MySql数据库-索引-学习笔记

前言

作者最近在学习数据库索引，故想通过写博客的方式记录学习情况，如有错误，敬请指出。

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一、索引简介

1.1索引是什么

索引是一个单独的、存储在磁盘上的数据库结构，包含着对数据表里所有记录的引用指针。使用索引可以快速找出在某个或多个列中有一特定值的行，所有MySQL列类型都可以被索引，对相关列使用索引是提高查询操作速度的最佳途径。

1.2 索引的优劣势

优势：

• 可以提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本
• 通过索引列对数据进行排序，降低了CPU的消耗

劣势:

• 占磁盘空间
• 当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态地维护，这样就降低了数据的维护速度。

1.3 何时使用索引

• 当唯一性是某种数据本身的特征时，指定唯一索引。使用唯一索引需能确保定义的列的数据完整性，以提高查询速度。
• 在频繁进行排序或分组（即进行group by或order by操作）的列上建立索引，如果待排序的列有多个，可以在这些列上建立组合索引。

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二、索引的分类

2.1 单例索引

• 常规索引：常规索引是MySQL中的基本索引类型，允许在定义索引的列中插入重复值和空值
• 唯一索引要求索引列的值必须唯一，但允许有空值。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一
• 主键索引是一种特殊的唯一索引，不允许有空值

2.2 组合索引

• 多个字段组合的索引，只有在查询条件中使用了这些字段的左边字段时，索引才会被使用。如果未使用中间的索引，后面的索引也会失效，使用组合索引时遵循最左前缀集合

聚集索引选取规则:

• 如果存在主键，主键索引就是聚集索引。
• 如果不存在主键，将使用第一个唯一（UNIQUE）索引作为聚集索引。
• 如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索
  引。

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三、索引的使用

3.1 索引的基本命令

1.创建索引：

create index 索引名 on 表名(字段名(长度));
alter table 表名 add index 索引名(字段名(长度));

2.删除索引：

drop index 索引名 on 表名；

3.查看索引:

show index from 表名

3.2 判断索引是否生效

可以使用EXPLAIN语句查看索引是否正在使用。
explain select * from 表名 where 条件(条件需添加索引)

执行计划中各字段的含义：

3.3 避免索引失效

可以采用以下几种方式，来避免索引失效：

1.使用组合索引时，需要遵循“最左前缀”原则；

2.不在索引列上做任何操作，例如计算、函数、类型转换，会导致索引失效而转向全表扫描；

3.尽量使用覆盖索引（之访问索引列的查询），减少 select * 覆盖索引能减少回表次数；

4.MySQL在使用不等于（!=或者<>）的时候无法使用索引会导致全表扫描；

5.LIKE以通配符开头（%abc）MySQL索引会失效变成全表扫描的操作；
例如：
select * from company where companyName like ‘%江南皮革长’;
可以改为
select * from company where reverse(companyName) like reverse(‘%江南皮革长’);

6.字符串不加单引号会导致索引失效（可能发生了索引列的隐式转换）；

7.当or连接的条件，左右两侧字段都有索引时，索引才会生效

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四、索引实现原理(InnoDB)

在MySQL的索引结构中，选择的是B+Tree，那么什么是B+Tree呢？在说B+Tree前先介绍B-Tree

B-Tree（B树），B树是一种多叉路衡查找树，相对于二叉树，B树每个节点可以有多个分支，即多叉。
以一颗最大度数（max-degree）为5(5阶)的b-tree为例，那这个B树每个节点最多存储4个key，5
个指针：

特点：

• 5阶的B树，每一个节点最多存储4个key，对应5个指针。
• 一旦节点存储的key数量到达5，就会裂变，中间元素向上分裂。
• 在B树中，非叶子节点和叶子节点都会存放数据。

B+Tree是B-Tree的变种，我们以一颗最大度数（max-degree）为4（4阶）的b+tree为例，来看一
下其结构示意图：

最终我们看到，B+Tree 与 B-Tree相比，主要有以下三点区别：

• 所有的数据都会出现在叶子节点。
• 叶子节点形成一个单向链表。
• 非叶子节点仅仅起到索引数据作用，具体的数据都是在叶子节点存放的。

MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。在原B+Tree的基础上，增加一个指向相邻叶子节点
的链表指针，就形成了带有顺序指针的B+Tree，提高区间访问的性能，利于排序。

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五、其他

5.1 回表查询

先到二级索引中查找数据，找到主键值，然后再到聚集索引中根据主键值，获取数据的方式，就称之为回表查询。

当我们执行下图查询语句时，具体过程如下:
1.由于是根据name字段进行查询，所以先根据name='Arm’到name字段的二级索引中进行匹配查
找。但是在二级索引中只能查找到 Arm 对应的主键值 10。

2. 由于查询返回的数据是所有字段，所以此时，还需要根据主键值10，到聚集索引中查找10对应的记录，最终找到10对应的行row。

3. 最终拿到这一行的数据，直接返回即可。

5.2 覆盖索引

覆盖索引是指 查询使用了索引，并且需要返回的列，在该索引中已经全部能够找到 。

5.3 前缀索引

当字段类型为字符串（varchar，text，longtext等）时，有时候需要索引很长的字符串，这会让
索引变得很大，查询时，浪费大量的磁盘IO， 影响查询效率。此时可以只将字符串的一部分前缀，建
立索引，这样可以大大节约索引空间，从而提高索引效率。

create index idx_xxxx on table_name(column(n)) ;

总结

但愿吉祥