MySQL数据库之索引的运用

大孜然的搬运工
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一、MySQL索引简介

1.1 索引的概述

  • 索引是一一个排序的列表，在这个列表中存储着索引的值和包含这个值的数据所在行的物理地址(类似于c语言的链表通过指针指向数据记录的内存地址)
  • 使用索引后可以不用扫描全表来定位某行的数据，而是先通过索引表找到该行数据对应的物理地址然后访问相应的数据，因此能加快数据库的查询速度。
  • 索引就好比是一本书的目录，可以根据目录中的页码快速找到所需的内容。
  • 索引是表中一列或者若干列值排序的方法。
  • 建立索引的目的是加快对表中记录的查找或排序。

1.2 索引的作用

  • 设置索引的作用

    • 设置了合适的索引之后，数据库利用各种快速定位技术，能够大大加快查询速度，这是创建所有的最主要的原因。
    • 当表很大或查询涉及到多个表时，使用索引可以成千上万倍地提高查询速度。
    • 可以降低数据库的I/O成本，并且索引还可以降低数据库的排序成本。
    • 通过创建唯一性索引，可以保证数据表中每一行数据的唯一性。
    • 可以加快表与表之间的连接。
    • 在使用分组和排序时，可大大减少分组和排序的时间。

  • 设置索引的副作用：

    • 索引需要占用额外的磁盘空间。
      • 对于 MyISAM 引擎而言，索引文件和数据文件是分离的，索引文件用于保存数据记录的地址。而 InnoDB 引擎的表数据文件本身就是索引文件。
    • 在插入和修改数据时要花费更多的时间，因为索引也要随之变动。

1.3 创建索引的原则依据

索引虽可以提升数据库查询的速度，但并不是任何情况下都适合创建索引。因为索引本身会消耗系统资源，在有索引的情况下，数据库会先进行索引查询，然后定位到具体的数据行，如果索引使用不当，反而会增加数据库的负担。

  • 表的主键、外键必须有索引。因为主键具有唯一一性，外键关联的是主表的主键，查询时可以快速定位。
  • 记录数超过300行的表应该有索引。如果没有索引，每次查询都需要把表遍历一遍，会严重影响数据库的性能。
  • 经常与其他表进行连接的表，在连接字段上应该建立索引。
  • 唯一性太差的字段不适合建立索引。
  • 更新太频繁的字段不适合创建索引。
  • 经常出现在where [条件表达式] 中的字段，特别是大表的字段，应该建立索引。
  • 在经常进行group by（分组）、order by（排序）的字段上建立索引。
  • 索引应该建在选择性高的字段上。
  • 索引应该建立在小字段上，对于大的文本字段甚至超长字段，不要建立索引。

二、索引的分类与创建

2.1 索引的类型

  • 普通索引：最基本的索引类型，没有唯一性之类的限制。
  • 唯一索引：与普通索引类似，但区别是唯一索引列的每个值都唯一，唯一索引允许有空值（注意和主键不同），如果是用组合索引创建，则列值（字段值）的组合必须唯一，添加唯一键将自动创建唯一索引。
  • 主键索引：是一种特殊的唯一索引，必须指定为"primary key"，一个表只能有一个主键，不允许有空值，添加主键将自动创建主键索引。
  • 组合索引（单列索引与多列索引）：可以是单列上创建的索引，也可以是在多列上创建的索引。需要满足最左原则，因为select语句的where条件是依次从左往右执行的，所以在使用select语句查询时where条件使用的字段顺序必须和组合索引中的排序一致，否则索引将不会生效。
  • 全文索引(FULLTEXT)：适合在进行模糊查询的时候使用，可用于在一篇文章中检索文本信息。在MySQL5.6版本以前全文索引仅可用于MyISAM引擎，在5.6版本之后innodb 引擎也支持全文索引。全文索引可以在CHAR、VARCHAR或者TEXT类型的列上创建。

2.2 创建普通索引

① 在已存在的表创建

方法一：直接创建索引

create index <索引名> on <表名> (字段(索引长度))；
# 在已存在的表中创建普通索引

image.png

image.png

image.png 方法二： 修改表结构的方式创建索引

alter table 表 add index <索引名> (字段)；
# 修改已存在表的表结构，添加索引到表中

image.png

② 创建表时创建索引

create table <表名> (字段 数据类型,...,index <索引名> (字段))；
# 创建新表时，设置各字段结束后，设置索引并指定索引在什么字段上

image.png

2.2 查看表中的索引

① 通过表结构查看索引

show create table <表名>;
#通过表结构查看索引

image.png

② 查看索引详细信息

show index from <表名>;
show keys from <表名>;
#直接查看表中的所有索引，索引的详细信息将以表的形式显示

2.3 删除索引

① 删除表中索引

drop index <索引名> on <表名>;

image.png

② 表结构中删除索引

alter table <表名> index <索引名>;

image.png

2.4 创建唯一索引（三种方式）（一个表可以有多个唯一索引，不允许为null但允许为空值）

① 直接创建唯一索引

create unique index <索引名> on 表名(列名);
# 在已有表中已有字段中创建唯一索引

image.png 唯一索引内的值允许有空值，但是每个值都要具有唯一性，唯一性较差的字段，不建议创建唯一索引，容易造成创建失败或者创建后重复数据无法写入的情况。

② 修改表方式创建

alter table <表名> add unique <索引名> (列名)
# 更改表结构的方式进行添加唯一索引

image.png

③ 创建表时指定唯一索引

create table <表名> (字段1 数据类型,字段2 数据类型,...,unique 索引名 (列名));
# 创建表，创建所有字段后，在尾部添加唯一索引名称并指定字段

image.png

2.5 创建主键索引（一个表只能有一个主键，不允许为null也不能为空值）

① 创建表方式指定

create table <表名> (字段1 数据类型,字段2 数据类型,...,primary key(列名));
# 创建表，创建所有字段后，在尾部添加主键索引名称并指定字段

image.png

② 修改表方式创建

create table <表名> (字段1 数据类型 primary key,字段2 数据类型2,...,字段n 数据类型n);
#指定表添加主键

image.png

③ 创建表添加主键索引

alter table <表名> add primary key(字段);
# 修改表的结构，添加主键索引指定索引的字段

image.png

2.6 删除主键索引

alter table <表名> drop primary key;
#由于主键索引只有一个，所以直接删除主键即删除主键索引

image.png

三、组合索引

3.1 组合索引的创建依据与格式

示例：

1.正确示例
select * from <表名> where <字段1>=xxx and <字段2>=xxx and <字段3>=xxx;
# 使用where条件语句查询内容，是按照从左往右顺序进行查询
alter table <表名> add index xxx_index (<字段1>,<字段2>,<字段3>);
# 我们创建组合索引时，需要依据where的条件语句中添加字段的顺序，进行创建

2.错误示例
select * from <表名> where <字段1>=xxx and <字段2>=xxx;
alter table <表名> add index xxx_index (<字段1>,<字段2>,<字段3>);
#上方组合索引虽然包含了所有条件语句的顺序，但是条件语句中并没有使用<字段3>这列字段的查询，所以组合索引不会生效

select * from <表名> where <字段1>=xxx and <字段2>=xxx and <字段3>=xxx;
alter table <表名> add index xxx_index (<字段1>,<字段2>);
#上方组合索引虽然包含了2种字段的查询信息，但是条件语句多了<字段3>这列字段的查询，组合索引并不会生效

select * from <表名> where <字段2>=xxx and <字段1>=xxx and <字段3>=xxx;
alter table <表名> add index xxx_index (<字段1>,<字段2>,<字段3>);
#上方组合索引，虽然符合条件语句查找的三个字段信息，但是where条件语句的三个字段顺序与组合索引创建索引的字段顺序不一致，查询时并不会启用该组合索引

无论是单列索引，或者多列索引，如果创建的组合索引字段的顺序，与select的where条件语句中字段顺序不一致或者不完整，组合索引的作用均不能生效，无法做到提升查询速度的作用

3.2 组合唯一索引的创建示例

image.png

image.png

组合索引中唯一组合索引(多列组合的值不能重复，其中某个单列是可以重复的)

四、全文索引

4.1 如何创建全文索引

① 直接创建全文索引

create fulltext index <索引名> on 表名 (列名);

image.png

② 修改表的方式创建

alter table <表名> add fulltext <索引名> (<列名>);

image.png

③ 创建表的时候指定索引

create table <表名> (<字段1> 数据类型1,<字段2> 数据类型2,<字段3> 数据类型3,fulltext <索引名> (<指定字段>));

image.png

4.2 使用全文索引查询（只适用于char、varchar、test等字符类型字段）

select * from <表名> where match(列名) against('查询内容');
#全文索引主要用于模糊查询，使用where条件表达式进行匹配字段以及查询内容，而不是具体的数据内容

image.png

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五、索引各字段信息内容

5.1 查看索引命令总结

show create table <表名>;
#通过表结构查看索引

show index from <表名>;
show keys from <表名>;
#以上两条命令都是直接查看表中的所有索引，索引的详细信息将以表的形式显示

image.png

5.2 explain语句（如何优化查询速度）

通过 explain 来分析和优化，explain 显示了 MySQL 如何使用索引来处理 select 语句以及连接表。可以选择更好的索引和写出更优化的查询语句，下面先介绍一下explain 的相关参数：

  •  possible_keys：显示可能应用在这张表中的索引。

  •  key： 实际使用的索引。如果为 NULL，则没有使用索引。

  •  key_len：使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好。

  •  ref：显示索引的哪一列被使用了，如果可能，则是一个常数。

  •  Extra：关于 MySQL 如何解析查询的额外信息。

image.png

总结：我们对于数据库的调优操作，explain语句是常用的操作之一，使用explain语句分析select语句，确认是否实际使用到了索引，如果没有索引则给相关字段添加索引。

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