MySQL之索引初识篇：索引机制、索引分类、索引使用与管理综述

由于MySQL是作为存储层部署在业务系统的最后端，所有的业务数据最终都要入库落盘，但随着一个项目在线上运行的时间越来越久，数据库中的数据量自然会越来越多，而数据体积出现增长后，当需要从表查询一些数据时，效率会越发低下。在正常情况下，表的查询性能和数据量是成反比的，也就是数据越多，查询越慢。

这是什么原因导致的呢？由于MySQL默认的查询方式导致的，举个例子~

SELECT * FROM `zz_student`;
+------------+--------+------+--------+
| student_id | name   | sex  | height |
+------------+--------+------+--------+
|          1 | 竹子   | 男   | 185cm  |
|          2 | 熊猫   | 女   | 170cm  |
|          3 | 子竹   | 男   | 182cm  |
|          4 | 棕熊   | 男   | 187cm  |
|          5 | 黑豹   | 男   | 177cm  |
|          6 | 脑斧   | 男   | 178cm  |
|          7 | 兔纸   | 女   | 165cm  |
+------------+--------+------+--------+

SELECT * FROM `zz_student`  WHERE name = "脑斧";

上面给出了一张学生表，其中有七位学生信息，而此时要查询姓名为「脑斧」的学生信息时，MySQL底层是如何检索数据的呢？会触发磁盘IO，对表中的数据进行逐条读取并判断，也就是说，在这里想要查找到符合要求的数据，至少要经过六次磁盘IO才能检索到目标（暂且先不考虑局部性读取原理与随机IO）。

• 那假设这个表中有1000W条数据呢？要查的目标数据位于表的900W行以后怎么办？岂不是要触发几百万次磁盘IO才能检索到数据啊，如果真的这样去干，其效率大家可想而知。

在这种情况下，又该如何去提升数据库的查询性能呢？因为查询往往都是一个业务系统中最频繁的操作，一般项目的写/读请求比例都遵循三七定律，也就是30%的请求会涉及到写库操作，另外70%则属于查库类型的操作。

在思考如何提升查询性能前，咱们不妨先回想一下小时候的场景，小时候由于刚接触汉字，很多字都不认识，所以通常每个人小时候都会拥有一本「新华字典」，但一本字典那么厚，我们是一页页去翻的吗？并不是，字典中有目录索引，我们可以根据音节、偏旁等方式查找不认识的字。

在「新华字典」中一页页翻找某个汉字，就类似于我们前面给出的全表扫描方式，效率特别特别低，而通过目录索引则能够在很短的时间内找到目标汉字。

既然字典中都存在目录索引页，能帮助小时候的我们快速检索汉字，那这个思想能否应用到数据库中来呢？答案是当然可以，并且MySQL也提供了索引机制，索引是数据库中的核心组件之一，一张表中建立了合适的索引后，往往在面对海量数据查询时，能够事半功倍，接下来一起聊一聊MySQL的索引。

索引机制会分为上、中、下三篇进行阐述，大致内容如下：
《上篇：索引初识篇》主要讲解索引的概述、分类、使用与管理等；
《中篇：索引应用篇》主要阐述索引优劣分析、建立索引的原则、索引失效的场景、如何正确的使用索引、索引优化机制等；
《下篇：索引原理篇》则主要讲述索引的底层实现、B+Tree、Hash数据结构、聚簇索引和非聚簇索引实现、索引查询原理、索引管理实现等；

一、MySQL索引机制概述

对于MySQL索引机制的作用，经过上述「新华字典」的案例后可得知：索引就是用来帮助表快速检索目标数据的。此时先来简单回顾一下MySQL中索引是如何使用的呢？首先需要创建索引，MySQL可以通过CREATE、ALTER、DML三种方式创建一个索引。

1.1、MySQL索引的创建方式

• ①使用CREATE语句创建

CREATE INDEX indexName ON tableName (columnName(length) [ASC|DESC]);
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这种创建方式可以给一张已存在的表结构添加索引，其中需要指定几个值：

• indexName：当前创建的索引，创建成功后叫啥名字。
• tableName：要在哪张表上创建一个索引，这里指定表名。
• columnName：要为表中的哪个字段创建索引，这里指定字段名。
• length：如果字段存储的值过长，选用值的前多少个字符创建索引。
• ASC|DESC：指定索引的排序方式，ASC是升序，DESC是降序，默认ASC。

当然，上述语句中的INDEX也可更改为KEY，作用都是创建一个普通索引，而对于其他的索引类型，这点在后续的索引分类中再聊。

• ②使用ALTER语句创建

ALTER TABLE tableName ADD INDEX indexName(columnName(length) [ASC|DESC]);
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这里的参数都相同，所以不再重复赘述。

• ③建表时DML语句中创建

CREATE TABLE tableName(  
  columnName1 INT(8) NOT NULL,   
  columnName2 ....,
  .....,
  INDEX [indexName] (columnName(length))  
);
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这种方式就比较适合在库表设计时，已经确定了索引项的情况下建立。

1.2、查询、删除、指定索引

但不管通过哪种方式建立索引，本质上创建的索引都是相同的，当索引创建完成后，可通过SHOW INDEX FROM tableName;这条命令查询一个表中拥有的索引，如下：

CREATE TABLE `zz_user`  (
  `user_id` int(8) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_name` varchar(255) NULL DEFAULT "",
  `user_sex` varchar(255) NULL DEFAULT "",
  `user_phone` varchar(255) NULL DEFAULT "",
	PRIMARY KEY (`user_id`) USING BTREE
)
    ENGINE = InnoDB 
    CHARACTER SET = utf8 
    COLLATE = utf8_general_ci 
    ROW_FORMAT = Compact;
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在上述的建表SQL中，为user_id创建了一个主键索引，然后来查一下当前表的索引信息：
[图片上传失败…(image-2beeb4-1664244407903)]

简单的概述一下查询后，每个字段的含义：

• ①Table：当前索引属于那张表。
• ②Non_unique：目前索引是否属于唯一索引，0代表是的，1代表不是。
• ③Key_name：当前索引的名字。
• ④Seq_in_index：如果当前是联合索引，目前字段在联合索引中排第几个。
• ⑤Column_name：当前索引是位于哪个字段上建立的。
• ⑥Collation：字段值以什么方式存储在索引中，A表示有序存储，NULL表无序。
• ⑦Cardinality：当前索引的散列程度，也就是索引中存储了多少个不同的值。
• ⑧Sub_part：当前索引使用了字段值的多少个字符建立，NULL表示全部。
• ⑨Packed：表示索引在存储字段值时，以什么方式压缩，NULL表示未压缩，
• ⑩Null：当前作为索引字段的值中，是否存在NULL值，YES