【MySQL笔记】索引

介绍

索引是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构（有序）。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指向数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查询算法，这种数据结构就是索引。

优点

• 大大提高了查询速度，降低数据库的IO成本
• 通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU的消耗

缺点

• 索引列也是要占用空间的
• 索引大大提高了查询效率，但降低了更新的速度，比如 INSERT、UPDATE、DELETE

数据结构

索引结构	描述
B+Tree	最常见的索引类型，大部分引擎都支持B+树索引
Hash	底层数据结构是用哈希表实现，只有精确匹配索引列的查询才有效，不支持范围查询
R-Tree(空间索引)	空间索引是 MyISAM 引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少
Full-Text(全文索引)	是一种通过建立倒排索引，快速匹配文档的方式，类似于 Lucene, Solr, ES

索引	InnoDB	MyISAM	Memory
B+Tree索引	支持	支持	支持
Hash索引	不支持	不支持	支持
R-Tree索引	不支持	支持	不支持
Full-text	5.6版本后支持	支持	不支持

二叉树

二叉树弊端：
顺序插入时，会形成一个链表，查询性能大大降低。大数据情况下层级较深，检索速度慢，如下：

红黑树解决二叉树平衡问题：

红黑树可以自动平衡数据，但是如果数据量太大，层级依然很深，减速速度慢。

B-Tree（多路平衡查找树）

为了解决上述问题，可以使用 B-Tree 结构。
因为二叉树、红黑树中每个节点只可以包含两个子节点，所以导致层级深，B-Tree中一个节点下可以包含多个子节点
B-Tree (多路平衡查找树) 以一棵最大度数（max-degree，指一个节点的子节点个数）为5（5阶）的 b-tree 为例（每个节点最多存储4个key，5个指针）
演示地址

B+Tree

结构图：

演示地址
与 B-Tree 的区别：

• 所有的数据都会出现在叶子节点，非叶子节点只存储索引，可以放更多索引
• 叶子节点包含所有索引字段
• 叶子节点形成一个单向链表，区间访问性能

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(双向链表)，就形成了带有顺序指针的 B+Tree，提高区间访问的性能。

面试题：
为什么 InnoDB 存储引擎选择使用 B+Tree 索引结构？

• 相对于二叉树，层级更少，搜索效率高
• 对于 B-Tree，无论是叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致一页中存储的键值减少，指针也跟着减少，要同样保存大量数据，只能增加树的高度，导致性能降低
• 相对于 Hash 索引，B+Tree 支持范围匹配及排序操作

Hash

哈希索引就是采用一定的hash算法，将键值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，然后存储在hash表中。
如果两个（或多个）键值，映射到一个相同的槽位上，他们就产生了hash冲突（也称为hash碰撞），可以通过链表来解决。

特点：
Hash索引只能用于对等比较（=、in），不支持范围查询（betwwn、>、<、…）
无法利用索引完成排序操作
查询效率高，通常只需要一次检索就可以了，效率通常要高于 B+Tree 索引
存储引擎支持：

• Memory
• InnoDB: 具有自适应hash功能，hash索引是存储引擎根据 B+Tree 索引在指定条件下自动构建的

索引类型

1.普通索引
2.唯一索引
3.主键索引
4.全文索引
5.组合索引

索引存储形式

在InnoDB存储引擎中，根据索引的存储形式又可以分为聚集索引、二级索引
聚集索引：将数据存储与索引放一块，索引结构的叶子节点保存了行数据。必须有，而且只能有一个
二级索引：也叫非聚集索引，将数据与索引分开存储，索引结构的叶子节点关联的是对应的主键。可以存在多个

SELECT * FROM account WHERE name='fan'通过二级索引搜索，流程如下：

先通过name索引查找到对应行id，再通过行id查聚集索引

聚集索引选取规则

1. 如果存在主键，主键索引就是聚集索引
2. 如果不存在主键，将使用第一个唯一(UNIQUE)索引作为聚集索引
3. 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

索引语法

创建表的同时创建索引：

CREATE TABLE table_name[col_name data type]
[unique|fulltext][index|key][index_name](col_name[length])[asc|desc]

1.unique|fulltext为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引
2.index和key为同义词，两者作用相同，用来指定创建索引
3.col_name为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中该定义的多个列中选择
4.index_name指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，默认col_name为索引值
5.length为可选参数，表示索引的长度，只有字符串类型的字段才能指定索引长度
6.asc或desc指定升序或降序的索引值存储

删除索引：

DROP INDEX [indexName] ON tableName　　　　

查看索引：

SHOW INDEX FROM tableName

普通索引

是最基本的索引，它没有任何限制。它有以下几种创建方式：

• 直接创建索引

CREATE INDEX index_name ON table(column(length))

• 修改表结构的方式创建索引

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

• 创建表的时候同时创建索引

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
    PRIMARY KEY (`id`), -- 主键索引
    INDEX index_name (title(length)) -- 普通索引
)

唯一索引

当给某个字段加了唯一约束，自动为这个字段创建唯一索引
与前面的普通索引类似，不同的就是：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。它有以下几种创建方式：

• 创建唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX indexName ON tableName(columnName)

案例：

CREATE UNIQUE INDEX ix_UserName ON user_info(UserName)

• 修改表结构

ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE indexName(columnName)

• 创建表的时候直接指定

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
    UNIQUE indexName (title)
);

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：

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) NOT NULL ,
    PRIMARY KEY (`id`)
);

组合索引

指多个字段上创建的索引，只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段，索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合

ALTER TABLE `table` ADD INDEX name_city_age (name,city,age); 

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。值得一提的是，在数据量较大时候，现将数据放入一个没有全局索引的表中，然后再用CREATE index创建fulltext索引，要比先为一张表建立fulltext然后再将数据写入的速度快很多。

• 创建表的适合添加全文索引

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
    PRIMARY KEY (`id`),
    FULLTEXT (content)
);

• 修改表结构添加全文索引

ALTER TABLE article ADD FULLTEXT index_content(content)

• 直接创建索引

CREATE FULLTEXT INDEX index_content ON article(content)

• 全文索引查询
  使用MATCH()和AGAINST()来执行全文搜索。以下是一个搜索包含单词"article"和"SQL"的例子：

-- 匹配任意一个关键词  
SELECT * FROM articles  
WHERE MATCH(title, body) AGAINST('article');  

-- 匹配所有关键词  
SELECT * FROM articles  
WHERE MATCH(title, body) AGAINST('article SQL' IN BOOLEAN MODE);  

使用布尔模式:
在布尔模式下，你可以使用更复杂的搜索条件，例如，使用+和-符号来强制要求包含或排除某些词：

SELECT * FROM articles  
WHERE MATCH(title, body) AGAINST('+article -advanced' IN BOOLEAN MODE); 

注意：默认情况下，MySQL对全文索引的最小词长度为4个字符，也就是说，短于4个字符的词将不会被索引。可以通过配置ft_min_word_len系统变量修改此设置。

前缀索引

当字段类型为字符串（varchar、text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一部分前缀建立索引，这样可以大大节约索引空间，提高检索效率

CREATE UNIQUE INDEX indexName ON tableName(columnName(length))

length表示前缀长度

其他

技巧和注意事项

2.使用短索引
对串列进行索引，如果可能应该指定一个前缀长度。例如，如果有一个char(255)的列，如果在前10个或20个字符内，多数值是惟一的，那么就不要对整个列进行索引。短索引不仅可以提高查询速度而且可以节省磁盘空间和I/O操作。
3.索引列排序
查询只使用一个索引，因此如果where子句中已经使用了索引的话，那么order by中的列是不会使用索引的。因此数据库默认排序可以符合要求的情况下不要使用排序操作；尽量不要包含多个列的排序，如果需要最好给这些列创建复合索引。
4.like语句操作
一般情况下不推荐使用like操作，如果非使用不可，如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like “aaa%”可以使用索引。
5.不要在列上进行运算
这将导致索引失效而进行全表扫描，例如SELECT * FROM table_name WHERE YEAR(column_name)<2017
6.不使用not in和<>操作

哪些字段应该创建索引

主键（自动创建唯一索引）
频繁作为查询条件的字段
用于关联表的字段
排序字段
查询中统计或分组的字段