Mysql—索引②：应用篇

目录

索引的分类和使用

索引的分类

创建索引

删除索引 

Mysql8.0新特性 

1. 支持降序索引

2.支持隐藏索引

索引的设计原则 

适合创建索引的11种情况

不适合创建索引的7种情况 

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索引的分类和使用

索引的分类

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，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NOTNOLL+UNIQUE张表里最多只有一个主键索引。
why?这是由主键索引的物理实现方式决定的，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查询，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。使用组合索引时遵循最左前缀集合。

6.全文索引

全文索引(也称全文检索）是目前搜索引擎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索引。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查询速度。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。

自然语言搜索引擎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3.23.23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.补充:空间索引

使用参数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。|

创建索引

1. 创建表的时候创建索引

隐式创建索引，创建主键，外键时会自动设置索引

CREATE TABLE dept(
dept_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
dept_name VARCHAR(20)
);
CREATE TABLE emp(
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,           #主键索引
emp_name VARCHAR(20) UNIQUE,                     #唯一性索引
dept_id INT,
CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id)     #外键约束索引
);

但是，如果显式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]

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。 

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)                     #year_publication字段上建立普通索引
UNIQUE INDEX  book_index_name(book_name)    #唯一性索引
PRIMARY KEY(id)                             #主键索引  
                                #修改主键索引：必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引

);

 删除主键索引  #修改主键索引：必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引

ALTER TABLE book
drop PRIMARY KEY;

创建联合索引

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)
);

我们同时给 id,name,age加上索引，那是不是必须要三个字段同时使用到了才能用索引呢

测试一下

 使用组合索引时遵循最左前缀集合，暂时先了解一下

创建 全局索引（了解）

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;

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。

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 。 

CREATE TABLE test5(
geo GEOMETRY NOT NULL,
SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo)
) ENGINE=MyISAM;

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]

  

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]

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;

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;

添加AUTO_INCREMENT约束字段的唯一索引不能被删除！！

 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。

例如：组合索引有三个字段，删了一个字段列，组合索引也删除一个，如果三个字段列全被删了，组合索引才被删除

Mysql8.0新特性 

1. 支持降序索引

如果我们有一种需求，需求按降序去排序查找，因为索引默认是升序，效率会很差那时候，到了Mysql8.0索引开始支持降序

举例：分别在MySQL 5.7版本和MySQL 8.0版本中创建数据表ts1，结果如下：

CREATE TABLE ts1(a int,b int,index idx_a_b(a,b desc));

在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

 

从结果可以看出，索引仍然是默认的升序。

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

 

从结果可以看出，索引已经是降序了。下面继续测试降序索引在执行计划中的表现。

EXPLAIN SELECT * FROM ts1 ORDER BY a,b DESC LIMIT 5;

从结果可以看出，执行计划中扫描数为799，而且使用了Using filesort。

提示 Using filesort是MySQL中一种速度比较慢的外部排序，能避免是最好的。多数情况下，管理员 可以通过优化索引来尽量避免出现Using filesort，从而提高数据库执行速度。

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的执行计划。从结果可以看出，执行计划中扫描数为5，而且没有使用 Using filesort。

注意 降序索引只对查询中特定的排序顺序有效，如果使用不当，反而查询效率更低。例如，上述 查询排序条件改为order by a desc, b desc，MySQL 5.7的执行计划要明显好于MySQL 8.0。

 

2.支持隐藏索引

在MySQL 5.7版本及之前，只能通过显式的方式删除索引。此时，如果发现删除索引后出现错误，又只能 通过显式创建索引的方式将删除的索引创建回来。如果数据表中的数据量非常大，或者数据表本身比较 大，这种操作就会消耗系统过多的资源，操作成本非常高。

从MySQL 8.x开始支持 隐藏索引（invisible indexes） ，只需要将待删除的索引设置为隐藏索引，使 查询优化器不再使用这个索引（即使使用force index（强制使用索引），优化器也不会使用该索引）， 确认将索引设置为隐藏索引后系统不受任何响应，就可以彻底删除索引。 这种通过先将索引设置为隐藏索 引，再删除索引的方式就是软删除 。

同时，如果你想验证某个索引删除之后的查询性能影响，就可以暂时先隐藏该索引。

注意:
主键不能被设置为隐藏索引。当表中没有显式主键时，表中第一个唯一非空索引会成为隐式主键，也不能设置为隐藏索引。 

索引创建默认是显示的

创表时创建隐藏索引通过SQL语句INVISIBLE来实现

CREATE TABLE tablename(
propname1 type1[CONSTRAINT1],
propname2 type2[CONSTRAINT2],
……
propnamen typen,
INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE
);

 在已有表上创建隐藏索引

CREATE INDEX indexname
ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

ALTER TABLE tablename
ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

 

修改索引

ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name INVISIBLE; #切换成隐藏索引
ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name VISIBLE; #切换成非隐藏索引

注意
当索引被隐藏时，它的内容仍然是和正常索引一样实时更新的。如果一个索引需要长期被隐藏，那么可以将其删除，因为索引的存在会影响插入、更新和删除的性能。

通过设置隐藏索引的可见性可以查看索引对调优的帮助。

索引的设计原则 

适合创建索引的11种情况

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，如果某个字段是唯一性的，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 WHERE 查询条件的字段

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。

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

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。

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。

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

假设我们的字符串很长，那存储一个字符串就需要占用很大的存储空间。在我们需要为这个字符串列建立索引时，那就意味着在对应的B+树中有这么两个问题:

我们可以通过截取字段的前面一部分内容建立索引，这个就叫前缀索引。这样在查找记录时虽然不能精确的定位到记录的位置，但是能定位到相应前缀所在的位置，然后根据前缀相同的记录的主键值回表查询完整的字符串值。既节约空间，又减少了字符串的比较时间，还大体能解决排序的问题。 

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;

公式： 

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

例如：  精度越接近1，越准确 

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; 

 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

索引不是越多越好！ 

不适合创建索引的7种情况 

1. 在where中使用不到的字段，不要设置索引

2. 数据量小的表最好不要使用索引

3. 有大量重复数据的列上不要建立索引（区分度低）

4. 避免对经常更新的表创建过多的索引

5. 不建议用无序的值作为索引

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