带表达式的索引
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概述
在postgresql 中，一个索引不仅仅是基于表的一列或多列来创建，还可以基于函数，或者一个表达式来创建。
本文就来分享在postgresql 如何基于表达式来创建索引。
创建语法
基于表达式创建索引，它的SQL语法如下所示：
sql
CREATE INDEX index_name
ON table_name (expression);- index_name 指定当前索引的名称 ；
ON子句 指定当前索引 引用的数据表；- expression 指定表达式内容；普通索引这里指定的是列名；
场景分析
在大数据时代，查询语句各式各样，过滤条件中带有函数，字符拼接等等，组成各种条件变量，下面我们按不同场景来举例说明。
函数表达式
经常会遇到将字符串转换为小字，或者在大小写不敏感时，就可以转换为大写或者小写，再来比较。
有一张人员信息表，名字分为first_name,last_name两部分，而名字又是大小字不敏感，所以经常转换为小写字符来比较。
sql
postgres=> create table userInfo (uid integer primary key, first_name varchar, last_name varchar);
CREATE TABLE
postgres=> INSERT INTO userinfo(uid, first_name, last_name)
select id, 'firstname' || id::int, 'lastname'||id::int FROM generate_series(1, 100000) as id;
INSERT 0 100000表中插入了10万条测试数据。
经常使用的SQL查询如下。
sql
select * from userinfo where lower(first_name) = 'mar';其中就用到了函数转换，先将first_name转为小写，再参与条件比较。
看一下它的执行计划。
shell
postgres=> explain select * from userinfo where lower(first_name) = 'mar';
QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------
Seq Scan on userinfo (cost=0.00..2324.00 rows=500 width=31)
Filter: (lower((first_name)::text) = 'mar'::text)
(2 rows)可以看到它使用了seq scan也就是顺序扫描，从表起始一条条进行遍历，如果此类查询非常频繁的话，相当损耗性能。
这里使用带有表达式的索引尝试来优化一下。
sql
postgres=> explain select * from userinfo where lower(first_name) = 'mar';
QUERY PLAN
------------------------------------------------------------------------------------
Index Scan using idx_expre_userinfo on userinfo (cost=0.42..8.44 rows=1 width=31)
Index Cond: (lower((first_name)::text) = 'mar'::text)
(2 rows)可以看到执行计划中，使用到了刚才创建的索引，而且执行估算时间也是大幅提升。
普通表达式
继续使用上面的测试数据来看另外一种场景。
当我们需要查询某个用户名是否存在时，会经常使用如下SQL语句。
sql
postgres=> select * from userinfo where (first_name || ' ' || last_name) = 'firstname9999 lastname9999';
uid | first_name | last_name
------+---------------+--------------
9999 | firstname9999 | lastname9999
(1 row)
Time: 7.905 ms
postgres=> explain select * from userinfo where (first_name || ' ' || last_name) = 'firstname9999 lastname9999';
QUERY PLAN
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Seq Scan on userinfo (cost=0.00..2574.00 rows=500 width=31)
Filter: ((((first_name)::text || ' '::text) || (last_name)::text) = 'firstname9999 lastname9999'::text)
(2 rows)
Time: 0.234 ms筛选条件中，先将first_name和last_name拼接起来，再进行比较。
可以看到执行计划中使用了顺序扫描方式，执行时间也到了毫秒级，同样使用表达式索引来优化一下。
sql
postgres=> create index idx_userinfo_name on userinfo ((first_name || ' ' || last_name));
CREATE INDEX
Time: 307.842 ms创建一个基于名字拼接表达式的索引。
下面再来看一下查询计划的情况。
shell
postgres=> explain select * from userinfo where (first_name || ' ' || last_name) = 'firstname9999 lastname9999';
QUERY PLAN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bitmap Heap Scan on userinfo (cost=20.29..778.62 rows=500 width=31)
Recheck Cond: ((((first_name)::text || ' '::text) || (last_name)::text) = 'firstname9999 lastname9999'::text)
-> Bitmap Index Scan on idx_userinfo_name (cost=0.00..20.17 rows=500 width=0)
Index Cond: ((((first_name)::text || ' '::text) || (last_name)::text) = 'firstname9999 lastname9999'::text)
(4 rows)
Time: 0.366 ms可以看到刚才创建的索引被使用了 Bitmap Index Scan on idx_userinfo_name, 采用了bitmap扫描的方式；
下面看一下执行时间的变化。
sql
postgres=> select * from userinfo where (first_name || ' ' || last_name) = 'firstname9999 lastname9999';
uid | first_name | last_name
------+---------------+--------------
9999 | firstname9999 | lastname9999
(1 row)
Time: 0.274 ms执行时间的提升，真得令人惊㤉，提升了二十来倍。
总结
以上就是本节的全部内容，在复杂的SQL查询中，经常会用到各种表达式，字符运算，时间运算等，此时可以使用基于表达式或者函数的索引，使用索引进行优化效率。
结尾
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