Mysql的索引
1、索引介绍
提高数据库性能，索引是最物美价廉，不加内存，不改程序，不用调sql，只要执行个正确的‘create index’，查询速度就可能提高百倍千倍，诱惑力极大。但没免费的晚餐，查询速度的提高是以插入、更新、删除的速度为代价的，这些写操作，增加了大量的I/O。 以空间换时间。
索引（Index）是帮助DBMS（数据库）高效获取数据的数据结构，索引是为了加速对表中数据行的检索而创建的一种分散的存储结构。如同：字典的目录。
比如：根据id查找数据，如果没有使用索引，就会从第一行记录开始扫表，直到找到想要的ID为止，当数据量比较大，恰好想要的数据在最后一条，那么查询速度就会非常慢：如： where id = 9
使用索引：Id列使用索引后，Mysql会为id列维护一个索引结构，数据检索的时候就从索引中进行检索，能大大提高检索速度。举例：
2、索引分类
mysql中索引的分类：
- 普通索引Normal：允许重复的值出现，可以在任何字段上面添加
- 唯一索引Unique：除了不能有重复的记录外，其它和普通索引一样，可以在值是唯一的字段添加（用户名、手机号码、身份证、email，QQ），可以为null,并且可以有多个null
- 主键索引：是随着设定主键而创建的，也就是把某个列设为主键的时候，数据库就会給改列创建索引。这就是主键索引.唯一且没有null值
- 全文索引：用来对表中的文本域(char，varchar，text)进行索引，全文索引针对MyISAM有用InnoDB不支持全文索引，所以一般不用,默认只支持英文. -使用ES,Lucene代替就ok
3、索引的方式
索引方式分为：BTREE 和 Hash
Hash方式底层使用的是Hash表算法，时间复杂度是n(1) ,一次IO就能查询到结果，打算Hash的场次是无序的，有如下缺点：
- Hash结构的 ，InnoDB,MyIsam都不支持Hash
- 只能进行等值查询( = , in)，不能使用范围查询（ > ，< ，Between ）
- 列的重复值过多会出现大量Hash冲突问题
- InnoDB不支持Hash方式 ， Memory存储引擎可以用到
Mysql常用引擎允许的索引类型
- FullText全文索引算法，myisam,只能能在char vachar text
- hash通过Hash表算法，如同一个Map,通过一个key直接就能找到value
- B+tree算法
4、索引的原理
4.1、InnoDB索引结构
- InnoDB索引物理结构
MySQL如果使用InnoDB存储引擎，数据库文件类型就包括.frm、ibdata1，默认存储到“C:\ProgramData\MySQL\MySQL Server 5.5\data”目录下
表结构文件：xxx.frm
索引数据文件：ibdata1
InnoDB使用了b+tree作为索引结构，在InnoDB中索引和数据在同一个文件ibdata1，所以数据会存储在索引结构中。 - InnoDB索引B+Tree
下图是InnoDB的B+树索引结构，它的优势体现在： - B+Tree属于多路树，每次查询都要走到叶子节点，查询效率稳定
- 非叶子节点不存储完整数据，而是存储键值 KEY ，和子树节点的应用，可以存储更多的KEY，充分利用每个节点的存储空间 16KB，减少了节点数，树高变矮，IO次数变少，性能更高。
- 叶子节点存储完整数据，叶子节点是有序的，每个叶子节点指向下一个节点的应用，形成一个链表，适合范围查询。
- InnoDB主键索引和辅助索引
对于主键默认会创建主键索引，其他列创建的索引就叫辅助索引，也叫二级索引，辅助索引的叶子节点存储的是主键索引的键值，这就意味着辅助索引需要查询两个B+Tree.
这里有2个概念：
- 回表：辅助索引扫描完之后还会扫描主键索引，这叫回表
- 覆盖索引：如果Select name 查询的列正好包含在辅助索引的节点的键值中，它就不需要在扫描主键索引了，这个叫覆盖索引。所以不要写Select *
问：如果表么有主键怎么办？
1.如果没有主键，Mysql会选择第一个不包含null的唯一索引作为主键索引，
2.如果不满足条件一，那么会选择一个隐藏的行RowID作为主键索引
查看隐藏rowId：Select _rowid from t_user
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为什么用B+Tree，为什么不使用其他数据结构，比如数组？链表？AVL-Tree，B-Tree 而要使用B+Tree：
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有序数组：在查询的时候性能很高，可以二分查找，但是修改删除数据的时候会移动数组下标，性能比较差，这种结构只适合静态数据
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链表：链表的删除，修改性能高，打算查询性能极差
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综合上面的优势，有没有支持二分查找的链表结构呢？有：就是二叉查找树。
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二叉查找树：它的查询性能和树高有关系，二叉树树高越高，查询越慢，而且在子树极端不平衡的情况下二叉树可能会变成链表，性能比较差。
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AVL-Tree 平衡二叉树结构：平衡二叉查找树，如果每个节点放一个键值，数据地址，子树的引用 ，InnoDB节点默认最大存储为16KB，那AVL-Tree平衡二叉树的节点存储数据是远远达不到16K的，浪费了大量的存储空间。如果数据量大，就意味着树高非常高，查找一个KEY就需要遍历很多的节点，时间复杂度大，I/O次数非常高,所以查询是比较慢的。
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B-Tree : B-Tree：多路平衡查找树：多叉树意味着每个节点可以存储更多的KEY，多叉树可以解决每个节点空间浪费问题，也可以解决树高问题从而达到较少IO次数提高效率。
但是Btree性能已经不错了，但是还不够优化，InnoDB没有使用BTree，而是使用一个更优化的树：B+树 -
B+Tree : 子节点存储数据，而且是有些了，相比BTree来说有如下优势：
- 查询效率稳定：B+Tree属于多路树，每次查询都要走到叶子节点，查询效率稳定
- 磁盘读写能力强：非叶子节点不存储完整数据，而是存储键值 KEY ，和子树节点的指针，这样每个节点就可以存储更多的KEY，充分利用每个节点的存储空间 16KB，减少了节点数，树高变矮，IO次数变少，性能更高。
- 排序能力强：叶子节点存储完整数据，叶子节点是有序的，每个叶子节点指向下一个节点的 应用，形成一个链表，适合范围查询，和对排序支持友好
4.2、Myisam索引结构
- MyISAM主键索引
myisam的数据和索引是分开的，所以树的节点指向的是数据的地址。数据存储在 course.MYD文件，索引存储在course.MYI文件中，coursr.frm是表结构定义文件，所以Myiasm的索引不存储数据，而是存储数据的磁盘地址。
下面是MyIsam索引结构，由于数据和索引是分开存放的，所以叶子节点存储的是数据的磁盘地址，而不是数据。
- MyISAM辅助索引
注意：MyIsam的辅助索引的叶子节点没有指向主键索引的键值，而是直接指向的数据的磁盘地址
5、索引的操作
5.1、普通索引
索引分类：普通索引/唯一索引/主键索引/全文索引，普通索引:允许重复的值出现，一般来说，普通索引的创建，是先创建表，然后在创建普通索引
- 创建表时创建索引：
create index 索引名 on 表 (列1,列名2,...);
- 修改表添加索引
alter table 表名add index 索引名(列1,列名2,..);
案例：
create table aaa(id int unsigned,name varchar(32));
create index nameIndex on aaa(name);
alter table aaa add index index1(name);
5.2、唯一索引
除了不能有重复的记录外，其它和普通索引一样 ，当表的某列被指定为unique约束时，这列就是一个唯一索引
- 建表时创建索引例如：
create table bbb(id int primary key auto_increment , name varchar(32) unique);
这时, name 列就是一个唯一索引，也可以在创建表后，再去创建唯一索引
create unique index 索引名 on 表名 (列1,列2,..);
alter table 表名add unique index 索引名 (列1,列2,..);
- 为表添加索引例如：
create table ccc(id int primary key auto_increment, name varchar(32));
注意：unique字段可以为NULL,并可以有多NULL, 但是如果是具体内容，则不能重复.主键字段，不能为NULL,也不能重复.
5.3、主键索引：
是随着设定主键而创建的，也就是把某个列设为主键的时候，数据库就会給改列创建索引。这就是主键索引.唯一且没有null值
- 创建表时指定主键 例如：
create table ddd(id int unsigned primary key auto_increment ,name varchar(32) not null defaul ‘’);
这时id 列就是主键索引. 如果你创建表时，没有指定主键，
- 在创建表后，再添加主键。
alter table 表名 add primary key (列名);
举例:
create table eee(id int , name varchar(32) not null default ‘’);
alter table eee add primary key (id);
5.4、全文索引
用来对表中的文本域(char，varchar，text)进行索引， 全文索引针对MyISAM有用
- 创建表时定义：
CREATE TABLE articles (
id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT NOT NULL PRIMARY KEY,
title VARCHAR(200),
body TEXT,
FULLTEXT (title,body)
)engine=myisam charset utf8;
- 为表添加索引例如：
create fulltext index 索引名 on 表名(列1,列2);
alter table 表名add fulltext index 索引名 (列1,列2);
比如:
CREATE TABLE articles (
id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT NOT NULL PRIMARY KEY,
title VARCHAR(200),
body TEXT
)engine=myisam charset utf8;
Alter table article add fulltext index title_body_fulltext_index(title,body);
5.5、查询索引
show index from 表名
5.6、删除索引
alter table 表名 drop index 索引名;
5.7、删除主键索引
alter table 表名 drop primary key 删除主键。 [主键定义为auto_increment时不能删除]
5.8、修改索引
先删除后添加=修改
6、索引小技巧
根据索引列的多少分为复合索引(联合索引/组合索引)和普通索引
- 普通索引（单列索引）：该索引只在一个列上面创建
- 复合索引（多列索引）：该索引只在多个列上面创建
对于创建的多列索引（复合索引），不是使用的第一部分就不会使用索引(向左匹配原则)。
alter table dept add index my_indx (dname,loc);
dname 左边的列,loc就是 右边的列
测试案例：
explain select * from dept where dname='aaa' 会使用到索引
测试案例：
explain select * from dept where loc='aaa' 就不会使用到索引
对于使用like的查询，查询如果是%aaa’不会使用到索引而‘aaa%’会使用到索引
explain select * from dept where dname like '%aaa' 不能使用索引
explain select * from dept where dname like 'aaa%' 使用索引.
所以在like查询时，‘关键字’的最前面不能使用 % 或者 _这样的字符.，如果一定要前面有变化的值，则考虑使用 全文索引->lucene或Es
如果条件中有or，有条件没有使用索引,即使其中有条件带索引也不会使用。换言之，就是要求使用的所有字段,都必须单独使用时能使用索引. 全部能够单独使用才能使用
explain select * from dept where dname = 'aaa'; //如果使用索引
explain select * from dept where loc = 'aaa'; //如果不能使用索引
select * from dept where dname=’xxx’ or loc=’xx’; //不能使用索引，它没办法从两个索引树种去检索
如果列类型是字符串，那一定要在条件中将数据使用引号引用起来。否则不使用索引。
expain select * from dept where dname=’111’;
expain select * from dept where dname=111;（数值自动转字符串）
expain select * from dept where dname=qqq; 报错
也就是，如果列是字符串类型，无论是不是字符串数字就一定要用 ‘’ 把它包括起来.
7、注意事项
7.1、索引的代价:
- 占用磁盘空间。
- 对dml操作有影响,因为要维护索引，变慢。
7.2、在哪些列上适合添加索引?
- 不会出现在WHERE子句中字段不该创建索引
- 较频繁的作为查询条件字段应该创建索引
select * from emp where empno = 1- 唯一性太差(离散度)的字段不适合单独创建索引，即使频繁作为查询条件
select * from emp where sex = '男’
- 唯一性太差(离散度)的字段不适合单独创建索引，即使频繁作为查询条件
- 更新非常频繁的字段不适合创建索引
select * from emp where logincount = 1
7.3、索引失效因素
- 模糊查询 like “%keyword%” 不会使用到索引,like “keyword%”可以
- 列是字符串类型，无论是不是字符串数字就一定要用 ‘’ 把它包括起来，否则索引失效
- 注意：not in 、not exist、!=、< >、like “%_”，以及in(select子句) 会导致索引失效
- 查询的条件列进行过运算或处理，不会走索引，因为不确定计算后的值是什么，
如： where DATE_FORMART(start_time,’%y-%m-%d’) = “21-2-23” 不会走索引 - 查询null值如： where name is null 不会走索引，可以去null设定为 0 来代替。
- or会导致索引失效
- 如果mysql估计使用全表扫描要比使用索引快,则不使用索引，比如表里面只有一条记录
7.4、强制使用索引
select xx,oo from table force index(索引名) where xxx = xxxx;(强制使用主键)
8、思考：
- 是不是索引越全越好
- 性别字段适不适合建索引
- 模糊匹配like“%abc”,“%abc%”,“abc%”谁能用到索引，谁不能用到，为什么
- SQL写成 ： Select * 有什么问题
- InnoDB的索引树和MyIsam的索引树有什么区别