【MySQL高级】——索引的创建&设计原则

1. 索引的声明&使用

<1> 索引分类

1. 功能逻辑
   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. 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. 作用字段个数
   索引可以分为 2 种：单列索引和联合索引。

<2> 各种索引介绍

1. 普通索引
   

2. 唯一性索引
   

3. 主键索引
   4. 单列索引
   

4. 多列(组合、联合)索引
   

5. 全文索引
   

<3> 索引创建

1. 创建表的时候创建索引

<1> 隐式创建索引

1. 主键索引

CREATE TABLE dept(
dept_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
dept_name VARCHAR(20)
);

2. 唯一索引

CREATE TABLE emp(
emp_name VARCHAR(20) UNIQUE
);

3. 外键索引

CREATE TABLE emp(
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
emp_name VARCHAR(20) UNIQUE,
dept_id INT,
CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id)
);

<2> 显式创建索引

1. 语法

CREATE TABLE table_name [col_name data_type]
[UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name [length]) [ASC |DESC]

2. 创建普通索引

CREATE TABLE book(
book_id INT ,
year_publication YEAR,
INDEX(year_publication)
);

3. 创建唯一索引
   唯一性索引，在添加数据时，要保证唯一性，但可以添加null

CREATE TABLE test1(
id INT NOT NULL,
name varchar(30) NOT NULL,
UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)
);

4. 主键索引
   <1> 创建主键索引
   设定为主键后数据库会自动建立索引，innodb存储引擎为聚簇索引

CREATE TABLE student (
id INT(10) UNSIGNED AUTO_INCREMENT ,
student_no VARCHAR(200),
student_name VARCHAR(200),
PRIMARY KEY(id)
);

<2> 删除主键索引

ALTER TABLE student
drop PRIMARY KEY ;

<3> 修改主键索引
必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引
5. 创建单列&组合索引
单列索引：

CREATE TABLE test123(
id INT(11) NOT NULL,
name CHAR(30) NOT NULL,
age INT(11) NOT NULL,
info VARCHAR(255),
UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)
);

全文索引：
multi_idx 为索引名

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)
);

2. 在已经存在的表上创建索引

在已经存在的表中创建索引可以使用ALTER TABLE语句或者CREATE INDEX语句。

<1> 使用ALTER TABLE语句创建索引

语法

ALTER TABLE table_name ADD [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name[length],...) [ASC | DESC]

案例

CREATE TABLE test6(
id INT NOT NULL,
name varchar(30) NOT NULL
);
ALTER TABLE test6 ADD INDEX  idx_name(name);

<2> 使用CREATE INDEX创建索引

语法

CREATE [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] INDEX index_name ON table_name (col_name[length],...) [ASC | DESC]

案例

CREATE TABLE test7(
id INT NOT NULL,
name varchar(30) NOT NULL
);
CREATE INDEX  idx_name ON test7(name);

<4> 索引删除

1. 使用ALTER TABLE删除索引

ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;

2. 使用DROP INDEX语句删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name;

3. 注意
   添加AUTO_INCREMENT约束（自增长约束）的唯一索引不能被删。
   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。

2. MySQL8.0新特性

<1> 支持降序索引

<2> 隐藏索引

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。

1. 创建表时直接创建

CREATE TABLE tablename(
propname1 type1[CONSTRAINT1],
propname2 type2[CONSTRAINT2],
……
propnamen typen,
INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE
);

上述语句比普通索引多了一个关键字INVISIBLE，用来标记索引为不可见索引。

2. 在已经存在的表上创建

CREATE INDEX indexname
ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

3. 通过ALTER TABLE语句创建

ALTER TABLE tablename
ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

4. 切换索引可见状态

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

5. 使隐藏索引对查询优化器可见

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。如果 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> 查看是否开启

select @@optimizer_switch \G

<2> 开启&关闭

set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=on";

set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=off";

3. 设计原则

<1> 数据准备

1. 创建数据库、创建表

CREATE DATABASE dbtest3; 
USE dbtest3;
#1.创建学生表和课程表
CREATE TABLE `student_info` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`student_id` INT NOT NULL ,
`name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
`course_id` INT NOT NULL ,
`class_id` INT(11) DEFAULT NULL,
`create_time` DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE `course` (
`id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`course_id` INT NOT NULL ,
`course_name` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

2. 创建模拟数据必需的存储函数

set global log_bin_trust_function_creators=1; 

#函数1：创建随机产生字符串函数
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string(n INT)
  RETURNS VARCHAR(255) #该函数会返回一个字符串
BEGIN
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n DO
SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));
SET i = i + 1;
END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER ;

#函数2：创建随机数函数
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1)) ;
RETURN i;
END //
DELIMITER ;

# 存储过程1：创建插入课程表存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_course( max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
REPEAT #循环
SET i = i + 1; #赋值
INSERT INTO course (course_id, course_name ) VALUES
(rand_num(10000,10100),rand_string(6));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;

# 存储过程2：创建插入学生信息表存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_stu( max_num INT )
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
REPEAT #循环
SET i = i + 1; #赋值
INSERT INTO student_info (course_id, class_id ,student_id ,NAME ) VALUES
(rand_num(10000,10100),rand_num(10000,10200),rand_num(1,200000),rand_string(6));
UNTIL i = max_num
END REPEAT;
COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;

CALL insert_course(100);
CALL insert_stu(1000000);

<2> 适合创建索引的情况

1. 字段的数值有唯一性的限制

2. 频繁作为 WHERE 查询条件的字段

某个字段在SELECT语句的 WHERE 条件中经常被使用到，那么就需要给这个字段创建索引了。尤其是在 数据量大的情况下，创建普通索引就可以大幅提升数据查询的效率。 比如student_info数据表（含100万条数据），假设我们想要查询 student_id=123110 的用户信息。

3. 经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列

索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用 GROUP BY 对数据进行分组查询，或者 使用 ORDER BY 对数据进行排序的时候，就需要 对分组或者排序的字段进行索引 。如果待排序的列有多个，那么可以在这些列上建立 组合索引 。组合索引 先写group中的字段，然后写order 中的字段

4. UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列

对数据按照某个条件进行查询后再进行 UPDATE 或 DELETE 的操作，如果对 WHERE 字段创建了索引，就 能大幅提升效率。原理是因为我们需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或 删除。如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是因为非索引字段更 新不需要对索引进行维护。

5.DISTINCT 字段需要创建索引

有时候我们需要对某个字段进行去重，使用 DISTINCT，那么对这个字段创建索引，也会提升查询效率。

6. 多表 JOIN 连接操作时，创建索引注意事项

首先，连接表的数量尽量不要超过 3 张 ，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增 长会非常快，严重影响查询的效率。
其次， 对 WHERE 条件创建索引 ，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下， 没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。
最后， 对用于连接的字段创建索引 ，并且该字段在多张表中的 类型必须一致 。比如 course_id 在 student_info 表和 course 表中都为 int(11) 类型，而不能一个为 int 另一个为 varchar 类型。

7. 使用列的类型小的创建索引

8. 使用字符串前缀创建索引

9. 区分度高(散列性高)的列适合作为索引

10. 使用最频繁的列放到联合索引的左侧

最左前缀原则：将常用的字段放在左侧，提高索引的使用概率

11. 在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

字面意思

<3> 限制索引的数目

<4> 不适合创建索引的情况

1. 在where中使用不到的字段，不要设置索引

索引的价值是快速定位，如果起不到定位的字段通常不需要创建索引。

2. 数据量小的表最好不要使用索引

数据量小，对查询效率影响不大

3. 有大量重复数据的列上不要建立索引

当数据重复度大，比如 高于 10% 的时候，也不需要对这个字段使用索引。

4. 避免对经常更新的表创建过多的索引

维护索引增加负担。

5. 不建议用无序的值作为索引

例如身份证、UUID(在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成页分裂)、MD5、HASH、无序长字 符串等。

6. 删除不再使用或者很少使用的索引

7. 不要定义冗余或重复的索引

<1> 冗余索引


<2> 重复索引