MongoDB 索引建立机制

蔚落 2022-08-03 13:37 200阅读 0赞

## **单一字段索引** ##

MongoDB对于collection中的任意字段（field）提供了完整的索引支持，在默认情况下，所有collection中的\_id 均建立了索引，并且应用和用户也可以增加额外的索引来支持重要的查询和操作。

以下面的代码为例

{ "_id" : ObjectId(...),
      "name" : "Alice",
      "age" : 27
    }

简单的来说，我们如果想给下面的document增加索引，即

db.friends.createIndex( { "name" : 1 } )

## **内含字段索引** ##

我们可以给内含document的字段添加索引。观察如下数据结构，

{
       "_id": ObjectId(...),
     "name": "John Doe",
     "address": {
            "street": "Main",
            "zipcode": "53511",
            "state": "WI"
            }
    }

我们可以将street，zipcode等看作是一种二维数据结构。即他们是address对象的属性，建立索引也非常简单，访问对象中的属性即可，如下：

db.people.createIndex( { "address.zipcode": 1 } )

## **内含document索引** ##

我们可以将内含document视作复杂数据类型，当然也可以在此document上建立索引，数据结构如下：

{
      _id: ObjectId(...),
      metro: {
               city: "New York",
               state: "NY"
             },
      name: "Giant Factory"
    }

metro字段为内含document，包括了内含字段city和state，我们可以在metro字段直接建立索引，如下：

db.factories.createIndex( { metro: 1 } )

下面的查询利用该字段的索引，精确匹配到如上数据，

db.factories.find( { metro: { city: "New York", state: "NY" } } )

然而，下面的例子却不能匹配到上面的结果。

db.factories.find( { metro: { state: "NY", city: "New York" } } )

## **组合索引** ##

MongoDB 支持组合索引，一个单一的索引可以绑定多个fields。  
![mongodb组合索引][mongodb]

***注：任何一个组合索引最多可以绑定31个fields***  
上图中，先按升序建立userid索引，再按降序建立score索引。

例1，

{
     "_id": ObjectId(...),
     "item": "Banana",
     "category": ["food", "produce", "grocery"],
     "location": "4th Street Store",
     "stock": 4,
     "type": "cases",
     "arrival": Date(...)
    }

如果我们查询item(field) 或者查询item和stock(field)，我们可以定义如下的组合索引来加速我们的查询。

db.products.createIndex( { "item": 1, "stock": 1 } )

例2，  
我们建立如下查询：

db.events.find().sort( { username: 1, date: -1 } )

db.events.find().sort( { username: -1, date: 1 } )

上面两种排序查询：

1.  username升序，date降序
2.  username降序，date升序

可以通过建立如下索引来加速查询

db.events.createIndex( { "username" : 1, "date" : -1 } )

然而，上述先升序再降序索引并不支持username，date全部按升序或降序查询，如下

db.events.find().sort( { username: 1, date: 1 } )

## **索引前缀** ##

索引前缀可以看作是索引字段的向前包含的子集。例如，我们建立如下索引：

{ "item": 1, "location": 1, "stock": 1 }

这样的索引可以有一下的索引前缀。

*  \{ item: 1 \}
 *  \{ item: 1, location: 1 \}

对于上述的组合索引，MongoDB能够在索引前缀的基础上建立索引来支持查询，MongoDB能够对如下字段使用索引进行查询。

*  item 字段
 *  item和location 字段
 *  item, location和stock 字段

有item字段作为前缀，MongoDB也能够使用上述建立的索引来支持基于item和stock字段的查询。但是，这样做的查询效率不及仅对item和stock建立的索引。

然而，MongoDB不能使用上述索引来建立除了item字段之外的查询（不满足索引前缀的要求）

*  location 字段
 *  stock 字段
 *  location 和 stock 字段

## **多键值索引** ##

给一个含有数组属性的字段建立索引，MongoDB能够为数组中每一个元素建立索引关键字。多键值索引能够对数组字段进行高效的查询，如下图。  
![多键值索引][20150812135910247]  
上图中，为addr的zip元素建立了索引。

如果任何索引字段是数组类型，那么MongoDB自动建立一个多键值索引，你不需要显式指明多键值的类型。

## **限制** ##

在一个建立索引的document中，只能包含一个类型为数组的索引字段.  
有如下记录，

{ _id: 1, a: [ 1, 2 ], b: [ 1, 2 ], category: "AB - both arrays" }

因为a和b 字段均为数组类型，所以我们不能建立\{ a: 1, b: 1 \}的组合索引。  
但如果collection包含如下的记录，

{ _id: 1, a: [1, 2], b: 1, category: "A array" }
    { _id: 2, a: 1, b: [1, 2], category: "B array" }

那么，\{ a: 1, b: 1 \}的组合索引可以使用于上面collection中的每一条记录。  
在建立了\{ a: 1, b: 1 \}的组合索引之后，如果我们试图插入一条document其a，b字段均为数组类型，则MongoDB会插入失败。

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**参考资料**  
*mongodb官方手册*，[http://docs.mongodb.org/manual/core/index-single/][http_docs.mongodb.org_manual_core_index-single]

[mongodb]: /images/20220731/edf8e5f3d69d46f5a0e2d04f19ce1998.png
[20150812135910247]: /images/20220731/bcdbb080340c48cbbed27474ae11ea3d.png
[http_docs.mongodb.org_manual_core_index-single]: http://docs.mongodb.org/manual/core/index-single/