高级篇(day07)-MySQL索引的创建与设计原则

MySQL索引的创建与设计原则

1、MySQL索引分类

MySQL的索引包括普通索引、唯一性索引、全文索引、单列索引、多列索引和空间索引等。

• 从功能逻辑上说，索引主要有 4 种，分别是普通索引、唯一索引、主键索引、全文索引。
• 按照物理实现方式，索引可以分为 2 种：聚簇索引和非聚簇索引。
• 按照作用字段个数进行划分，分成单列索引和联合索引。

1、普通索引

在创建普通索引时，不附加任何限制条件，只是用于提高查询效率。这类索引可以创建在任何数据类型中，其值 是否唯一和非空，要由字段本身的完整性约束条件决定。建立索引以后，可以通过索引进行查询。例如，在表 student的字段name上建立一个普通索引，查询记录时就可以根据该索引进行查询。

2、唯一性索引：

使用UNIQUE参数可以设置索引为唯一性索引，即在给表中字段创建了唯一性约束时会自动帮我们创建唯一性索引，在创建唯一性索引时，限制该索引的值必须是唯一的，但允许有空值。在一张数据表里可以有多个唯一索引。

例如，在表student的字段email中创建唯一性索引， 那么字段email的值就必须是唯一的。 通过唯一性索引, 可以更快速地确定某条记录。

3、主键索引：

主键索引就是一种特殊的唯一性索引， 在唯一索引的基础 上增加了不为空的约束，也就是NOT NULL+UNIQUE， 一 张表里最多只有一个主键索引。设定为主键后数据库会自动建立主键索引，innodb为聚簇索引

Why?这是由主键索引的物理实现市式决定的， 因为数据存储在文件中只能按照一种顺序进行存储。

4、单列索引

在表中的单个字段上创建索引。单列索引只根据该字段进行索引。单列索引可以是普通索引，也可以是唯一性索 引，还可以是全文索引。只要保证该索引只对应一个字段即可。一个表可以有多个单列索引

5、多列(组合、联合)索引

多列索引是在表的多个字段组合上【一个用户信息可以通过身份证号、银行卡号判定】创建一个索引。该索引指向创建时对应的多个字段，可以通过这几个字段进行 育询，但是只有查询条件中使用了这些字段中的第一个字段时才会被使用。

例如，在表中的字段id，name和 gender上建立一个多列索引idx_id，name_gender，只有在查询条件中使用了字段id时该索引才会被使用。使用 组合索引时道循最左前缀集合。

6、Full-text全文索引：

全文索引(也称全文检索)是目前搜索引擊使用的一种关键技术。它能够利用[分词技术]等多种算法智能分析出文本文字中关键词的频率和重要性，然后按照一定的算法规则智能地筛选出我们想要的搜索结果。全文索引非常适合大型数据集，对于小的数据集，它的用处比较小。

使用参数FULLTEXT可以设置索引为全文素引。在定义索引的列上支持值的全文查找,允许在这些索引列中插入重复值和空值。全文索引只能创建在CHAR、VARCHAR 或TEXT类型及其系列类型的字段上，查询数据量较大的字符串类型的字段时，使用全文索引可以提高询速度。例如，表student的字段information是TEXT类型，该字段包含了很多文字信息。在字段information上建立全文索引后， 可以提高查询字段information的速度。

全文索引典型的有两种类型：自然语言的全文索引和布尔全文索引。

自然语言搜索引学将计算每一个文档对象和查询的相关度。这里，相关度是基于匹配的关键词的个数，以及关键词在文档中出现的次数。在整个索引中出现次数越少的词语，匹配时的相关度就越高。相反，非常常见的单词将不会被搜索，如果一个词语的在超过50%的记录中都出现了，那么自然语言的搜索将不会搜索这类词语。

MySQL数据库从3.23版开始支持全文索引，但MySQL5.6.4以前只有Myisam支持，5.6.4版本以后 innodb才支持，但是官方版本不支持中文分词，需要第三方分词插件。在5.7.6版本， MySQL内置了ngram全文解析器，用来支持亚洲语种的分词。测试或使用全文素索引时，要先看一下自己的MySQL版本.存储引擎和数据类型是否支持全文索引。

随着大数据时代的到来，关系型数据库应对全文索引的需求已力不从心，逐渐被solr、ElasticSearch 等专门的搜索引擎所替代。

7、空间索引

使用参數SPATIAL可以设置索引为空间索引。空间索引只能建立在空间数据类型上,这样可以提高系统获取空间 数据的效率。MySQL中的空间数据类型包括 GEOMETRY、POINT、LINESTRING 和POLYGON等。目前只有MyISAM 存储引擎支持空间检索，而且索引的字段不能为空值。对于初学者来说，这类索引很少会用到。

8、小结：不同的存储引擎支持的索引类型也不一样

• InnoDB：支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
• MyISAM： 支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
• Memory：支持 B-tree、Hash 等 索引，不支持 Full-text 索引；
• NDB：支持 Hash 索引，不支持 B-tree、Full-text 等索引；
• Archive：不支 持 B-tree、Hash、Full-text 等索引；

建议：一张表建的索引最好不要超过5个！

2、创建索引

MySQL支持多种方法在单个或多个列上创建索引：有以下几种方法

• 在创建表的定义语句 CREATE TABLE 中指定索引列，
• 使用ALTER TABLE 语句在存在的表上创建索引
• 或者使用CREATE INDEX 语句在已存在的表上添加索引。

2.1、创建表的时候创建索引

隐式的创建索引

CREATE TABLE dept(
    dept_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, #创建了一个主键索引dept_id
    dept_name VARCHAR(20)
);
CREATE TABLE emp(
    emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, #创建了一个主键索引emp_id
    emp_name VARCHAR(20) UNIQUE, #创建了一个唯一性索引emp_name
    dept_id INT,
    CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id) #创建了一个普通外键索引
);
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如上，这就是属于隐式的方式创建索引，在声明有主键约束、唯一性约束、外键约束的字段上，会自动的添加相关的索引

显式的创建索引

如果显式的在创建表时创建索引的话，基本语法格式如下：

CREATE TABLE table_name [col_name data_type]
[UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name [length]) [ASC | DESC]
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• UNIQUE、FULLTEXT 和 SPATIAL 为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引和空间索引；
• INDEX 与 KEY 为同义词，两者的作用相同，用来指定创建索引；
• index_name 指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，那么MySQL默认col_name为索引名；
• col_name 为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中定义的多个列中选择；
• 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；
• ASC 或 DESC 指定升序或者降序的索引值存储。

1.创建普通索引

在book表中的year_publication字段上建立普通索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE book(
    book_id INT ,
    book_name VARCHAR(100),
    authors VARCHAR(100),
    info VARCHAR(100) ,
    comment VARCHAR(100),
    year_publication YEAR,
    INDEX(year_publication) #声明索引，可以使用key，效果一样
);
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通过命令查看索引：

#方式1：show create table book\G;
#方式2：show index from book;
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创建了该索引字段后，就可以使用该字段作为where选择条件去搜索记录，就能很大提升效率。

2.创建唯一索引

显示的方式创建，举例：

CREATE TABLE test1(
    id INT NOT NULL,
    name varchar(30) NOT NULL,
    UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)#给id字段创建唯一性索引，命名为uk_idx_id
);
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该语句执行完毕之后，使用SHOW CREATE TABLE查看表结构：

SHOW INDEX FROM test1 \G;
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3、主键索引

设定为主键后数据库会自动建立索引，innodb为聚簇索引，语法：只能通过定义主键约束的方式进行

随表一起建索引：

CREATE TABLE student (
    id INT(10) UNSIGNED AUTO_INCREMENT ,
    student_no VARCHAR(200),
    student_name VARCHAR(200),
    PRIMARY KEY(id)#建立主键索引
);
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删除主键索引：

ALTER TABLE student drop PRIMARY KEY ;
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修改主键索引：必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索

4、创建单列索引

举例：

CREATE TABLE test2(
    id INT NOT NULL,
    name CHAR(50) NULL,
    INDEX single_idx_name(name(20))
);
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该语句执行完毕之后，使用SHOW CREATE TABLE查看表结构：

SHOW INDEX FROM test2 \G;
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5、创建组合索引

举例：创建表test3，在表中的id、name和age字段上建立组合索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test3(
    id INT(11) NOT NULL,
    name CHAR(30) NOT NULL,
    age INT(11) NOT NULL,
    info VARCHAR(255),
    INDEX multi_idx(id,name,age)
);
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6、创建全文索引

举例1：创建表test4，在表中的info字段上建立全文索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test4(
    id INT NOT NULL,
    name CHAR(30) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    info VARCHAR(255),
    FULLTEXT INDEX futxt_idx_info(info)
) ENGINE=MyISAM;
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在MySQL5.7及之后版本中可以不指定最后的ENGINE了，因为在此版本中InnoDB支持全文索引。

举例2：创建了一个给title和body字段添加全文索引的表。

CREATE TABLE articles (
    id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    title VARCHAR (200),
    body TEXT,
    FULLTEXT index (title, body)
) ENGINE = INNODB ;
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7、创建空间索引

空间索引创建中，要求空间类型的字段必须为非空 。 举例：创建表test5，在空间类型为GEOMETRY的字段上创建空间索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test5(
    geo GEOMETRY NOT NULL,
    SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo)
) ENGINE=MyISAM;
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2.2、在已经存在的表上创建索引

在已经存在的表中创建索引可以使用ALTER TABLE语句或者CREATE INDEX语句。

1、使用ALTER TABLE语句创建索引， ALTER TABLE语句创建索引的基本语法如下：

ALTER TABLE table_name ADD [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY]
[index_name] (col_name[length],...) [ASC | DESC]
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2、使用CREATE INDEX创建索引 ，CREATE INDEX语句可以在已经存在的表上添加索引，在MySQL中， CREATE INDEX被映射到一个ALTER TABLE语句上，基本语法结构为：

CREATE [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] INDEX index_name
ON table_name (col_name[length],...) [ASC | DESC]
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3、删除索引

1、使用ALTER TABLE删除索引 ALTER TABLE删除索引的基本语法格式如下：

ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;
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例子：

/* 1、该语句添加一个主键，这意味着索引值必须是唯一的，并且不能为NULL */
ALTER TABLE tabName ADD PRIMARY KEY(column_list);

/* 2、该语句创建索引的键值必须是唯一的(除了NULL之外，NULL可能会出现多次) */
ALTER TABLE tabName ADD UNIQUE indexName(column_list);

/* 3、该语句创建普通索引，索引值可以出现多次 */
ALTER TABLE tabName ADD INDEX indexName(column_list);

/* 4、该语句指定了索引为FULLTEXT，用于全文检索 */
ALTER TABLE tabName ADD FULLTEXT indexName(column_list);
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提示：添加AUTO_INCREMENT约束字段的唯一索引不能被删除

2、使用DROP INDEX语句删除索引 DROP INDEX删除索引的基本语法格式如下：

DROP INDEX [index_name] ON table_name;
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提示：删除表中的列时，如果要删除的列为索引的组成部分，则该列也会从索引中删除。如果组成索引的所有列都被删除，则整个索引将被删除。

4、查看索引

SHOW INDEX FROM tablename\G; #以表形式查看
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example:

5、索引的设计原则

为了使索引的使用效率更高，在创建索引时，必须考虑在哪些字段上创建索引和创建什么类型的索引。索引设计不合理或者缺少索引都会对数据库和应用程序的性能造成障碍。高效的索引对于获得良好的性能非常重要。设计索引时，应该考虑相应准则。

5.1、哪些情况需要建索引

1、字段的数值有唯一性的限制

索引本身可以起到约束的作用，比如唯一索引、主键索引都是可以起到唯一性约束的，因此在我们的数据表中， 如果某个字段足唯一性的，就可以直接创建唯一性索引， 或者主键索引。这样可以更快速地通过该索引来确定某条记录。

例如，学生表中学号是具有唯一性的字段，为该字段建立唯一性索引可以很快确定某个学生的信息，如果使用姓名的话，可能存在同名现象，从而降低查询速度。

业务上具有唯一特性的字段，即使是组合字段，也必须建成唯一索引。(来源: Alibaba)

说明：不要以为唯一索引影响了insert速度，这个速度损耗可以忽略，但提高查找速度是明显的。

2、频繁作为查询条件的字段应该创建索引

某个字段在SELECT语句的 WHERE 条件中经常被使用到，那么就需要给这个字段创建索引了。尤其是在数据量大的情况下，创建普通索引就可以大幅提升数据查询的效率。

比如student_info数据表（含100万条数据），假设我们想要查询 student_id = 123110 的用户信息。

• 为该字段加上索引和不加索引最终返回结果的执行时间是天差地别。

3、经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列

索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用 GROUP BY 对数据进行分组查询，或者 使用 ORDER BY 对数据进行排序的时候，就需要 对分组或者排序的字段进行索引。如果待排序的列有多个，那么可以在这些列上建立组合索引【注意索引字段的先后顺序】。

4、UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列

对数据按照某个条件进行查询后再进行 UPDATE 或 DELETE 的操作，如果对 WHERE 字段创建了索引，就能大幅提升效率。原理是因为我们需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或 删除。如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是因为非索引字段更新不需要对索引进行维护。

5、DISTINCT 字段需要创建索引

有时候我们需要对某个字段进行去重，使用 DISTINCT，那么对这个字段创建索引，也会提升查询效率。

比如，我们想要查询课程表中不同的 student_id 都有哪些，如果我们没有对 student_id 创建索引，执行 SQL 语句：

SELECT DISTINCT(student_id) FROM `student_info`;
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运行结果（600637 条记录，运行时间 0.683s ）：

如果我们对 student_id 创建索引，再执行 SQL 语句：

SELECT DISTINCT(student_id) FROM `student_info`;
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运行结果（600637 条记录，运行时间 0.010s ）：

你能看到 SQL 查询效率有了提升，同时显示出来的 student_id 还是按照 递增的顺序 进行展示的。这是因 为索引会对数据按照某种顺序进行排序，所以在去重的时候也会快很多。

6、多表 JOIN 连接操作时，创建索引注意事项

首先，连接表的数量尽量不要超过 3 张 ，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增 长会非常快，严重影响查询的效率。

其次，对 WHERE 条件创建索引，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下，没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。

最后，对用于连接的字段(即与其他表关联的字段)创建索引，并且该字段在多张表中的类型必须一致。比如 course_id 在 student_info 表和 course 表中都为 int(11) 类型，而不能一个为 int 另一个为 varchar 类型。

举个例子，如果我们只对 student_id 创建索引，执行 SQL 语句：

SELECT course_id, name, student_info.student_id, course_name
FROM student_info JOIN course
ON student_info.course_id = course.course_id
WHERE name = '462eed7ac6e791292a79';
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运行结果（1 条数据，运行时间 0.189s ）：

这里我们对 name 创建索引，再执行上面的 SQL 语句，运行时间为 0.002s 。

7、使用列的类型小的创建索引

8、使用字符串前缀创建索引

创建一张商户表，因为地址字段比较长，在地址字段上建立前缀索引

create table shop(address varchar(120) not null);
alter table shop add index(address(12));
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问题是，截取多少呢？截取得多了，达不到节省索引存储空间的目的；截取得少了，重复内容太多，字 段的散列度(选择性)会降低。怎么计算不同的长度的选择性呢？ 先看一下字段在全部数据中的选择度：

select count(distinct address) / count(*) from shop;
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通过不同长度去计算，与全表的选择性对比：

公式：

count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)
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例如：

select count(distinct left(address,10)) / count(*) as sub10, -- 截取前10个字符的选择度
count(distinct left(address,15)) / count(*) as sub11, -- 截取前15个字符的选择度
count(distinct left(address,20)) / count(*) as sub12, -- 截取前20个字符的选择度
count(distinct left(address,25)) / count(*) as sub13 -- 截取前25个字符的选择度
from shop;
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引申另一个问题：索引列前缀对排序的影响

拓展：Alibaba《Java开发手册》

【强制】在 varchar 字段上建立索引时，必须指定索引长度，没必要对全字段建立索引，根据实际文本区分度决定索引长度。

说明：索引的长度与区分度是一对矛盾体，一般对字符串类型数据，长度为 20 的索引，区分度会 高达 90% 以上 ，可以使用 count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)的区分度来确定。

9、区分度高(散列性高)的列适合作为索引

10、使用最频繁的列放到联合索引的左侧

这样也可以较少的建立一些索引。同时，由于"最左前缀原则"，可以增加联合索引的使用率。

11、在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

5.2、限制索引的数目

在实际工作中，我们也需要注意平衡，索引的数目不是越多越好。我们需要限制每张表上的索引数量，建议单张 表索引数量不超过6个。原因:

• 每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多,需要的磁盘空间就越大。
• 索引会影响INSERT、DELETE. UPDATE等语句的性能，因为表中的数据更改的同时，索引也会进行调整和更 新，会造成负担。
• 优化器在选择如何优化查询时，会根据统-信息,对每一个可以用到的索引来进行评估，以生成出一个最好的 执行计划，如果同时有很多个索引|都可以用于查询，会增加MySQL优化器生成执行计划时间，降低查询性能。

5.3、哪些情况不适合创建索引

1、在where中使用不到的字段，不要设置索引

WHERE条件(包括GROUP BY、ORDER BY)里用不到的字段不需要创建索引，索引的价值是快速定位，如果起不到定位的字段通常是不需要创建索引的。举个例子:

SELECT course_ id, student id, create_time
FROM student_ info
WHERE student.id = 41251;
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因为我们是按照student_id 来进行检索的，所以不需要对其他字段创建索引，即使这些字段出现在SELECT字段中。

2、数据量小的表最好不要使用索引

在数据表中的数据行数比较少的情况下，比如不到 1000 行，是不需要创建索引的。

3、有大量重复数据的列上不要建立索引

举例1：要在 100 万行数据中查找其中的 50 万行（比如性别为男的数据），一旦创建了索引，你需要先访问 50 万次索引，然后再访问 50 万次数据表，这样加起来的开销比不使用索引可能还要大。

4、避免对经常更新的表创建过多的索引

频繁更新的字段不适合创建索引

5、不建议用无序的值作为索引

例如身份证、UUID(在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成页分裂)、MD5、HASH、无序长字 符串等。

6、删除不再使用或者很少使用的索引

7、不要定义冗余或重复的索引

① 冗余索引 举例：建表语句如下

CREATE TABLE person_info(
    id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    birthday DATE NOT NULL,
    phone_number CHAR(11) NOT NULL,
    country varchar(100) NOT NULL,
    PRIMARY KEY (id),
    KEY idx_name_birthday_phone_number (name(10), birthday, phone_number),
    KEY idx_name (name(10))
);
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我们知道，通过 idx_name_birthday_phone_number 索引就可以对 name 列进行快速搜索，再创建一个专门针对 name 列的索引就算是一个 冗余索引，维护这个索引只会增加维护的成本，并不会对搜索有什么好处。

② 重复索引 另一种情况，我们可能会对某个列重复建立索引 ，比方说这样：

CREATE TABLE repeat_index_demo (
    col1 INT PRIMARY KEY,
    col2 INT,
    UNIQUE uk_idx_c1 (col1),
    INDEX idx_c1 (col1)
)
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我们看到，col1 既是主键、又给它定义为一个唯一索引，还给它定义了一个普通索引，可是主键本身就会生成聚簇索引，所以定义的唯一索引和普通索引是重复的，这种情况要避免。