【MySQL】索引

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：

1. 提高查找效率
2. 提高排序效率

缺点：

1. 索引占用空间
2. 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？

1. 相对于二叉树，层次更少，搜索效率高
2. 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。
3. 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：

1. Hash索引只能用于对等比较，不支持范围查询
2. 无法利用索引完成排序操作
3. 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

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

查看索引

SHOW INDEX FROM table_name ; 

删除索引

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

-- 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。

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

# 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：

SELECT @@have_profiling ;

查看profiling 是否打开

SELECT @@profiling ;

开启 profiling：

SET profiling = 1;

令查看指令的执行耗时：

-- 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。

-- 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。

-- 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。

-- 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。

-- 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）

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。

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

force index ： 强制使用索引。

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。

-- 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。

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

1. 针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。