数据库索引
一、索引简介
1.索引是什么？
MySQL官对索引的定义为：索引（Index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。即得到索引的本质：索引是数据结构。
1）你可以理解为“排好序的快速查找数据结构”。
详解（重要）：
在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用（指向）数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法。这种数据结构，就是索引。下图就是一种可能的索引方式示例：
左边是数据表，一共有两列七条记录，最左边的是数据存储的物理地址。
为了加快 Col2 的查找，可以维护一个右边所示的二叉查找树，每个节点分别包含索引键值和一个指向对应数据记录地址的指针，这样就可以运用二叉查找树在一定的复杂度内获取到相应数据，从而快速的检索出符合条件的记录。
我们平时所说的索引，如果没有特别指明，都是指 B 树（多路搜索树，并不一定是二叉树）结构组织的索引。其中聚集索引，次要索引，覆盖索引，复合索引，前缀索引，唯一索引默认都是使用 B+树索引，统称索引。当然，除了B+树这种类型的索引之外，还有哈希索引（hash index）等。
2.索引的优势和劣势
优势：
- 类似大学图书馆建书目索引，提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本。
- 通过索引列队数据进行排序，降低数据排序的成本，降低了CPU的消耗。
劣势：
- 实际上索引也是一张表，该表保存了主键与索引字段，并指向实体表的记录，所以索引列也是要占用空间的。
- 虽然索引大大提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度，如对标进行insert、update和delete。因为更新表时，MySQl不仅要保存数据，还要保存一下索引文件每次更新添加了索引列的字段，都会调整因为更新索带来的键值变化后的索引信息。
- 索引只是提高效率的一个因素，如果你的MySQL有大数据量的表，就需要花时间研究建立最优秀的索引，或优化查询。
3.MySQL的索引分类
1）单值索引
即一个索引值包含单个列，一个表可以有多个单列索引
创建方法：
ａ. 建表的时候一起创建
CREATE TABLE mytable ( name VARCHAR(32) , INDEX index_mytable_name (name) );
b. 建表后，直接创建索引
CREATE INDEX index_mytable_name ON mytable(name);
c. 修改表结构
ALTER TABLE mytable ADD INDEX index_mytable_name (name);
注：如果是字符串字段，还可以指定索引的长度，在列命令后面加上索引长度就可以了（例如:name(11)）
2）唯一索引
索引列的值必须是唯一的，但允许有空值。（银行卡号）
创建方法：
ａ. 建表的时候一起创建
CREATE TABLE mytable ( `name` VARCHAR(32) , UNIQUE index_unique_mytable_name (`name`) );
b. 建表后，直接创建索引
CREATE UNIQUE INDEX index_mytable_name ON mytable(name);
c. 修改表结构
ALTER TABLE mytable ADD UNIQUE INDEX index_mytable_name (name);
注：如果是字符串字段，还可以指定索引的长度，在列命令后面加上索引长度就可以了（例如:name(11)）
3）复合索引
即一个索引包含多个列。
创建方法：
ａ. 建表的时候一起创建
CREATE TABLE mytable ( `id` int(11) , `name` VARCHAR(32) , INDEX index_mytable_id_name (`id`,`name`) );
b. 建表后，直接创建索引
CREATE INDEX index_mytable_id_name ON mytable(id,name);
c. 修改表结构
ALTER TABLE mytable ADD INDEX index_mytable_id_name (id,name);
4）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。
创建方法：
ａ. 建表的时候一起创建
CREATE TABLE mytable ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT , `name` VARCHAR(32) , PRIMARY KEY (`id`) );
b. 修改表结构
ALTER TABLE test.t1 ADD CONSTRAINT t1_pk PRIMARY KEY (id);
注：如果是字符串字段，还可以指定索引的长度，在列命令后面加上索引长度就可以了（例如:name(11)）
5）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。
它可以在create table，alter table ，create index使用，不过目前只有char、varchar，text 列上可以创建全文索引。
创建方法：
ａ. 建表的时候一起创建
CREATE TABLE `article` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,`title` char(250) NOT NULL , `contents` text NULL , `create_at` int(10) NULL DEFAULT NULL , PRIMARY KEY (`id`), FULLTEXT (contents) );
b. 建表后，直接创建索引
CREATE FULLTEXT INDEX index_article_contents ON article(contents);
c. 修改表结构
ALTER TABLE article ADD FULLTEXT INDEX index_article_contents (contents);
6）基本语法
创建：
① create [unique] index indexName on mytable(columnName(length));
② alert mytable add [unique] index [indexName] on (columnName(length));
删除：
drop index [indexName] on mytable;
查看：
show index from table_name\G
4.MySQL索引结构
1）B+ 树
【初始化介绍】
一颗 B+ 树，浅蓝的的快我们成为磁盘块，可以看到每个磁盘块包含几个数据项（深蓝色所示）和指针（黄色所示），如磁盘块1包含数据项17和35，包含指针P1，P2，P3。
P1表示洗浴17的磁盘块，P2表示在17和35之间的磁盘块，P3表示大于35的磁盘块。
真实的数据存在于叶子节点即3、5、9、10、13、15、28、29、36、60、75、79、90、99。
非叶子节点不存储真实的数据，只存储指引搜索方向的数据项，如17、35并不真实存在于数据表中。
【查找过程】
如果要查找数据项29，那么首先会把磁盘块1由磁盘加载到内存，此时发生一次I口， 在内存中用二分查找确定29在17和35之间，锁定磁盘块1的P2指针，内存时间因为非常短(相比磁盘的I0)可以忽略不计，通过磁盘块1的P2指针的磁盘地址把磁盘块3由磁盘加载到内存，发生第二次I0，29在26和30之间，锁定磁盘块3的P2指针，通过指针加载磁盘块8到内存，发生第三次I0，同时内存中做二分查找找到29，结束查询，总计三次I0。
真实的情况是，3层的b+树可以表示上百万的数据，如果上百万的数据查找只需要三次I0，性能提高将是巨大的，如果没有索引，每个数据项都要发生一次I0，那么总共需要百万次的I0，显然成本非常非常高。
5.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）查询中与其他表关联的字段，外键关系建立索引。
4）单键/组合索引的选择问题？（在高并发下倾向创建组合索引）。
5）查询中排序的字段，排序字段若通过索引去访问将大大提高排序速度。
6）查询中统计或者分组字段。
6.哪些情况不需要创建索引？
1）表记录太少
2）经常增删改的表，why：提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度，如对表进行insert、update、delete，因为更新表时，MySQL不仅要保存数据，还要保存一下索引文件。
3）where 条件里用不到的字段不创建索引。
4）数据重复且分布均匀的表字段，因此应该只为最经常查询和最经常排序的数据列建立索引。注意，如果某个数据列包含许多重复的内容，为它建立索引就没有太大的实际效果。
