5.PG基础之索引

索引介绍

索引是数据库中的一种快速查询数据的方法。索引中记录了表中的一列或多列值与其物理位置之间的对应关系，就好比是一本书前面的目录，通过目录中页码就能快速定位到我们需要查询的内容。

索引的代价

• 增加了数据库的存储空间
• 在插入和修改数据时要花费较多的时间，因为索引也要随之更新

索引其他用途

除了加快查询以外，比如唯一索引还可以起到唯一约束的作用。

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索引的分类

1. BTree：最常用的索引，适合用于处理等值查询和范围查询。
2. HASH：只能处理简单的等值查询。
3. GiST：不是单独一种索引类型，而是一种架构，可以在这种架构上实现很多不同的索引策略。
4. SP-GiST：即空间分区 GiST 索引，PostgreSQL 9.2 引入。
5. GIN：反转索引，可以处理包含多个键的值。

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创建索引

案例表结构

CREATE TABLE contacts (
    id int PRIMARY KEY,
    name varchar(40),
    phone varchar(32)[],
    address text
);

1. 简单 BTree 索引

为了实现按姓名 name 快速查询，可以在字段 name 上建一个 BTree 索引：

CREATE INDEX idx_contacts_name ON contacts(name);

2. GIN 索引（用于数组字段）

如果想按电话号码 phone 字段做快速查询（例如查询某个电话号码是谁的），由于此字段是一个数组，BTree 索引不再适用，可以建一个 GIN 索引：

CREATE INDEX idx_contacts_phone ON contacts USING gin(phone);

查询示例：

SELECT * FROM contacts WHERE phone @> ARRAY['13422334455'::varchar(32)];

解释：@> 是数组操作符，表示"包含"的意思，GIN 索引能在 @> 上起作用。

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创建索引时带参数

CREATE INDEX idx_contacts_name ON contacts(name) WITH (FILLFACTOR=50);

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按降序创建索引

CREATE INDEX idx_contacts_name ON contacts(name DESC);

指定空值排序

-- 空值排在非空值前面
CREATE INDEX idx_contacts_name ON contacts(name DESC NULLS FIRST);

-- 空值排在非空值后面
CREATE INDEX idx_contacts_name ON contacts(name DESC NULLS LAST);

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并发创建索引

默认方式的问题

默认情况下，创建索引时会锁定表以防止写入，然后对表做全表扫描。在此过程中：

• 其他用户可以读取表
• 插入、更新、删除等操作将一直被阻塞，直到索引创建完毕

示例

CREATE TABLE testtab01 (id int PRIMARY KEY, note int);
INSERT INTO testtab01 SELECT generate_series(1,5000000), generate_series(1,5000000);

在一个窗口中创建索引：

CREATE INDEX idx_testtab01_note ON testtab01(note);

在另一个窗口中执行删除操作将被阻塞：

DELETE FROM testtab01 WHERE id=1;

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使用 CONCURRENTLY 选项创建索引

这种方式不会长时间阻塞 DML 操作，但耗时更长，因为需要两次扫描表。

示例

DROP INDEX IF EXISTS idx_testtab01_note;
CREATE INDEX CONCURRENTLY idx_testtab01_note ON testtab01(note);

另一个窗口的删除语句可以正常执行：

DELETE FROM testtab01 WHERE id=2;
DELETE FROM testtab01 WHERE id=3;

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并发创建索引的"坑"

如果在并发创建索引过程中取消操作，可能会导致索引残留（状态为 INVALID）。

处理方法

-- 查看表结构，确认无效索引
\d testtab01

-- 手动删除无效索引
DROP INDEX idx_testtab01_note;

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修改索引

重命名索引

ALTER INDEX idx_contacts_name RENAME TO idx_contacts_name_old;

移动索引到指定表空间

ALTER INDEX idx_contacts_name_old SET TABLESPACE tbs_data01;

修改填充因子

ALTER INDEX idx_contacts_name_old SET (fillfactor = 75);

查看索引信息

\d+ idx_contacts_name_old

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删除索引

安全删除（存在才删除）

DROP INDEX IF EXISTS idx_contacts_name_old;

默认 RESTRICT 行为

如果有对象依赖该索引，删除会失败。

示例

CREATE TABLE class (
    class_no int,
    class_name varchar(40)
);
CREATE UNIQUE INDEX index_unique_class_no ON class(class_no);

CREATE TABLE student (
    student_no int PRIMARY KEY,
    student_name varchar(40),
    age int,
    class_no int REFERENCES class(class_no)
);

-- 删除索引会失败，因为有外键依赖
DROP INDEX index_unique_class_no;

使用 CASCADE 强制删除

DROP INDEX index_unique_class_no CASCADE;

注意：使用 CASCADE 会同时删除依赖该索引的外键约束。

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