Oracle中的索引

目录

一、索引概念

二、索引分类及应用实例

2.1B树索引

2.2位图索引

2.3函数索引

2.4普通索引

2.5唯一索引

2.6主键索引

2.7聚集索引

2.8全文索引

三、索引创建

四、索引修改

五、索引删除

六、索引作用

一、索引概念
索引是一种与表相关的可选数据对象。通过在表中的一个或多个列上创建索引,就能够为数据的检索提供快捷的存取路径,减少查询时所需的磁盘I/O操作,加快数据的检索速度。
索引是将创建列的键值和对应记录的物理记录号(ROWID)排序后存储起来,需要占用额外的存储空间来存放。由于索引占用的空间远小于表所占用的实际空间,在系统通过索引进行数据检索时,可先将索引调入内存,通过索引对记录进行定位,大大减少了磁盘/O操作次数,提高检索效率。一般而言,表中的记录数越多,索引带来的效率提高就越明显,所以在数据库系统中,索引是必不可少的数据对象之一。

二、索引分类及应用实例
在Oracle数据库中,常用的索引有B树索引、位图索引和函数索引。

2.1B树索引
B树索引是一种最常用的索引类型,它可以用于单列或多列。它的优点是查询速度快、支持范围查询和排序,适用于高基数(不重复值多)的列,如主键、唯一约束、外键、日期等。B-Tree索引将数据按照一定的顺序存储在树形结构中,每个节点都包含多个数据项和指向下一级节点的指针。常见的语句如下:

CREATE INDEX index_name ON table_name(column_name);
例如在一个订单表中,经常需要查询某个用户的订单。因此,可以为该表的用户ID列创建一个B树索引,以加速查询。

CREATE INDEX order_user_id_idx ON orders(user_id);
2.2位图索引
位图索引是一种特殊的索引类型,它适用于低基数(重复值多)的列,如性别、状态等。它的优点是查询速度快、存储空间小,但不支持范围查询。Bitmap索引将每个不同的值都映射到一个位图中,每个位代表一个行的存在或不存在。当查询条件中包含多个列时,可以使用位图索引合并技术,将多个位图合并为一个位图,从而提高查询效率。常见的语句如下:

CREATE BITMAP INDEX index_name ON table_name(column_name);
假设有一个名为"sales"的表格,其中包括唯一的"product_id"列和"region"列。可以使用如下SQL语句创建一个基于"region"列的位图索引:

CREATE BITMAP INDEX sales_region_idx ON sales(region);
这将在"sales"表格上创建一个位图索引,它将包含所有"region"列值对应的行号列表。然后我可以使用位图索引来实现对"sales"表格的快速查询,例如,查找在某个特定地区内销售的产品数量:

SELECT COUNT(*) FROM sales WHERE region = ‘North America’;
查询优化器在执行此查询时会将位图索引作为候选方案之一,如果确定它是最优选择,则使用位图索引进行搜索。当使用位图索引进行搜索时,Oracle会将位表示成二进制格式,并进行逐位比较,以确定哪些行与条件匹配。

注意:

由于位图索引必须在许多行上进行比较,因此在高并发环境下,可能会对数据库的性能和响应时间产生影响。

2.3函数索引
函数索引是一种特殊的索引类型,它适用于对列进行函数操作的查询,如TO_CHAR、UPPER等。它的优点是可以加速带有函数的查询,但是在索引列上使用函数会降低索引的效率。常见的语句如下:

CREATE INDEX index_name ON table_name(function(column_name));
例如,创建一个基于 “UPPER” 函数的索引:

CREATE INDEX upper_last_name_idx ON employees(UPPER(last_name));
假如在一个客户表中,经常需要查询客户名和地址,而这些列都是VARCHAR2类型的。为了加速查询,就可以为这两个列创建函数索引,将其转换为大写字。

CREATE INDEX idx_upper_customer ON customer (UPPER(name), UPPER(address));
在实际应用中也会使用其他的索引,它们的含义和使用方法如下:

2.4普通索引
普通索引是最基本和最常见的索引类型,以某个或多个列作为键建立,用于加速查询。它可以用于单列或多列,可以包含重复值。因为普通索引没有任何附加约束条件,所以可以在数据库中创建更多这样的索引。使用CREATE INDEX语句来创建普通索引,例如:

CREATE INDEX idx_last_name ON employees(last_name);
普通索引的使用方法:

SELECT *
FROM employees
WHERE last_name = ‘Smith’;
我在employees表中的last_name列创建了普通索引。当查询特定姓氏的员工时,可以使用该索引来加速查找。

例如,创建一个基于 “last_name” 列的普通索引:

CREATE INDEX last_name_idx ON employees(last_name);
2.5唯一索引
唯一索引是一种限制索引类型,用于保证列的唯一性。它可以用于单列或多列,不允许包含重复值。由于包含多列的值,因此整个组合可以重复。唯一组合索引通常用于识别数据库表(或视图)中的特定行。使用CREATE UNIQUE INDEX语句来创建唯一索引,例如:

CREATE UNIQUE INDEX idx_employee_id ON employees(employee_id);
唯一索引的使用方法:

SELECT *
FROM employees
WHERE employee_id = 1001;
我在employees表中的employee_id列创建了唯一索引。当查询特定员工时,可以使用该索引来加速查找,并且保证结果唯一。

备注:

还有一种唯一组合索引(Unique Composite Index):

这种索引上的值必须唯一,但是由于包含多列的值,因此整个组合可以重复。唯一组合索引通常用于识别数据库表(或视图)中的特定行。

例如,创建一个基于"employee_id"和 "department_id"列的唯一组合索引:

CREATE UNIQUE INDEX emp_dept_idx on employees(employee_id, department_id);
2.6主键索引
主键索引是一种特殊的唯一索引类型,用于标识表中的主键列。主键索引可以用于单列或多列(可以包含单个列或多个列作为其组合键),不允许包含重复值。因为主键也限制为非空且不能更改,所以对于具有活动事务的大型表,使用主键索引比使用唯一索引进行经常性的检查操作要有效得多。使用ALTER TABLE语句来添加主键索引,例如:

ALTER TABLE employees ADD CONSTRAINT pk_employee_id PRIMARY KEY (employee_id);
例如,创建一个基于 “employee_id” 列的主键索引:

ALTER TABLE employees ADD CONSTRAINT emp_pk PRIMARY KEY (employee_id);
2.7聚集索引
聚集索引是一种特殊的索引类型,用于按照表的物理顺序存储行数据。每个表只能有一个聚集索引,通常与主键索引相同。它适用于经常需要按照某个列进行查询的表。

使用CREATE CLUSTERED INDEX语句来创建聚集索引,例如:

CREATE CLUSTERED INDEX idx_employee_id ON employees(employee_id);
举个例子,假设有一个包含大量租车记录的表格。每条租车记录包含了租车者的ID、起始时间和结束时间,以及租赁汽车的ID。可以构建一个名为 “rentals” 的表格来表示这些租车记录:

CREATE TABLE rentals (
id NUMBER PRIMARY KEY,
start_date DATE NOT NULL,
end_date DATE NOT NULL,
car_id NUMBER REFERENCES cars(id),
renter_id NUMBER REFERENCES renters(id)
);
现在可以使用一个聚集索引来优化该表格的查询效率。例如,可以按照租赁开始时间来排序租车记录,从而加速按照时间段进行查询。因此,我可以创建以下聚集索引:

CREATE CLUSTERED INDEX rentals_by_start_date ON rentals (start_date);
当按照 start_date 进行查询时,数据库管理系统可以更快地扫描数据页,从而提高查询效率。

注意:

由于聚集索引直接操作存储在磁盘上的数据,因此在新增、更新或删除数据时可能会影响到磁盘上的物理排列顺序,因此应该仔细考虑何时创建聚集索引。

那么何时可以创建聚集索引呢?

聚集索引(Clustered Index)只适用于堆表与索引组织表。

对于堆表(Heap-organized Table),它是一个没有聚集索引的表格类型。创建聚集索引的唯一方法是使用 CREATE CLUSTER 语句创建簇(Cluster),并将堆表之间相关联的行分配到同一个簇中。聚集索引因此自然而然地形成,以聚集的方式存储行数据,这些聚集的行数据按照特定顺序排列。

对于索引组织表(Index-organized Table),每个表行都唯一对应于一个主键值,并且采用 B-tree 或类似结构来管理它们。在这种情况下,Oracle会自动为每个索引组织表建立一个基于主键的聚集索引,因为索引组织表本身就是通过主键进行排序的。

在许多情况下,并不需要手动创建聚集索引,因为 Oracle 数据库系统会自动为许多索引和约束默认创建适当的聚集索引。但是,在某些情况下可能需要手动创建额外的聚集索引(例如对于大型表或复杂查询的性能优化)。

2.8全文索引
全文索引是一种用于文本数据的索引类型,用于加速全文搜索。它可以包含多个单词,并支持模糊搜索和语言特定的搜索。使用CREATE INDEX语句来创建全文索引,例如:

CREATE INDEX idx_job_history ON employees(job_history) INDEXTYPE IS CTXSYS.CONTEXT;
例如,可以使用全文索引搜索包含某个关键字的博客文章或新闻文章:

首先创建一个包含博客文章或新闻文章内容的表格,例如:

CREATE TABLE articles (
id NUMBER PRIMARY KEY,
title VARCHAR2(100),
content CLOB
);
然后,使用 CTXSYS.CONTEXT 包来创建全文索引。例如,可以创建一个称为 “idx_articles” 的全文索引,用于 “articles” 表格的 “content” 列:

CREATE INDEX idx_articles ON articles(content) INDEXTYPE IS CTXSYS.CONTEXT;
现在就可以根据关键字执行全文搜索了。例如,要查找包含“Oracle”关键字的文章,可以执行类似于以下示例的SQL查询:

SELECT id, title
FROM articles
WHERE CONTAINS(content, ‘Oracle’, 1) > 0;
CONTAINS 函数接受三个参数:要进行搜索的列、搜索字符串以及开始位置(这里指从哪一行开始搜索)。搜索结果是包含了关键字的文章的 id 和 title。

注意:

在执行全文搜索之前,需要确保已经安装了 Oracle Text 组件,并启用了适当的语言和过滤器设置。此外,对于较大的数据集,全文索引可能需要相当长的时间来构建,因此建议使用增量索引构建策略。

三、索引创建
在索引分类章节的实例中其实就已经用到了索引创建,那么创建索引可以使用CREATE INDEX语句。以下是创建索引的语法格式:

CREATE [UNIQUE] [BITMAP | FUNCTION-BASED | DOMAIN]
INDEX index_name
ON table_name (column_name[ASC | DESC] [, column_name[ASC | DESC]]…)
[TABLESPACE tablespace_name];

UNIQUE:可选关键字,指定该索是否为唯一索引。
BITMAP:可选关键字,指定该索引是否为位图索引。
FUNCTION-BASED:可选关键字,指定该索引是否为函数-Based索引。
DOMAIN:可选关键字,指定该索引是否为域索引。
index_name:索引的名称。
table_name:被索引的表的名称。
column_name:要作为索引键的列名。
ASC:表示升序。
DESC:表示降序。
TABLESPACE tablespace_name 可选项:指定索引所存储数据的表空间名。如果未指定,则使用默认表空间。当数据库中存在多个表空间时,该选项特别有用。
例如,创建一个名为emp_salary_idx的索引,基于employees表的salary和hire_date两个列:

CREATE INDEX emp_salary_idx ON employees (salary, hire_date);
我创建一个非唯一索引,使用了employees表的salary和hire_date两个列作为索引键,并将其命名为emp_salary_idx。

例如,在 employees 表中创建员工姓名 (last_name) 的索引:

CREATE INDEX employees_last_name_idx ON employees (last_name);
四、索引修改
修改索引通常意味着增加或删除索引键列、更改索引存储选项或重命名索引。要修改索引,可以使用ALTER INDEX语句。以下是修改索引的语法格式:

ALTER INDEX index_name [RENAME TO new_index_name]
[TABLESPACE tablespace_name];
以下是常用的一些修改索引的语法:

– 重命名索引
ALTER INDEX index_name RENAME TO new_index_name;

– 重建索引
ALTER INDEX index_name REBUILD;

– 修改索引列的数据类型
ALTER INDEX index_name MODIFY (column_name new_data_type);

– 修改索引表空间
ALTER INDEX index_name REBUILD TABLESPACE new_tablespace_name;

– 增加索引键列
ALTER INDEX index_name ADD (column_name);

– 删除索引键列
ALTER INDEX index_name DROP (column_name);

其中:

index_name:要修改的索引的名称。
new_index_name:新的索引名称(可选)。
new_tablespace_name:索引的新表空间(仅当需要移动索引的存储位置时)。
column_name:要添加或删除的新列名。
例如,将名为emp_salary_idx的索引添加了一个新的列job_title:

ALTER INDEX emp_salary_idx ADD (job_title);
这将向现有的索引emp_salary_idx中添加一个新的键列job_title。

例如,将名为 idx_emp_last_name 的索引重命名为 employees_last_name_idx,并将其存储到 new_tablespace 表空间中,语句如下:

ALTER INDEX idx_emp_last_name
RENAME TO employees_last_name_idx TABLESPACE new_tablespace;
注意:

修改索引可能会影响数据库的性能和可用性,在进行此类操作之前,请务必进行全面的测试和评估。

五、索引删除
删除索引可以使用DROP INDEX语句。以下是删除索引的语法格式:

DROP INDEX index_name [FORCE];
其中:

index_name :是要删除的索引的名称。如果存在具有相同名称的其他对象(如程序包、表格等),则必须在索引名称前加上所有者前缀。
FORCE :为可选项,它告诉Oracle忽略与该索引相关联的任何约束和依赖关系,并立即删除索引。如果省略了此选项,则Oracle将检查并拒绝删除任何具有依赖关系的索引。
例如,删除名为emp_salary_idx的索引:

DROP INDEX emp_salary_idx;
例如,删除名为 employees_last_name_idx 的索引:

DROP INDEX employees_last_name_idx;
注意:

删除索引可能会影响数据库性能和可用性。在进行此操作之前,请确定该索引是否不再需要。除非允许,否则用户需要拥有适当的权限才能删除索引。删除索引将导致相关表的查询速度变慢,因此请谨慎操作。

六、索引作用
在Oracle数据库中,索引是一种数据结构,用于加快查询操作的速度。索引是建立在表或视图上的对象,可以对一个或多个表列进行排序,并提供快速访问该表的能力。

因此索引主要用于优化查询操作性能。当一个表包含大量的数据时,查询整个表可能会非常缓慢,因此可以创建一个或多个索引来提高查询性能。

通过使用索引,可以让查询得到快速执行,因为它们允许系统跳过扫描整个表而只搜索分析的那部分数据。如果查询可以利用索引,则通常会比不使用索引时更快地响应查询。

具体来说,索引能够做到以下几点:

  1. 提高检索效率:索引可以减少需要扫描的数据量,缩小了扫描范围,加快了查询速度。
  2. 加快数据排序:索引将关键字存储在文件系统中,可以对其进行排序,并且在 SQL 执行时,这些排序好的值可被迅速输出。
  3. 提高数据完整性:由于索引都是基于表约束创建的,因此它们可以帮助保证数据的一致性和完整性。
  4. 优化查询计划:通过正确的索引设计,可以使查询优化器更容易选择最佳的执行计划,从而提高执行效率。
    注意:

虽然索引对数据库的性能有很大的帮助,但过多、不恰当的索引也可能会产生反作用,导致性能下降。因此,在建立索引时需要根据具体情况仔细权衡,比如需要权衡查询效率和存储成本,避免过度索引导致性能下降,确保其适当。此外,索引也会影响数据的插入、更新和删除操作的性能,因此需要根据具体情况进行优化。

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