哪些情况需要创建索引

1）主键自动建立唯一索引

2）频繁作为查询条件的字段应该创建索引

3）多表关联查询中，关联字段应该创建索引

4）查询中排序的字段，应该创建索引

mysql创建组合索引的规则是首先会对组合索引的最左边的，也就是第一个name字段的数据进行排序，在

第一个字段的排序基础上，然后再对后面第二个的cid字段进行排序。其实就相当于实现了类似 order by name cid这样一种排序规则。

5）查询中统计或者分组字段，应该创建索引

7. 哪些情况不需要创建索引

1）表记录太少

2）经常进行增删改操作的表

3）频繁更新的字段

4）where条件里使用频率不高的字段