【Mysql】索引簡介

本文口味：番茄炒蛋，預計閱讀：10分鐘。

博客又停更了兩個月，在這期間，對人生和世界多了許多思考。在人生的不一樣階段，會對生活和世界有着不同的認知，而認知的改變也會直接反應在行爲模式之中。

對於生活的思考心得也會在以後的時間裏，慢慢分享給你們，一方面是對本身心路歷程的記錄和總結，另外一方面也但願能給遇到一樣問題或疑惑的朋友以幫助。目前生活已經慢慢調整到我想要的樣子，博客寫做也該繼續起航了。

1、說明

Mysql是最經常使用的關係型數據庫，而索引則是Mysql調優中最關心的部分，設計一個好的索引並寫出合適的sql，就能將查詢速度大大提高。從本篇開始，將會對Mysql中的索引進行深刻淺出的介紹，從索引的簡介、類別、使用姿式到索引的原理，最後到索引實戰。但願經過本系列的文章，能讓你對mysql中的索引有一個更深刻的認識。

如下是本文大綱：

2、什麼是索引

索引是存儲引擎用於快速查找記錄的一種數據結構。

emm，用人話說，若是把Mysql比做一本書的話，索引就是書的目錄，根據目錄便能很快找到須要的信息所在的頁面，若是沒有目錄的話，想要查找想要的信息就只能一頁一頁翻了。
好比下面這樣一條簡單的sql：

SELECT id,name,course,grade FROM t_grade WHERE name = 'Frank';

若是沒有添加索引的話，只能從最小記錄開始依次遍歷mysql中的記錄，而後對比每條記錄是否符合搜索條件。若是表中的數據量不大（十萬級別如下），耗時其實也還好，畢竟目前來講，CPU效率已經很高了。但這樣實際上是對CPU的一種浪費，就比如開着跑車在泥濘的鄉村小路上駕駛，徹底沒法發揮它應有的性能。而索引即是這樣一條康莊大道，有了索引，才能充分發揮mysql引擎的性能，讓你的sql跑車風馳電掣。

3、索引的優缺點

對於大部分事物而言，一般存在其對立面的，有好的一面，就會有壞的一面，就像質量好的東西一般價格高，便宜的東西一般質量差，索引也是如此。

使用索引的優勢顯而易見：

1. 能夠大大加快數據檢索效率。
2. 能夠加速表與表之間的鏈接。
3. 能夠經過惟一索引的建立，保證數據的惟一性。
4. 能夠顯著減小分組與排序的時間。

總而言之，用一個字來總結，就是快。

使用索引的缺點也是須要考慮的：

1. 索引的建立和維護須要時間成本。表中的數據量越大，插入或刪除數據時，調整索引所須要的時間就越長。
2. 索引須要單獨存儲，佔用磁盤空間，若是設置了大量的索引，佔用的空間甚至比記錄自己更大。
3. 在對數據進行增、刪、改時，須要同時更新索引中的數據，所以會影響增刪改的速度。

因此使用索引並非百利而無一害，使用不當甚至可能形成刪庫跑路的慘劇【手動滑稽】。但當你瞭解它的原理，掌握了索引的真諦，它就會成爲你的神兵利器，讓你在mysql開發中所向披靡。

4、索引的分類以及建立姿式

索引可分爲普通索引、惟一索引、主鍵索引、組合索引、全文索引。看起來好像不少很複雜，但其實並不是如此，且聽我慢慢道來。

普通索引，名字中就透露出它普通的氣質，也就是最多見的索引。

如何建立一個普通索引呢？其實很簡單，若是是在DDL中建立索引，能夠這樣使用：

CREATE TABLE `t_grade` (
    id BIGINT(20) COMMENT '主鍵id',
    name VARCHAR(30) COMMENT '姓名',
    course INT COMMENT '課程，1-語文，2-數學，3-英語，4-物理',
    grade DECIMAL(5,2) COMMENT '成績',
    KEY idx_name(`name`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

這樣就爲"name"列建立了一個名爲"idx_name"的普通索引。通用的建立方式爲：

KEY 索引名 (`列名`)

若是是爲一張已經建立好的表添加一個普通索引，那麼能夠這樣：

ALTER TABLE `t_grade` ADD KEY idx_name(`name`);

你可能會說，「不是用index關鍵字來建立索引的嗎」，別急別急，其實它們的效果是同樣的。

主鍵索引，一看就是很關鍵的角色，沒錯，每張表都會有且只有一個主鍵索引，即便沒有顯式的建立主鍵索引的話，也會自動建立一個隱藏的主鍵索引。

這麼重要的索引，用的關鍵字確定也得不同才行，建立主鍵索引的關鍵字是PRIMARY KEY，在DDL中添加主鍵索引的姿式爲：

CREATE TABLE `t_grade` (
    id BIGINT(20) COMMENT '主鍵id',
    name VARCHAR(30) COMMENT '姓名',
    course INT COMMENT '課程，1-語文，2-數學，3-英語，4-物理',
    grade DECIMAL(5,2) COMMENT '成績',
    PRIMARY KEY (`id`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

由於主鍵只能有一個，因此不須要添加主鍵名。通用的添加方式爲：

PRIMARY KEY (`列名`)

若是是爲已建立好的表添加主鍵索引，那麼能夠這樣：

ALTER TABLE `t_grade` ADD PRIMARY KEY (`id`);

惟一索引，顧名思義，就是「惟一」的索引，被添加到索引中的列的值必須是惟一的，若是向數據表中插入一條已存在的惟一索引字段記錄，就會報錯。

定義惟一索引的關鍵字爲 UNIQUE KEY。在DDL中添加惟一索引的姿式爲：

CREATE TABLE `t_grade` (
    id BIGINT(20) COMMENT '主鍵id',
    name VARCHAR(30) COMMENT '姓名',
    course INT COMMENT '課程，1-語文，2-數學，3-英語，4-物理',
    grade DECIMAL(5,2) COMMENT '成績',
    UNIQUE KEY uk_name (`name`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

惟一索引的通用添加方式爲：

UNIQUE KEY 索引名 (`列名`)

爲已建立好的表添加惟一索引：

ALTER TABLE `t_grade` ADD UNIQUE KEY uk_name (`name`);

組合索引，又叫聯合索引，即是將兩個或者多個字段組合在一塊兒的索引，好像跟沒說同樣= =
看一個栗子就知道了。

CREATE TABLE `t_grade` (
    id BIGINT(20) COMMENT '主鍵id',
    name VARCHAR(30) COMMENT '姓名',
    course INT COMMENT '課程，1-語文，2-數學，3-英語，4-物理',
    grade DECIMAL(5,2) COMMENT '成績',
    KEY idx_name_corse (`name`,`course`)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

一樣是使用key關鍵字，在索引名後添加多個字段名便可。這裏有一點須要注意的是，字段排列是有順序的。舉例說明，下面這兩個索引是不同的：

ALTER TABLE `t_grade` ADD KEY idx_name_course (`name`,`course`);
ALTER TABLE `t_grade` ADD KEY idx_name_course (`course`,`name`);

索引的匹配遵循「左綴匹配原則」，舉個栗子說明，若是建立的組合索引是

ALTER TABLE `t_grade` ADD KEY idx_name_course (`name`,`course`);

那麼下面語句將能命中這個組合索引。

SELECT * FROM `t_grade` WHERE name = 'Frank';

而下面這個語句將沒法命中索引：

SELECT * FROM `t_grade` WHERE course = 1;

由於在組合索引中，索引中的記錄是先按照前一個字段排序，而後再根據後一個字段排序的，因此若是直接使用組合索引中的第二個字段查詢時，查詢索引對索引記錄進行遍歷，遍歷完成以後還須要回溯到聚簇索引中獲取完整記錄，這樣反而更耗時間，因此sql優化器會選擇直接對記錄進行遍歷。

若是你還不清楚索引的結構以及聚簇索引是什麼，不要着急，後面的文章裏會有詳細的介紹。

聯合惟一索引，即是將多個字段組合起來造成一個惟一鍵，舉個栗子：

先刪除全部索引，而後添加兩條記錄：

INSERT INTO `t_grade` (`id`, `name`, `course`, `grade`) VALUES(1, 'Frank', 1, 100);
INSERT INTO `t_grade` (`id`, `name`, `course`, `grade`) VALUES(2, 'Frank', 1, 95);

這樣就能插入兩條記錄了。

而後刪掉這兩條記錄，建立一個聯合惟一索引：

ALTER TABLE `t_grade` ADD UNIQUE KEY idx_name_course (`name`,`course`);

而後再來執行一下上面的sql：

這時候，就會獲得一個錯誤提示，由於將字段name和course建立了聯合惟一索引，因此這兩個字段的組合值必須是惟一的，若是要插入的記錄的這兩個字段組合值已經存在，那麼就會拋出異常。

最後一個是比較複雜的索引：全文索引，因爲其複雜性，這裏只簡單的介紹它的建立姿式。

CREATE TABLE `t_article`(
        id BIGINT COMMENT '文章id',
        title VARCHAR(200) COMMENT '文章標題',
        content TEXT COMMENT '文章內容',
        FULLTEXT (title, content)
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

或者給現有表添加全文索引：

ALTER TABLE `t_article` ADD FULLTEXT KEY fidx_title_content (title,content) WITH PARSER ngram;

想要使用全文索引查詢，則須要使用MATCH關鍵字。

SELECT * FROM `t_article` WHERE MATCH(title, content) AGAINST('查詢字符串');

固然，若是想要使用全文索引，須要確認mysql的版本號在5.7以上，不然沒法在innodb引擎上使用全文索引的中文檢索插件ngram。

5、索引使用先後對比

爲了更直觀的看出索引的優缺點，咱們能夠來對數據表添加索引先後執行相同sql的耗時來看出對比，這裏僅進行簡單的比較，沒有使用性能測試。

先來建立一個數據表：

CREATE TABLE `t_grade` (
    id BIGINT(20) COMMENT '主鍵id',
    name VARCHAR(30) COMMENT '姓名',
    course INT COMMENT '課程，0-化學，1-語文，2-數學，3-英語，4-物理',
    grade DECIMAL(5,2) COMMENT '成績'
)ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8;

而後插入一百萬條數據：

public void batchInsert(){
    long timeMillis = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("開始插入數據");
    for (int i = 1; i < 1000000; i++) {
        GradeDO gradeDO = new GradeDO((long) i, randomName(), random.nextInt(5), BigDecimal.valueOf(random.nextDouble() * 100));
        gradeMapper.insert(gradeDO);
    }
    System.out.println("插入一百萬條記錄耗時：" + ( System.currentTimeMillis() - timeMillis) / 1000.0 );
}

輸出以下：

開始插入數據
插入一百萬條記錄耗時：1507.102

如今是沒有索引的狀態，開始進行插入測試：

public void batchInsert(){
    long timeMillis = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("開始插入數據");
    for (int i = 1000000; i < 1010000; i++) {
        GradeDO gradeDO = new GradeDO((long) i, randomName(), random.nextInt(5), BigDecimal.valueOf(random.nextDouble() * 100));
        gradeMapper.insert(gradeDO);
    }
    System.out.println("插入一萬條記錄耗時：" + ( System.currentTimeMillis() - timeMillis) / 1000.0 );
}

輸出以下：

開始插入數據
插入一萬條記錄耗時：15.681

而後進行查詢測試。

@Test
void testQuery() {
    long timeMillis = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("開始查詢");
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        Integer id = random.nextInt(1000000);
        GradeDO gradeDO = gradeMapper.selectById(id);
    }
    System.out.println("一百次查詢耗時：" + ( System.currentTimeMillis() - timeMillis) / 1000.0 );
}

輸出以下：

開始查詢
一百次查詢耗時：51.658

接下來，爲id列建立一個主鍵，併爲name字段建立一個普通索引。
再插入一萬條記錄：

開始插入數據
插入一萬條記錄耗時：17.465

而後進行查詢測試。

開始查詢
一百次查詢耗時：0.191

能夠看出，在有單個索引的狀況下，建立記錄耗時略長於無索引的狀況，當字段數量和索引數量增長時，這種差距將會增大。查詢效率能夠清晰的看出，這裏添加了索引以後，大大的縮減了查詢的耗時，固然，這裏主要是聚簇索引的功勞。

6、總結

索引是mysql中十分重要的一個特性，使用好它就能讓你的sql如虎添翼。簡單來講，索引一方面能夠大大提高查詢性能，另外一方面也會佔用時間和空間成本，所以索引的選擇也是一門學問。索引有不少種類型，不一樣類型的索引有着不一樣的特性，所以只有瞭解了它們各自的特性才能正確使用它們。
關於索引的簡介就先介紹到這裏了，後面會對索引的原理進行進一步深刻的介紹，讓你不只知道怎麼使用索引，並且還能知道爲何要這樣使用索引。
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