MySQL学习笔记：索引和数据库设计

索引

数据库的索引，可以理解成字典的目录，是为了方便数据库快速查询数据用的。

为什么创建索引，查询速度会更快？创建索引的过程，是创建数据结构，提高查询速度。举个例子，如果学生表有100万条输入，如下：

student_id	student_name
1	张三
2	李四
...	...
1,000,000	王二麻子
假如我要查询student_name为王二麻子的记录，则数据库需要遍历所有行，即全表查询，最坏情况下要查询100万次才能找到我需要的数据，这样查询速度会很慢。

如果创建索引，数据库根据引擎的不同，会通过B+tree（MySQL innnoDB默认）、哈希表等数据结构的方式构建索引。比如用B+tree，要查询student_name为王二麻子的记录，只需要几次就可以查到。

有哪几种索引？

索引类型有主键索引（PRIMARY KEY）、唯一索引（UNIQUE）、普通索引（KEY/VALUE）、全文索引（FULLTEXT）。

1. 主键索引（PRIMARY KEY）：特殊的唯一索引，一张表只有一个。
2. 唯一索引（UNIQUE）：索引列值必须唯一。
3. 普通索引（KEY/VALUE）：最常用的索引，没有约束。
4. 全文索引（FULLTEXT）：用于全文搜索，适用于文本列（TEXT类长文本）。

当我们在建表时定义好主键，MySQL会自动为主键列创建一个名为PRIMARY的唯一索引；

当我们在创建唯一约束时（约束列的值必须是唯一的），MySQL会自动为该列创建一个唯一索引；

当我们在创建外键约束是（约束列的值必须在被引用的表中存在），MySQL会自动为外键列创建索引（假如还没有索引的话），这是为了确保在更新或删除父表（被引用的表）中的行时，能够快速检查子表（引用表）中是否存在对应的行，从而提高检查的效率。

当然，最常见的是我们自己自定义创建索引，以提高查询效率。

创建索引的目的是为了提高速度，但是创建索引需要额外的资源开销，更新索引也需要时间，因此，创建索引有以下注意事项：

1. 数据表记录比较少，不建议创建索引，因为哪怕是遍历查询也很快
2. 经常更新的列谨慎创建索引，因为每次更新都需要去更新数据结构，需要消耗计算资源

数据库设计

数据库设计是指设计满足业务需求的数据库表，数据库设计的流程一般是：

1. 分析业务需求：根据产品原型、产品文档，分析业务所需要存取的数据
2. 数据库概要设计：设计需要创建的数据库、表、字段，绘制数据表关系图
3. 创建数据库表：一般通过可视化工具，创建数据库表和字段

为了减少数据冗余、提高数据一致性、避免数据更新异常，数据库设计有三大范式，通常建议数据库设计时遵守。

1. 第一范式：确保每一列的原子性。第一范式要求每一列都是不可再分的最小单元。比如某列字段名为学院办公室，存储示例"科技楼102室"。则可以拆分成字段：楼栋（"科技楼"）、办公室（"102室"）
2. 第二范式：前提必须满足第一范式。第二范式规定数据表中所有非主键必须完全依赖于整个主键，而不能只依赖于主键的一部分。这个范式适用于主键由多个字段组成的情况。如果一个字段只能由部分主键就能决定，则需要拆表。
3. 第三范式：前提必须满足第一范式和第二范式。任何非主键字段之间不能有依赖关系，即非主键字段必须直接依赖于主键，而不能通过其他非主键字段间接依赖。

在实际开发过程中，往往需要考虑到满足业务需求的数据存取性能，会违反三大范式。比如：一个学生表和班级表，两者通过class_id做关联，正常设计表如下：

student_id	student_name	class_id
1	张三	NULL
2	李四	1
3	王五	2
4	赵六	2

class_id	class_name
1	1班
2	2班
3	3班

正常情况下，如果要查询学生的所在班级，要通过两个表联表查询。如果业务需求要频繁操作，在数据量比较大时候，可以创建索引提高查询速度。另外，也可以将class_name存储到学生表，这样避免了联表查询操作。显然，这违反了三大范式，这是一种以空间换时间的反范式设计。

student_id	student_name	class_id	class_name
1	张三	NULL	NULL
2	李四	1	1班
3	王五	2	2班
4	赵六	2	2班