MySQL（二）——索引相关面试题

1. 索引是什么？有哪些优缺点？
   答：
   索引是一种能帮助MySQL提高查询效率的数据结构。
   优点：
   1）快速访问数据表中的特定信息，调高检索速度
   2）创建唯一性索引，保证数据表中每一行数据的唯一性
   3）加速表与表之间的连接
   4）使用分组和排序进行数据检索时，可以显著减少查询中分组和排序的时间
   缺点：
   1）虽然提高了查询速度，但是降低了更新表的速度，比如update、insert，在更新数据时，MySQL不仅要更新数据，还要更新索引文件
   2）建立索引会占用磁盘文件的索引文件

2. 使用索引的注意事项？
   答：
   1）使用短索引，短索引不仅可以提高查询速度，更能节省磁盘空间和I/O操作
   2）索引列排序，MySQL查询只使用一个索引，因此如果where子句已经使用了索引的话，那么order by中的列是不会使用索引的，因此数据库默认排序可以符合要求的情况下，不要使用排序操作
   3）一般情况下不使用like语句操作，如果非使用不可，注意like"%aaa%"不会使用索引；而like"aaa%"会使用索引
   4）不要在列上进行运算
   5）尽量不要使用not和<>操作

3. 为什么MySQL官方建议使用自增主键作为表的主键？
   答：
   因为自增主键是连续的，在插入勾·过程中尽量减少页分裂，即使要进行页分裂，也只会分裂很少一部分，并且自增主键都是插入到最后，所以自增主键作为表的主键，对于表的操作来说性能是最高的

4. 自增主键有哪些优缺点？
   答：
   优点：
   1）数据存储空间小
   2）性能最好
   3）减少页分裂
   缺点：
   1）数据量过大，可能会超出自增长取值范围
   2）无法满足分布式存储，分库分表的情况下无法合并表
   3）主键有自增规律，容易被破解
   所以是否需要使用自增主键，需要根据自己的业务场景来设计。如果是单库单表，则优先考虑自增主键

5. 索引有几种类型？分别如何创建？
   答：
   MySQL 的索引有两种分类方式：逻辑分类和物理分类。
   按照逻辑分类，索引可分为：
   1）主键索引：一张表只能有一个主键索引，不允许重复、不允许为 NULL；
   2）唯一索引：数据列不允许重复，允许为 NULL 值，一张表可有多个唯一索引，但是一个唯一索引只能包含一列，比如身份证号码、卡号等都可以作为唯一索引；
   3）普通索引：一张表可以创建多个普通索引，一个普通索引可以包含多个字段，允许数据重复，允许 NULL 值插入；
   4）全文索引：让搜索关键词更高效的一种索引
   按照物理分类，索引可分为：
   1）聚集索引：一般是表中的主键索引，如果表中没有显示指定主键，则会选择表中的第一个不允许为 NULL 的唯一索引，如果还是没有的话，就采用 Innodb 存储引擎为每行数据内置的 6 字节 ROWID 作为聚集索引。每张表只有一个聚集索引，因为聚集索引的键值的逻辑顺序决定了表中相应行的物理顺序。聚集索引在精确查找和范围查找方面有良好的性能表现（相比于普通索引和全表扫描），聚集索引就显得弥足珍贵，聚集索引选择还是要慎重的（一般不会让没有语义的自增 id 充当聚集索引）；
   2）非聚集索引：该索引中索引的逻辑顺序与磁盘上行的物理存储顺序不同（非主键的那一列），一个表中可以拥有多个非聚集索引

6. 主索引和唯一索引有什么区别？
   答：
   1）主索引不能重复且不能为空，唯一索引不能重复，但可以为空
   2）一张表只能有一个主索引，但可以有多个唯一索引
   3）主索引的查询性能要高于唯一索引

7. 在InnoDB中主键索引为什么比普通索引的查询性能高？
   答：
   因为普通索引的查询会多执行一次检索操作。比如主键查询

select * 
from t 
where id =10;

只需要搜索id的这棵B+树，而普通索引查询

select *
from t
where f = 3;

会先查询f索引树，得到id之后再去搜索id的B+树，因此多进行了一次检索，所以执行效率就比主键索引要低

8. 什么叫回表查询
   答：
   普通索引查询到主键后，回到主键索引树搜索的过程，成为回表查询。同问题7

9. MySQL中最多可以创建多少索引列？如何查询一张表的所有索引？
   答：
   MySQL中最多可以创建16个索引列
   查询表T所有索引：

SHOW INDEX FROM T;

10. MySQL中联合索引是什么？作用是？
    答：
    联合索引又叫符合索引，MySQL中的联合索引，遵循最左匹配原则，比如，联合索引为key(a,b,c)，则能触发索引的搜索组合是a , ab , abc这三种查询
    作用如下：
    1）用于多字段查询，比如，建了一个 key(a,b,c) 的联合索引，那么实际等于建了 key(a)、key(a,b)、key(a,b,c) 等三个索引，对大数据量的表来说，这可以减少一部分不必要的开销；
    2）覆盖索引，比如，对于联合索引 key(a,b,c) 来说，如果使用

select a,b,c from table where a=1 and b = 1 

就可以直接通过遍历索引取得数据，而无需回表查询，这就减少了随机的 IO 操作，减少随机的 IO 操作，可以有效的提升数据库查询的性能，是非常重要的数据库优化手段之一；
3）索引列越多，通过索引筛选出的数据越少

11. 什么是最左匹配原则？它的生效原则有哪些？
    答：
    最左匹配原则是MySQL中的一个重要原则，说的是索引以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上，当遇到范围查询（<、<、between、like）就会停止匹配。比如表中有一个联合索引字段index(a,b,c)：
    where a = 1只使用了索引a；
    where a = 1 and b = 2只使用了索引a,b;
    where a = 1 and b = 2 and c = 3使用了索引a,b,c;
    where b = 1 or where c = 1不使用索引;
    where a = 1 and c = 3只使用了索引a;
    where a = 3 and b like 'xx%' and c = 3只使用了索引a,b;

12. 列值为NULL时，查询会使用到索引吗？
    答：
    在 MySQL 5.6以上的InnoDB存储引擎会正常触发索引。但为了兼容低版本的MySQL和兼容其他数据库存储引擎，不建议使用NULL值来存储和查询数据，建议设置列为NOT NULL，并设置一个默认值

13. 索引的常见存储算法有哪些？
    答：
    1）哈希存储法：以 key、value 方式存储，把值存入数组中使用哈希值确认数据的位置，如果发生哈希冲突，使用链表存储数据；
    2）有序数组存储法：按顺序存储，优点是可以使用二分法快速找到数据，缺点是更新效率，适合静态数据存储；
    3）搜索树：以树的方式进行存储，查询性能好，更新速度快

14. 唯一索引和普通索引哪个性能更好？
    答:
    对于查询操作来说：普通索引和唯一索引的性能接近，都从索引树中进行查询
    对于更新操作来说：唯一索引要比普通索引执行的慢，因为唯一索引需要先将数据读取到内存中，再在内存中进行数据的唯一校验，所以执行起来要比普通索引慢

15. InnoDB为什么要使用B+树，而不是B树、Hash、红黑树或二叉树？
    答：
    因为B树、Hash、红黑树或二叉树存在以下问题：
    1）B树：不管叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据，这样导致在非叶子节点中能保存的指针数量变少（有些资料也称为扇出），指针少的情况下要保存大量数据，只能增加树的高度，导致IO操作变多，查询性能变低；
    2）Hash：虽然可以快速定位，但是没有顺序，IO复杂度高；
    3）二叉树：树的高度不均匀，不能自平衡，查找效率跟数据有关（树的高度），并且IO代价高；
    4）红黑树：树的高度随着数据量增加而增加，IO代价高。

16. 优化器选择查询索引的影响因素有哪些？
    答：
    优化器的目的是使用最小的代价选择最优的执行方案，影响优化器选择索引的因素如下：
    1）扫描行数：扫描的行数越小，执行代价就越少，执行效率就越高
    2）是否使用了临时表
    3）是否排序

17. 如何优化身份证的索引？
    答：
    在中国因为身份证前6位代表的是地区，所以很多人前6位都是相同的，如果我们使用前缀索引为6位的话，性能提升也不是很明显，但如果设置的位数过长，那么占用的磁盘空间就越大，数据页能放下的索引值就越少，搜索效率也就越低。所以优化方案有以下两种：
    1）使用身份证倒序存储，这样设置前六位的意义就很大了
    2）使用hash值，新创建一个字段用于存储身份证的hash值