一个系列搞懂Mysql数据库4：Mysql索引实现原理和相关数据结构算法

Table of Contents

• MySQL索引
  • 一、简介
  • 二、语句
  • 三、索引类型
  • 四、缺点
  • 五、注意事项
• 摘要
• 数据结构及算法基础
  • 索引的本质
  • B-Tree和B+Tree
    • B-Tree
    • B+Tree
    • 带有顺序访问指针的B+Tree
  • 为什么使用B-Tree（B+Tree）
    • 主存存取原理
    • 磁盘存取原理
    • 局部性原理与磁盘预读
    • B-/+Tree索引的性能分析
  • MySQL索引实现
    • MyISAM索引实现
    • InnoDB索引实现
    • 索引使用策略及优化
    • 示例数据库
    • 最左前缀原理与相关优化
    • 情况一：全列匹配。
    • 情况二：最左前缀匹配。
    • 情况三：查询条件用到了索引中列的精确匹配，但是中间某个条件未提供。
    • 情况四：查询条件没有指定索引第一列。
    • 情况五：匹配某列的前缀字符串。
    • 情况六：范围查询。
    • 情况七：查询条件中含有函数或表达式。
  • 索引选择性与前缀索引
  • InnoDB的主键选择与插入优化
• 后记
• 参考文献

MySQL索引

一、简介

MySQL目前主要有以下几种索引类型：
1.普通索引
2.唯一索引
3.主键索引
4.组合索引
5.全文索引

二、语句

CREATE TABLE table_name[col_name data type]
[unique|fulltext][index|key][index_name](col_name[length])[asc|desc]

1.unique|fulltext为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引
2.index和key为同义词，两者作用相同，用来指定创建索引
3.col_name为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中该定义的多个列中选择
4.index_name指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，默认col_name为索引值
5.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
6.asc或desc指定升序或降序的索引值存储

三、索引类型

1.普通索引
是最基本的索引，它没有任何限制。它有以下几种创建方式：
（1）直接创建索引

CREATE INDEX index_name ON table(column(length))

（2）修改表结构的方式添加索引

ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name ON (column(length))

（3）创建表的时候同时创建索引

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL , PRIMARY KEY (`id`), INDEX index_name (title(length))
)

（4）删除索引

DROP INDEX index_name ON table

2.唯一索引
与前面的普通索引类似，不同的就是：索引列的值必须唯一，但允许有空值。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一。它有以下几种创建方式：
（1）创建唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX indexName ON table(column(length))

（2）修改表结构

ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE indexName ON (column(length))

（3）创建表的时候直接指定

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL , UNIQUE indexName (title(length))
);

3.主键索引
是一种特殊的唯一索引，一个表只能有一个主键，不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引：

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) NOT NULL , PRIMARY KEY (`id`)
);

4.组合索引
指多个字段上创建的索引，只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段，索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合

ALTER TABLE `table` ADD INDEX name_city_age (name,city,age); 

5.全文索引
主要用来查找文本中的关键字，而不是直接与索引中的值相比较。fulltext索引跟其它索引大不相同，它更像是一个搜索引擎，而不是简单的where语句的参数匹配。fulltext索引配合match against操作使用，而不是一般的where语句加like。

它可以在create table，alter table ，create index使用，不过目前只有char、varchar，text 列上可以创建全文索引。值得一提的是，在数据量较大时候，现将数据放入一个没有全局索引的表中，然后再用CREATE index创建fulltext索引，要比先为一张表建立fulltext然后再将数据写入的速度快很多。
（1）创建表的适合添加全文索引

CREATE TABLE `table` (
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
    `title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
    `content` text CHARACTER NULL ,
    `time` int(10) NULL DEFAULT NULL , PRIMARY KEY (`id`),
    FULLTEXT (content)
);

（2）修改表结构添加全文索引

ALTER TABLE article ADD FULLTEXT index_content(content)

（3）直接创建索引

CREATE FULLTEXT INDEX index_content ON article(content)

四、缺点

1.虽然索引大大提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度，如对表进行insert、update和delete。因为更新表时，不仅要保存数据，还要保存一下索引文件。

2.建立索引会占用磁盘空间的索引文件。一般情况这个问题不太严重，但如果你在一个大表上创建了多种组合索引，索引文件的会增长很快。
索引只是提高效率的一个因素，如果有大数据量的表，就需要花时间研究建立最优秀的索引，或优化查询语句。

五、注意事项

使用索引时，有以下一些技巧和注意事项：

1.索引不会包含有null值的列
只要列中包含有null值都将不会被包含在索引中，复合索引中只要有一列含有null值，那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以我们在数据库设计时不要让字段的默认值为null。

2.使用短索引
对串列进行索引，如果可能应该指定一个前缀长度。例如，如果有一个char(255)的列，如果在前10个或20个字符内，多数值是惟一的，那么就不要对整个列进行索引。短索引不仅可以提高查询速度而且可以节省磁盘空间和I/O操作。

3.索引列排序
查询只使用一个索引，因此如果where子句中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；尽量不要包含多个列的排序，如果需要最好给这些列创建复合索引。

4.like语句操作
一般情况下不推荐使用like操作，如果非使用不可，如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like “aaa%”可以使用索引。
5.不要在列上进行运算
这将导致索引失效而进行全表扫描，例如

SELECT * FROM table_name WHERE YEAR(column_name)<2017;

6.不使用not in和<>操作

摘要

本文以MySQL数据库为研究对象，讨论与数据库索引相关的一些话题。特别需要说明的