【MySQL】索引 - 技术栈

索引

索引概述

索引是帮助 MySQL 高效获取数据的数据结构（有序）。

优点：

提高查找效率
提高排序效率

缺点：

索引占用空间
降低更新表的效率（维护索引结构）

索引结构

索引结构概述

索引在引擎层实现

索引结构	描述
B+Tree索引	最常见的索引类型，大部分引擎都支持B+树索引
Hash索引	底层数据结构是用哈希表实现的，只有精确匹配索引列的查询才有效，不支持范围查询
R-tree(空间索引)	空间索引是MyISAM引擎的一个特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型，通常使用较少
Full-text(全文索引)	通过建立倒排索引，快速匹配文档的方式。类似于Lucene, Solr, ES

索引对于不同引擎的支持：

索引	InnoDB	MyISAM	Memory
B+tree索引	支持	支持	支持
Hash索引	不支持	不支持	支持
R-tree索引	不支持	支持	不支持
Full-text	5.6版本之后支持	支持	不支持

B+Tree索引

B树（多路平衡查找树）

B树可视化：B-Tree Visualization (usfca.edu)

B+树

B+树可视化：B+ Tree Visualization (usfca.edu)](https://www.cs.usfca.edu/\~galles/visualization/BPlusTree.html)

MySQL优化的B+树

MySQL索引数据结构对经典的B+Tree进行了优化。

在原B+Tree的基础上，将单向链表变成了双向循环链表。

为什么使用B+树？

相对于二叉树，层次更少，搜索效率高
对于B-tree，无论是叶子节点还是非叶子节点，都会保存数据。由于在页中要存储数据，使得一页中存储的键值变少，这样指针减少，层级加深。
相对Hash索引，B+tree支持范围匹配及排序操作

Hash索引

采用hash算法，将键值换算成新的hash值，映射到对应的槽位上，然后存储在hash表中。

hash碰撞：使用链表连接

特点：

Hash索引只能用于对等比较，不支持范围查询
无法利用索引完成排序操作
查询效率高，通常只需要一次检索就可以了，效率通常要高于B+tree索引

存储引擎支持：Memory

索引分类

类型	描述	关键字
主键索引	针对表中主键创建的唯一索引	primary
唯一索引	确保表中某数据列中的值不重复	unique
常规索引	快速定位特定数据
全文索引	用于文本中关键词的查找	fulltext

分类	含义	特点
聚集索引	将数据存储与索引放在一起，叶子节点保存行数据	必须有且仅有一个
二级索引	数据与索引分开存储，叶子节点关联对应主键	可以存在多个

如果存在主键，主键索引就是聚集索引。
如果不存在主键，将使用第一个唯一(UNIQUE)索引作为聚集索引。
如果表没有主键，或没有合适的唯一索引，则InnoDB会自动生成一个rowid作为隐藏的聚集索引。

回表查询：先到二级索引中查找数据，找到主键值，然后再到聚集索引中根据主键值获取数据

索引语法

创建索引

sql 复制代码

CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_name ON table_name ( index_col_name,... ) ;

查看索引

sql 复制代码

SHOW INDEX FROM table_name ;

删除索引

sql 复制代码

DROP INDEX index_name ON table_name ;

SQL性能分析

SQL 执行频率

通过 show [session|global] status 命令可以提供服务器状态信息

sql 复制代码

-- session 是查看当前会话
-- global 是查询全局数据
SHOW GLOBAL STATUS LIKE 'Com_______';

Com_delete: 删除次数
Com_insert: 插入次数
Com_select: 查询次数
Com_update: 更新次数

慢查询日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数（long_query_time，单位：秒，默认10秒）的所有SQL语句的日志。

MySQL的慢查询日志默认没有开启，我们可以查看一下系统变量 slow_query_log。

sql 复制代码

show variables like 'slow_query_log'

开启慢查询日志：需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置如下信息

sh 复制代码

# 开启MySQL慢日志查询开关 
slow_query_log=1 

# 设置慢日志的时间为2秒，SQL语句执行时间超过2秒，就会视为慢查询，记录慢查询日志 
long_query_time=2

查看慢日志文件中记录的信息：/var/lib/mysql/localhost-slow.log。

profile详情

查看当前MySQL是否支持profile操作：

sql 复制代码

SELECT @@have_profiling ;

查看profiling 是否打开

sql 复制代码

SELECT @@profiling ;

开启 profiling：

sql 复制代码

SET profiling = 1;

令查看指令的执行耗时：

sql 复制代码

-- 查看每一条SQL的耗时基本情况 
show profiles; 

-- 查看指定query_id的SQL语句各个阶段的耗时情况 
show profile for query query_id; 

-- 查看指定query_id的SQL语句CPU的使用情况 
show profile cpu for query query_id;

explain 执行计划

EXPLAIN 或者 DESC命令：获取 MySQL 如何执行 SELECT 语句的信息，包括在 SELECT 语句执行过程中表如何连接和连接的顺序。

sql 复制代码

-- 直接在select语句之前加上关键字 explain / desc 
EXPLAIN SELECT 字段列表 FROM 表名 WHERE 条件 ;

索引使用原则

最左前缀法则

如果索引了多列（联合索引），要遵守最左前缀法则。最左前缀法则指的是查询从索引的最左列开始，并且不跳过索引中的列。

如果跳跃某一列，索引将会部分失效(后面的字段索引失效)。

与编写SQL时，条件编写的先后顺序无关。

范围查询

联合索引中，出现范围查询(>,<)，范围查询右侧的列索引失效。

当范围查询使用>= 或 <= 时，走联合索引了，但是索引的长度为54，就说明所有的字段都是走索引的。

所以，在业务允许的情况下，尽可能的使用类似于 >= 或 <= 这类的范围查询，而避免使用 > 或 < 。

索引列运算

不要在索引列上进行运算操作，索引将失效。

sql 复制代码

-- 索引生效
explain select * from tb_user where phone = '17799990015';

-- 索引失效
explain select * from tb_user where substring(phone,10,2) = '15';

字符串不加引号

字符串类型字段使用时，不加引号，索引将失效。

字符串不加单引号，对于查询结果，没什么影响，但是数据库存在隐式类型转换，索引将失效。

sql 复制代码

-- 索引生效
explain select * from tb_user where phone = '17799990015'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where phone = 17799990015;

模糊查询

如果仅仅是尾部模糊匹配，索引不会失效。如果是头部模糊匹配，索引失效。

sql 复制代码

-- 索引生效
explain select * from tb_user where profession like '软件%'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where profession like '%工程'; 

-- 索引失效
explain select * from tb_user where profession like '%工%';

or 连接条件

用 or 分割开的条件，如果or前的条件中的列有索引，而后面的列中没有索引，那么涉及的索引都不会被用到。

当 or 连接的条件，只有左右两侧字段都有索引时，索引才会生效。

数据分布影响

如果MySQL评估使用索引比全表更慢，则不使用索引。

因为索引是用来索引少量数据的，如果通过索引查询返回大批量的数据，则还不如走全表扫描来的快，此时索引就会失效。

SQL 提示

在SQL语句中加入一些人为的提示来达到优化操作的目的

use index ：建议使用哪一个索引（mysql内部还会再次进行评估）

sql 复制代码

explain 
select * 
from tb_user 
use index(idx_user_pro) 
where profession = '软件工程';

ignore index ：忽略指定的索引。

sql 复制代码

explain 
select * 
from tb_user 
ignore index(idx_user_pro) 
where profession = '软件工程';

force index ：强制使用索引。

sql 复制代码

explain 
select * 
from tb_user 
force index(idx_user_pro) 
where profession = '软件工程';

覆盖索引

查询使用了索引，并且需要返回的列在该索引中已经全部能够找到，减少 select * 。（避免回表查询数据）

前缀索引

对于长字符串，可以将字符串的一部分前缀，建立索引，这样可以大大节约索引空间，从而提高索引效率。

sql 复制代码

-- 构建索引
create index idx_xxxx on table_name(column(n));

索引的选择性是指不重复的索引值与数据表记录总数的比例。选择性越高，查询效率也越高。最优的选择性为1，即唯一索引，这样的索引性能最佳。

sql 复制代码

select count(distinct email) / count(*) from tb_user ; 
select count(distinct substring(email,1,5)) / count(*) from tb_user ;

单列索引与联合索引

单列索引：一个索引只包含单个列。

联合索引：一个索引包含了多个列

在业务场景中，如果存在多个查询条件，考虑针对于查询字段建立索引时，建议建立联合索引，而非单列索引。

索引设计原则

针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引。
针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索引。
尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高。
如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引。
尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率。
要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引结构的代价也就越大，会影响增删改的效率。
如果索引列不能存储NULL值，请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。