玩转Mysql 七 （索引的创建与设计原则）

一路走来，所有遇到的人，帮助过我的、伤害过我的都是朋友，没有一个是敌人。

一、索引的创建与使用

1、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。
（1）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。
（2）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。
（3）按照 作用字段个数 进行划分，分成单列索引和联合索引。

2、mysql索引的拓扑图

3、mysql索引概述

索引是排好序的数据结构，能够就少I/O次数。
MySQL-INNODB引擎使用B+树数据结构作为索引。
B树和B+树最大的区别是将数据存储到了叶子节点，并且叶子节点之间用指针相连。

• 主键索引PRIMARY KEY：不为空、不能重复
• 唯一索引UNIQUE：可为空，不能重复
• 普通索引INDEX：加速查找
• 联合索引：PRIMARY KEY(id,name)：联合主键索引 UNIQUE(id,name)：联合唯一索引INDEX(id,name)：联合普通索引

4、创建索引的三种方式

（1）创建表时同时创建索引

CREATE TABLE users(
userid INT ,
username VARCHAR(100),
age YEAR,
email VARCHAR(100),
INDEX email_inx(email) 
);

（2）创建完表后再单独一列创建索引

CREATE INDEX name_inx ON users(username);

（3）将表的一列更改为索引

ALTER TABLE users ADD INDEX age_index(age);

4、查看表的索引

方式一：SHOW INDEX FROM users;

方式二：

SHOW CREATE TABLE users \G;

SHOW CREATE TABLE users ；

二、索引类型的优缺点

1、普通索引

普通索引是数据库中最基本的索引结构，也被称为单列索引或简单索引。它只包含一个列的值和指向该行的指针，用于加速对该列的单列查询。可以对表的任意列创建普通索引，但通常建议对经常进行查询和排序的列创建索引，例如主键列和外键列等。

普通索引的原理是将所需要查询的列作为索引列，按照索引列的值建立索引。当查询该列时，数据库系统会先在索引结构中进行查找，然后根据索引中的指针到数据表中找到对应的行。由于普通索引只包含一个列的值和指向该行的指针，因此查询时需要在数据表中找到其他所需的列的值。

普通索引的优点包括：

（1）可以加速单列查询的速度，特别是对于大型数据表和频繁的查询操作。

（2）可以提高数据的访问效率，从而加快数据的处理速度。

普通索引的缺点包括：

（1）当需要查询的列不在索引列中时，需要进行额外的查找操作，从而降低查询效率。

（2）创建普通索引需要占用额外的磁盘空间和内存空间，可能会对写入操作的性能产生一定的影响。

普通索引的使用场景包括：

（1）经常进行查询和排序操作的列。

（2）需要经常进行连接操作的表的外键列。

（3）数据表中需要保证唯一性的列，如主键列等。

普通索引是数据库中最基本的索引结构，用于加速对单列查询的速度，提高数据的访问效率。在创建普通索引时需要根据具体的业务需求进行选择，避免对写入操作的性能产生过大的影响。

示例：创建普通索引

在book表中的year_publication字段上建立普通索引，SQL语句如下：
（1）在创建表中创建索引

（2）查看索引信息

方式一 ：SHOW INDEX FROM users;

方式二：

（3）删除索引

方式一：ALTER  TABLE  表名称  DROP  索引名称;

ALTER TABLE users DROP INDEX   email_inx;

方式二：DROP  INDEX  索引名称  ON  表名称;

DROP INDEX name_inx ON users; 

2、唯一索引

唯一索引是一种限制数据库表中列值唯一性的索引，用于保证在指定列上没有重复的数据。与普通索引不同，唯一索引在索引列中的每个值都是唯一的，且不允许插入重复值，包括 NULL 值。

唯一索引的原理与普通索引类似，只是对于唯一索引而言，如果插入或更新操作的列值已经存在，数据库系统会抛出一个唯一性冲突的错误。唯一索引可以用于加速唯一性约束条件的验证（创建唯一性索引会默认创建唯一性约束，反之亦然），从而提高数据的访问效率。

唯一索引的优点包括：

（1）可以保证数据表中的列值唯一性，避免重复数据的插入。

（2）可以提高数据的访问效率，加速唯一性约束条件的验证。

唯一索引的缺点包括：

（1）创建唯一索引需要占用额外的磁盘空间和内存空间，可能会对写入操作的性能产生

        一定的影响。

（2）如果需要对多个列进行唯一性约束，需要创建多个唯一索引，会占用更多的磁盘空间和

         内存空间。

唯一索引的使用场景包括：

（1）需要对数据表中的某一列或多个列进行唯一性约束的情况。

（2）经常进行查询和排序操作的列需要保证唯一性。

唯一索引是一种用于限制数据库表中列值唯一性的索引，可以保证数据表中的列值唯一性，提高数据的访问效率。在创建唯一索引时需要根据具体的业务需求进行选择，避免对写入操作的性能产生过大的影响。

创建唯一索引的两种方式：

方式1：建立表时创建

CREATE TABLE users2(
userid INT    ,
username VARCHAR(100),
age YEAR,
email VARCHAR(100),
UNIQUE INDEX  use_idx_id(userid)
);

方式2：建立表后再指定的列上创建

ALTER TABLE users2 ADD UNIQUE use_idx_id(userid);

（3）普通索引 VS 唯一索引的展示对比

（4）删除唯一索引

方式一：DROP INDEX index_name on  table_nam;

DROP INDEX use_idx_id on users2;

方式二：ALTER TABLE table_nam DROP INDEX use_idx_id;

ALTER TABLE users2 DROP INDEX use_idx_id;

测试唯一索引：插入重复的值

SELECT * FROM users2;

INSERT INTO users2(userid,username,age,email)  VALUE ('1','jack','18','tom.126.com');

测试唯一索引：插入NULL 值

INSERT INTO users2(userid,username,age,email) 
VALUE(null,'jack','18','jack.126.com');

唯一索引可以插入NULL值，建表时需要注意

3、主键索引

主键索引是一种基于数据库表中主键的索引技术，主要用于加速对数据库表中某个记录的查找和访问。主键是一种唯一标识数据库表中每个记录的字段或一组字段，每个记录都应该具有不同的主键值，主键是一种特殊的唯一索引，必须指定为"PRIMARY KEY"。 一个表只能有一个主键，不允许有空值。添加主键将自动创建主键索引。

主键索引通常使用B+树等数据结构进行实现，以便能够快速地查找和定位某个记录。

主键索引的特点包括：

（1）主键索引是一种唯一索引，要求每个记录的主键值都是唯一的。

（2）主键索引通常是表中的主键字段上创建的索引，可以加快对该字段的查找和访问速度。

（3）主键索引可以用于加速数据库表的连接操作和数据的排序操作。

主键索引的优点包括：

（1）提高了对数据库表中某个记录的查找和访问速度，降低了访问数据库表的成本。

（2）由于主键值是唯一的，可以保证每个记录都能被唯一地标识和访问。

（3）可以用于加速数据库表的连接操作和数据的排序操作，提高了查询和分析数据的效率。

主键索引的缺点包括：

（1）主键索引只适用于基于主键的查询，对于其他类型的查询可能会不够高效。

（2）在插入新记录或更新主键值时，需要重新维护主键索引，可能会对数据库性能产生影响。

（3）如果主键值不够唯一或者数据量较大，主键索引可能会占用较多的磁盘空间和内存空间。

主键索引是一种基于数据库表中主键的索引技术，可以提高对数据库表中某个记录的查找和访问速度，用于加速数据库表的连接操作和数据的排序操作。在使用主键索引时需要考虑到其对于其他类型的查询可能不够高效，以及在插入新记录或更新主键值时需要重新维护主键索引的成本。MySQL 主键索引还是聚簇索引。

创建主键索引的方式

方式一：建表时同时创建

CREATE TABLE users3(
userid INT(10) PRIMARY KEY  ,
username VARCHAR(100),
age YEAR,
email VARCHAR(100)
);
方式二：建表后创建

ALTER TABLE users3 ADD CONSTRAINT  PRIMARY KEY (userid);

   删除主键索引

ALTER TABLE table_name DROP PRIMARY KEY;

ALTER TABLE users3 DROP PRIMARY KEY;

测试主键索引

  

测试插入重复值

INSERT INTO users3(userid,username,city,email) 
VALUE('1','jack','hb','tom.126.com');

测试插入空值

INSERT INTO users3(userid,username,city,email) 
VALUE(NULL,'jack','hb','tom.126.com');

3、复合（联合）索引

复合索引是一种将多个列组合在一起来创建的索引，用于优化查询中涉及到多个列的查询效率。相对于单列索引，复合索引可以更有效地支持多列的查询，提高查询效率。

在创建复合索引时，可以选择多个列，并按照顺序依次排列。这样可以使得查询更加高效，因为复合索引的叶子节点存储的是多列的值，可以直接满足多列查询的需求，避免了查询时多次进行索引扫描的开销。

例如，对于一个包含姓名和年龄的表，可以创建一个复合索引，将这三列按照顺序依次排列。这样，当需要查询姓名、性别和年龄都满足一定条件的记录时，可以直接使用复合索引来完成查询，避免了多次索引扫描的开销，从而提高了查询效率。

复合索引的优点包括：

（1）可以提高多列查询的效率，避免多次索引扫描的开销。

（2）可以减小索引的存储空间，适用于需要对多个列进行查询的表。

复合索引的缺点包括：

（1）复合索引的维护成本比单列索引高，因为需要对多个列进行维护。

（2）对于一些单列查询，复合索引可能并不适用，因为需要扫描复合索引的叶子节点，而单列索引可以直接定位到需要的记录。

复合索引的使用场景包括：

（1）需要对多列进行查询的表，例如包含姓名和年龄等多个列的表。

（2）查询操作较多，更新操作较少的表。

创建联合索引方式

方式一：创建表时创建

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)
);

方式二：创建表后增加

ALTER TABLE test3 ADD INDEX multi_idx(id,name,age);

删除联合索引

DROP INDEX multi_idx ON test3;

4、全文索引

全文索引是一种基于文本内容的索引技术，可以快速地检索出包含指定关键词或短语的文档或记录，只支持VARCHAR/CHAR类型数据。相比于传统的索引技术，全文索引更加适用于文本数据的搜索和查询。

全文索引通常使用倒排索引（Inverted Index）的数据结构，将每个单词或短语出现的位置作为索引项，以便进行快速的查找和匹配。倒排索引可以理解为是一张单词词表，每个单词都指向包含该单词的文档或记录的位置。通过倒排索引，可以快速地找到包含指定单词的文档或记录，以及它们出现的位置。

全文索引的优点包括：

（1）可以对文本数据进行高效的搜索和查询，提高数据的访问效率。

（2）可以支持模糊搜索和短语搜索等功能，增强搜索的灵活性和准确性。

全文索引的缺点包括：

（1）创建全文索引需要占用大量的磁盘空间和内存空间，可能会对系统的性能产生影响。

（2）全文索引的更新和维护成本较高，需要花费较多的时间和资源。

全文索引的使用场景包括：

（1）需要对大量文本数据进行搜索和查询的情况，如新闻、博客、社交媒体等应用。

（2）需要支持模糊搜索和短语搜索等高级搜索功能的情况。

全文索引是一种基于文本内容的索引技术，可以高效地对文本数据进行搜索和查询，支持模糊搜索和短语搜索等高级搜索功能。在使用全文索引时需要考虑到其占用的磁盘空间和内存空间，以及更新和维护的成本。

创建全文索引

CREATE TABLE test5 (
id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
title VARCHAR (200),
body TEXT,
FULLTEXT INDEX  full_idx (title, body)
) ENGINE = INNODB ;

SHOW INDEX FROM test5;

注意： 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。
 

三、MySQL8.0索引新特性

1、支持降序索引

 降序索引：实际上升序索引和降序索引是不同的排序方式而已，Mysql8中正在实现了降序索引后，我们在创建索引时更加灵活，可以根据业务需要的排序规则来创建合适的索引，这样能使你的查询更快，而且现在只有Innodb存储引擎支持降序索引。MySQL 8.0引入的降序索引，最重要的作用是，解决了多列排序可能无法使用索引的问题，从而可以覆盖更多的应用场景。

2、测试降序索引的查询效率

（1）使用mysql 5 和 mysql 8 建立相同的表，插入相同的数据，进行测试

    CREATE TABLE ts1(a int,b int,index idx_a_b(a,b desc));
（2）插入相同的数据

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE ts_insert()
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 1;
WHILE i < 800
DO
insert into ts1 select rand()*80000,rand()*80000;
SET i = i + 1;
END WHILE;
commit;
END //
DELIMITER ;

调用ts_insert，查看表中数据
CALL ts_insert();

3、mysql 5 测试查询，查看执行计划

从结果可以看出，执行计划中扫描数为799，而且使用了Using filesort， 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。
4、mysql 8 测试查询，查看执行计划

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。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。
示例演示：

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

MySQL 8演示

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

mysql 5 展示

从结果可以看出，执行计划中扫描数为799，没有使用Using filesort

从结果可以看出，修改后MySQL 5.7的执行计划要明显好于MySQL 8.0。
 

四、隐藏索引（可以理解为将索引置为失效状态，查看SQL的执行效率）

1、MySQL 8 新特性 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 。

2、隐藏索引创建的方式

方式一：创建表时一起创建

CREATE TABLE test6(
id INT(11) NOT NULL,
name CHAR(30) NOT NULL,
age INT(11) NOT NULL,
info VARCHAR(255),
INDEX name_idx(NAME) INVISIBLE
);

SHOW INDEX FROM test6

方式二：创建完表的增加

将索引更改为可现性/隐藏性

ALTER TABLE test6 ALTER INDEX  age_idx VISIBLE; （INVISIBLE）
SHOW INDEX FROM test6;

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。
 

3、使隐藏索引对查询优化器可见（了解）
在MySQL 8.x版本中，为索引提供了一种新的测试方式，可以通过查询优化器的一个开关
（use_invisible_indexes）来打开某个设置，使隐藏索引对查询优化器可见。如use_invisible_indexes设置为off(默认)，优化器会忽略隐藏索引。如果设置为on，即使隐藏索引不可见，优化器在生成执行计
划时仍会考虑使用隐藏索引。

（1）在MySQL命令行执行如下命令查看查询优化器的开关设置。
         在输出的结果信息中找到如下属性配置。
         此属性配置值为off，说明隐藏索引默认对查询优化器不可见。
（2）使隐藏索引对查询优化器可见，需要在MySQL命令行执行如下命令：SQL语句执行成功，再次查看查询优化器的开关设置。此时，在输出结果中可以看到如下属性配置。
use_invisible_indexes属性的值为on，说明此时隐藏索引对查询优化器可见。
ALTER TABLE tablename
ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;
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
mysql> select @@optimizer_switch \G
use_invisible_indexes=off
mysql> set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=on";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select @@optimizer_switch \G
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch:
index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_
intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_co
st_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on
,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on
,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on,use_invisible_ind
exes=on,skip_scan=on,hash_join=on
1 row in set (0.00 sec)
use_invisible_indexes=on
（3）使用EXPLAIN查看以字段invisible_column作为查询条件时的索引使用情况。查询优化器会使用隐藏索引来查询数据。
（4）如果需要使隐藏索引对查询优化器不可见，则只需要执行如下命令即可。
再次查看查询优化器的开关设置。
此时，use_invisible_indexes属性的值已经被设置为“off”。

四、索引设计的原则