MySQL 第十六章索引（index）

十六、索引（index）

16.1 什么是索引

索引是在数据库表的字段上添加的，是为了提高查询效率存在的一种机制。
一张表的一个字段可以添加一个索引，多个字段联合起来也可以添加索引。
索引相当于一本书的目录，是为了缩小扫描范围而存在的一种机制。

示例，对于一本字典来说，查找某个汉字有两种方式：

第一种方式：一页一页挨着查找，直到找到为止，这种查找方式属于全字典扫描
第二种方式：先通过目录（索引）去定位一个大概的位置，然后直接定位到这个位置做局域性扫描，缩小扫描的范围快速查找。这种查找方式属于通过索引检索，效率更高。

即，MySQL在查询方面主要就是两种方式：

全表扫描
根据索引检索

注意：在实际中，汉语字典前面的目录是排序的，按照a b c d e f…排序，为什么排序呢？因为只有排序了才会有区间查找这一说！

在mysql数据库当中索引也是需要排序的，并且这个索引的排序和TreeSet数据结构相同。TreeSet（TreeMap）底层是一个自平衡的二叉树！

在mysql当中索引是一个B-Tree数据结构。

遵循左小右大原则存放。采用中序遍历方式遍历取数据。

对于下面这张表，

mysql> use bjpowernode;
Database changed

mysql> select * from emp;
+-------+--------+-----------+------+------------+---------+---------+--------+
| EMPNO | ENAME  | JOB       | MGR  | HIREDATE   | SAL     | COMM    | DEPTNO |
+-------+--------+-----------+------+------------+---------+---------+--------+
|  7369 | SMITH  | CLERK     | 7902 | 1980-12-17 |  800.00 |    NULL |     20 |
|  7499 | ALLEN  | SALESMAN  | 7698 | 1981-02-20 | 1600.00 |  300.00 |     30 |
|  7521 | WARD   | SALESMAN  | 7698 | 1981-02-22 | 1250.00 |  500.00 |     30 |
|  7566 | JONES  | MANAGER   | 7839 | 1981-04-02 | 2975.00 |    NULL |     20 |
|  7654 | MARTIN | SALESMAN  | 7698 | 1981-09-28 | 1250.00 | 1400.00 |     30 |
|  7698 | BLAKE  | MANAGER   | 7839 | 1981-05-01 | 2850.00 |    NULL |     30 |
|  7782 | CLARK  | MANAGER   | 7839 | 1981-06-09 | 2450.00 |    NULL |     10 |
|  7788 | SCOTT  | ANALYST   | 7566 | 1987-04-19 | 3000.00 |    NULL |     20 |
|  7839 | KING   | PRESIDENT | NULL | 1981-11-17 | 5000.00 |    NULL |     10 |
|  7844 | TURNER | SALESMAN  | 7698 | 1981-09-08 | 1500.00 |    0.00 |     30 |
|  7876 | ADAMS  | CLERK     | 7788 | 1987-05-23 | 1100.00 |    NULL |     20 |
|  7900 | JAMES  | CLERK     | 7698 | 1981-12-03 |  950.00 |    NULL |     30 |
|  7902 | FORD   | ANALYST   | 7566 | 1981-12-03 | 3000.00 |    NULL |     20 |
|  7934 | MILLER | CLERK     | 7782 | 1982-01-23 | 1300.00 |    NULL |     10 |
+-------+--------+-----------+------+------------+---------+---------+--------+
14 rows in set (0.00 sec)

执行，

mysql> select * from emp where ename = 'clark';
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
| EMPNO | ENAME | JOB     | MGR  | HIREDATE   | SAL     | COMM | DEPTNO |
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
|  7782 | CLARK | MANAGER | 7839 | 1981-06-09 | 2450.00 | NULL |     10 |
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
1 row in set (0.00 sec)

这条SQL语句会从 ename字段上扫描，如果ename字段上没有添加索引（目录），或者说没有为ename字段创建索引，MySQL会进行全扫描，会将ename字段上的每一个值都比对一遍。效率比较低。

16.2 索引的实现原理

假设有一张用户表：t_user

id(PK)					name			每一行记录在硬盘上都有物理存储编号
-------------------------------------------------------------------------
100						zhangsan			0x1111
120						lisi				0x2222
99						wangwu				0x8888
88						zhaoliu				0x9999
101						jack				0x6666
55						lucy				0x5555
130						tom					0x7777

几个知识点：

在任何数据库中，主键上都会自动添加索引对象，id字段上自动有索引，因为id是PK（主键约束）。
另外在mysql中，一个字段上如果有unique（唯一性约束）约束的话，也会自动创建索引对象。
在任何数据库当中，任何一张表的任何一条记录在硬盘存储上都有一个硬盘的物理存储编号。
在mysql中，索引是一个单独的对象，不同的存储引擎以不同的形式存在：
- 在MyISAM存储引擎中，索引存储在一个.MYI文件中
- 在InnoDB存储引擎中，索引存储在一个逻辑名称叫做tablespace的当中
- 在MEMORY存储引擎当中索引被存储在内存当中
不管索引存储在哪里，索引在mysql当中都是以一个（自平衡二叉树：B-Tree）的形式存在

在什么条件下，我们会考虑给字段添加索引？

数据量庞大（到底有多么庞大算庞大，需要测试，因为每一个硬件环境不同）
该字段经常出现在 where后面，以条件的形式存在，也就是说这个字段经常被扫描
该字段很少的进行DML（insert、delete、update）操作。因为DML后，索引需要重新排序。

建议不要随意添加索引，因为索引也是需要维护的，太多的话反而会降低系统的性能。
建议通过主键查询，建议通过unique约束的字段进行查询，效率是比较高的。

16.3 索引的创建、删除

创建索引：

# 给emp表的ename字段添加索引，起名：emp_ename_index
mysql> create index emp_ename_index on emp(ename);
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

删除索引：

# 将emp表上的emp_ename_index索引对象删除
mysql> drop index emp_ename_index on emp;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

16.4 如何查看一条SQL语句是否使用了索引进行检索？

mysql> explain select * from emp where ename = 'KING';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   14 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

扫描14条记录：说明没有使用索引。type=ALL

# 建立索引
mysql> create index emp_ename_index on emp(ename);
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
# 执行select
mysql> explain select * from emp where ename = 'KING';
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+-----------------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys   | key             | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+-----------------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ref  | emp_ename_index | emp_ename_index | 33      | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+-----------------+---------+-------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

对比。

16.5 索引会失效，什么时候失效？

16.5.1 失效的第1种情况：

mysql> select * from emp where ename like '%T';
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
| EMPNO | ENAME | JOB     | MGR  | HIREDATE   | SAL     | COMM | DEPTNO |
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
|  7788 | SCOTT | ANALYST | 7566 | 1987-04-19 | 3000.00 | NULL |     20 |
+-------+-------+---------+------+------------+---------+------+--------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> explain select * from emp where ename like '%T';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   14 |    11.11 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

ename上即使添加了索引，也不会走索引，为什么？

因为模糊匹配当中以 “%” 开头了！尽量避免模糊查询的时候以“%”开始，这是一种优化的手段/策略。

16.5.2 失效的第2种情况

使用or的时候会失效，如果使用or，那么要求or两边的条件字段都要有索引才会走索引，如果其中一边有一个字段没有索引，那么另一个字段上的索引也会实现。
所以这就是为什么不建议使用or的原因。

mysql> explain select * from emp where ename = 'KING' or job = 'MANAGER';
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys   | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | emp_ename_index | NULL | NULL    | NULL |   14 |    19.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+-----------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

16.5.3 失效的第3种情况

使用复合索引的时候，没有使用索引的列查找，索引会失效

什么是复合索引？
两个字段，或者更多的字段联合起来添加一个索引就叫做复合索引。

mysql> create index emp_job_sal_index on emp(job, sal);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> explain select * from emp where job = 'MANAGER';
+----+-------------+-------+------------+------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys     | key               | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ref  | emp_job_sal_index | emp_job_sal_index | 30      | const |    3 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> explain select * from emp where sal = 800;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   14 |    10.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

16.5.4 失效的第4种情况

在where当中索引列参加了运算，索引失效。

mysql> explain select * from emp where sal = 800;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key           | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------------+---------+-------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ref  | emp_sal_index | emp_sal_index | 9       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------------+---------+-------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> explain select * from emp where sal + 1 = 800;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   14 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

16.5.5 失效的第5种情况

在where当中索引列使用了函数，索引失效

mysql> explain select * from emp where lower(ename) = 'smith';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   14 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

16.5.6 。。。

16.6 索引的分类

索引是各种数据库进行优化的重要手段，优化的时候优先考虑的因素就是索引。

索引在数据库当中分了很多类：

单一索引：一个字段上添加索引
复合索引：两个字段或者更多的字段上添加索引
主键索引：主键上添加索引
外键索引
唯一性索引：具有unique约束的字段上添加索引
非空索引

注意：唯一性比较弱的字段上添加索引用处不大。