学习MYSQL之索引（1）

落日映苍穹つ 2024-03-23 16:23 72阅读 0赞

**目录**

为什么要使用索引？

索引这么多优点，为什么不对表中的每一个列创建一个索引呢？

使用索引的注意事项？

Mysql索引主要使用的两种数据结构

哈希索引

BTree索引

MyISAM和InnoDB实现BTree索引方式的区别

MyISAM

InnoDB

覆盖索引介绍

什么是覆盖索引

覆盖索引使用实例

选择索引和编写利用这些索引的查询的3个原则

为什么索引能提高查询速度

先从 MySQL 的基本存储结构说起

使用索引之后 innodb 默认是主键索引

关于索引其他重要的内容补充

⭐最左前缀原则

注意避免冗余索引

Mysql如何为表字段添加索引？？？

参考

--------------------

### 为什么要使用索引？ ###

1.  通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。
2.  可以大大加快 数据的检索速度（大大减少的检索的数据量）, 这也是创建索引的最主要的原因。
3.  帮助服务器避免排序和临时表。
4.  将随机IO变为顺序IO
5.  可以加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。

### 索引这么多优点，为什么不对表中的每一个列创建一个索引呢？ ###

1.  当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，这样就降低了数据的维护速度。
2.  索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚簇索引，那么需要的空间就会更大。
3.  创建索引和维护索引要耗费时间，这种时间随着数据量的增加而增加。

### 使用索引的注意事项？ ###

1.  在经常需要搜索的列上，可以加快搜索的速度；
2.  在经常使用在WHERE子句中的列上面创建索引，加快条件的判断速度。
3.  在经常需要排序的列上创 建索引，因为索引已经排序，这样查询可以利用索引的排序，加快排序查询时间；
4.  对于中到大型表索引都是非常有效的，但是特大型表的话维护开销会很大，不适合建索引
5.  在经常用在连接的列上，这 些列主要是一些外键，可以加快连接的速度；
6.  避免 where 子句中对字段施加函数，这会造成无法命中索引。--哪些操作会引起索引失效
7.  在使用InnoDB时使用与业务无关的自增主键作为主键，即使用逻辑主键，而不要使用业务主键。
8.  将打算加索引的列设置为 NOT NULL ，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。
    
    订正，来自[issue758][] 。**将某一列设置为default null，where 是可以走索引，另外索引列是否设置 null 是不影响性能的。** 但是，还是不建议列上允许为空。最好限制not null，因为null需要更多的存储空间并且null值无法参与某些运算。
    
    《高性能MySQL》第四章如是说：And, in case you’re wondering, allowing NULL values in the index really doesn’t impact performance 。NULL 值的索引查找流程参考：[MySQL中IS NULL、IS NOT NULL、!=不能用索引？胡扯！ - 掘金][MySQL_IS NULL_IS NOT NULL_ -] ,相关阅读：[MySQL中IS NULL、IS NOT NULL、!=不能用索引？胡扯！][MySQL_IS NULL_IS NOT NULL_ -] 。
9.  删除长期未使用的索引，不用的索引的存在会造成不必要的性能损耗 MySQL 5.7 可以通过查询 sys 库的 chema\_unused\_indexes 视图来查询哪些索引从未被使用
10. 在使用 limit offset 查询缓慢时，可以借助索引来提高性能
11.

### Mysql索引主要使用的两种数据结构 ###

#### 哈希索引 ####

对于哈希索引来说，底层的数据结构就是哈希表，因此在绝大多数需求为单条记录查询的时候，可以选择哈希索引，查询性能最快；其余大部分场景，建议选择BTree索引。

#### BTree索引 ####

### MyISAM和InnoDB实现BTree索引方式的区别 ###

#### MyISAM ####

B+Tree叶节点的data域存放的是**数据记录的地址**。在索引检索的时候，首先按照B+Tree搜索算法搜索索引，如果指定的Key存在，则取出其 data 域的值，然后以 data 域的值为地址读取相应的数据记录。这被称为“非聚簇索引”。

#### InnoDB ####

其数据文件本身就是索引文件。相比MyISAM，索引文件和数据文件是分离的，其表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构，树的叶节点data域保存了完整的数据记录。这个索引的key是数据表的主键，因此InnoDB表数据文件本身就是主索引。这被称为“聚簇索引（或聚集索引）”，而其余的索引都作为辅助索引，辅助索引的data域存储相应记录主键的值而不是地址，这也是和MyISAM不同的地方。在根据主索引搜索时，直接找到key所在的节点即可取出数据；在根据辅助索引查找时，则需要先取出主键的值，在走一遍主索引。 因此，在设计表的时候，不建议使用过长的字段作为主键，也不建议使用非单调的字段作为主键，这样会造成主索引频繁分裂。 PS：整理自《Java工程师修炼之道》

### 覆盖索引介绍 ###

#### 什么是覆盖索引 ####

如果一个索引包含（或者说覆盖）所有需要查询的字段的值，我们就称之为“覆盖索引”。我们知道InnoDB存储引擎中，如果不是主键索引，叶子节点存储的是主键+列值。最终还是要“回表”，也就是要通过主键再查找一次。这样就会比较慢覆盖索引就是把要查询出的列和索引是对应的，不做回表操作！

#### 覆盖索引使用实例 ####

现在我创建了索引(username,age)，我们执行下面的 sql 语句

select username , age from user where username = 'Java' and age = 22

在查询数据的时候：要查询出的列在叶子节点都存在！所以，就不用回表。

### 选择索引和编写利用这些索引的查询的3个原则 ###

1.  单行访问是很慢的。特别是在机械硬盘存储中(SSD的随机I/O要快很多，不过这一点仍然成立）。如果服务器从存储中读取一个数据块只是为了获取其中一行，那么就浪费了很多工作。最好读取的块中能包含尽可能多所需要的行。使用索引可以创建位置引，用以提升效率。
2.  按顺序访问范围数据是很快的，这有两个原因。第一，顺序 I/O 不需要多次磁盘寻道，所以比随机I/O要快很多（特别是对机械硬盘）。第二，如果服务器能够按需要顺序读取数据，那么就不再需要额外的排序操作，并且GROUPBY查询也无须再做排序和将行按组进行聚合计算了。
3.  索引覆盖查询是很快的。如果一个索引包含了查询需要的所有列，那么存储引擎就 不需要再回表查找行。这避免了大量的单行访问，而上面的第1点已经写明单行访 问是很慢的。

### 为什么索引能提高查询速度 ###

> 以下内容整理自： 地址： [数据库两大神器【索引和锁】 - 掘金][-] 作者 ：Java3y

#### 先从 MySQL 的基本存储结构说起 ####

MySQL的基本存储结构是页(记录都存在页里边)：

![0d8074c42fc21b60b24320097b2435d6.jpeg][]

![c61eb5d7876e0316e7c65bc0dd168d3c.jpeg][]

*  **各个数据页可以组成一个双向链表**
 *  **每个数据页中的记录又可以组成一个单向链表**
    
     *  每个数据页都会为存储在它里边儿的记录生成一个页目录，在通过主键查找某条记录的时候可以在页目录中使用二分法快速定位到对应的槽，然后再遍历该槽对应分组中的记录即可快速找到指定的记录
     *  以其他列(非主键)作为搜索条件：只能从最小记录开始依次遍历单链表中的每条记录。

所以说，如果我们写select \* from user where indexname = 'xxx'这样没有进行任何优化的sql语句，默认会这样做：

1.  **定位到记录所在的页：需要遍历双向链表，找到所在的页**
2.  **从所在的页内中查找相应的记录：由于不是根据主键查询，只能遍历所在页的单链表了**

很明显，在数据量很大的情况下这样查找会很慢！这样的时间复杂度为O（n）。

#### 使用索引之后 innodb 默认是主键索引 ####

索引做了些什么可以让我们查询加快速度呢？其实就是将无序的数据变成有序(相对)：

![493d32b8504b2d9d95068ac2dcca9e33.jpeg][]

要找到id为8的记录简要步骤：

![e2b953f9c0cb01ce273f921ffa8da45e.jpeg][]

很明显的是：没有用索引我们是需要遍历双向链表来定位对应的页，现在通过 **“目录”** 就可以很快地定位到对应的页上了！（二分查找，时间复杂度近似为O(logn)）

其实底层结构就是B+树，B+树作为树的一种实现，能够让我们很快地查找出对应的记录。

### 关于索引其他重要的内容补充 ###

> 以下内容整理自：《Java工程师修炼之道》

#### ⭐最左前缀原则 ####

MySQL中的索引可以以一定顺序引用多列，这种索引叫作联合索引。如User表的name和city加联合索引就是(name,city)，而最左前缀原则指的是，如果查询的时候查询条件精确匹配索引的左边连续一列或几列，则此列就可以被用到。如下：

select * from user where name=xx and city=xx ; ／／可以命中索引
    select * from user where name=xx ; // 可以命中索引
    select * from user where city=xx ; // 无法命中索引

这里需要注意的是，查询的时候如果两个条件都用上了，但是顺序不同，如 `city= xx and name ＝xx`，那么现在的查询引擎会自动优化为匹配联合索引的顺序，这样是能够命中索引的。

由于最左前缀原则，在创建联合索引时，索引字段的顺序需要考虑字段值去重之后的个数，较多的放前面。ORDER BY子句也遵循此规则。

a,b,c
    
    where a=xx and b>443 and c=32;
    
    where c=32 and b =-123 and a =123;

⭐⭐ 联合索引在b+树如何存储

#### 注意避免冗余索引 ####

冗余索引指的是索引的功能相同，能够命中 就肯定能命中 ，那么 就是冗余索引如（name,city ）和（name ）这两个索引就是冗余索引，能够命中后者的查询肯定是能够命中前者的 在大多数情况下，都应该尽量扩展已有的索引而不是创建新索引。

MySQL 5.7 版本后，可以通过查询 sys 库的 `schema_redundant_indexes` 表来查看冗余索引

#### Mysql如何为表字段添加索引？？？ ####

1.添加PRIMARY KEY（主键索引）

ALTER TABLE `table_name` ADD PRIMARY KEY ( `column` )

2.添加UNIQUE(唯一索引)

ALTER TABLE `table_name` ADD UNIQUE ( `column` )

3.添加INDEX(普通索引)

ALTER TABLE `table_name` ADD INDEX index_name ( `column` )

4.添加FULLTEXT(全文索引)

ALTER TABLE `table_name` ADD FULLTEXT ( `column`)

5.添加多列索引

ALTER TABLE `table_name` ADD INDEX index_name ( `column1`, `column2`, `column3` )

### 参考 ###

*  《Java工程师修炼之道》
 *  《MySQL高性能书籍\_第3版》
 *  [数据库两大神器【索引和锁】 - 掘金][-]

[issue758]: https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/758
[MySQL_IS NULL_IS NOT NULL_ -]: https://juejin.im/post/5d5defc2518825591523a1db
[-]: https://juejin.im/post/5b55b842f265da0f9e589e79
[0d8074c42fc21b60b24320097b2435d6.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/d9b5d4a65723492f9c061773691d4b7f.png
[c61eb5d7876e0316e7c65bc0dd168d3c.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/0104677aa38d41d2afdea91b27e3c11b.png
[493d32b8504b2d9d95068ac2dcca9e33.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/e99e3bf888ca442f83a6cf5d372e9eba.png
[e2b953f9c0cb01ce273f921ffa8da45e.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/f3eb637fe357408a9ce0f92763f03037.png