数据库的索引解析

深藏阁楼爱情的钟 2022-05-08 02:44 262阅读 0赞

什么是索引

数据库索引好比是一本书前面的目录，能加快数据库的查询速度。

例如这样一个查询：select \* from table1 where id=44。如果没有索引，必须遍历整个表，直到ID等于44的这一行被找到为止;有了索引之后(必须是在ID这一列上建立的索引)，直接在索引里面找 44(也就是在ID这一列找)，就可以得知这一行的位置，也就是找到了这一行。可见，索引是用来定位的。

索引分为聚簇索引和非聚簇索引两种，聚簇索引 是按照数据存放的物理位置为顺序的，而非聚簇索引就不一样了;聚簇索引能提高多行检索的速度，而非聚簇索引对于单行的检索很快。

建立索引的目的是加快对表中记录的查找或排序。

为表设置索引要付出代价的：一是增加了数据库的存储空间，二是在插入和修改数据时要花费较多的时间(因为索引也要随之变动)。

为什么要创建索引

创建索引可以大大提高系统的性能。

> 第一，通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。
> 
> 第二，可以大大加快数据的检索速度，这也是创建索引的最主要的原因。
> 
> 第三，可以加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。
> 
> 第四，在使用分组和排序子句进行数据检索时，同样可以显著减少查询中分组和排序的时间。
> 
> 第五，通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能。

也许会有人要问：增加索引有如此多的优点，为什么不对表中的每一个列创建一个索引呢?因为，增加索引也有许多不利的方面。

> 第一，创建索引和维护索引要耗费时间，这种时间随着数据量的增加而增加。
> 
> 第二，索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚簇索引，那么需要的空间就会更大。
> 
> 第三，当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，这样就降低了数据的维护速度。

在哪建索引

索引是建立在数据库表中的某些列的上面。在创建索引的时候，应该考虑在哪些列上可以创建索引，在哪些列上不能创建索引。一般来说，应该在这些列上创建索引：

1.在经常需要搜索的列上，可以加快搜索的速度;

2.在作为主键的列上，强制该列的唯一性和组织表中数据的排列结构;

3.在经常用在连接的列上，这些列主要是一些外键，可以加快连接的速度;在经常需要根据范围进行搜索的列上创建索引，因为索引已经排序，其指定的范围是连续的;

4.在经常需要排序的列上创建索引，因为索引已经排序，这样查询可以利用索引的排序，加快排序查询时间;

5.在经常使用在WHERE子句中的列上面创建索引，加快条件的判断速度。

同样，对于有些列不应该创建索引。一般来说，不应该创建索引的的这些列具有下列特点：

> 第一，对于那些在查询中很少使用或者参考的列不应该创建索引。这是因为，既然这些列很少使用到，因此有索引或者无索引，并不能提高查询速度。相反，由于增加了索引，反而降低了系统的维护速度和增大了空间需求。
> 
> 第二，对于那些只有很少数据值的列也不应该增加索引。这是因为，由于这些列的取值很少，例如人事表的性别列，在查询的结果中，结果集的数据行占了表中数据行的很大比例，即需要在表中搜索的数据行的比例很大。增加索引，并不能明显加快检索速度。
> 
> 第三，对于那些定义为text, image和bit数据类型的列不应该增加索引。这是因为，这些列的数据量要么相当大，要么取值很少,不利于使用索引。
> 
> 第四，当修改性能远远大于检索性能时，不应该创建索引。这是因为，修改性能和检索性能是互相矛盾的。当增加索引时，会提高检索性能，但是会降低修改性能。当减少索引时，会提高修改性能，降低检索性能。因此，当修改操作远远多于检索操作时，不应该创建索引。

## 索引的数据结构 ##

B-tree，B是balance，一般用于**[数据库][Link 1]的索引**。使用B-tree结构可以显著减少定位记录时所经历的中间过程，从而加快存取速度。而B+tree是B-tree的一个变种，大名鼎鼎的MySQL就普遍使用B+tree实现其索引结构。

**　　插入（insert）操作**：插入一个元素时，首先在B-tree中是否存在，如果不存在，即在叶子结点处结束，然后在叶子结点中插入该新的元素，注意：如果叶子结点空间足够，这里需要向右移动该叶子结点中大于新插入关键字的元素，如果空间满了以致没有足够的空间去添加新的元素，则将该结点进行“分裂”，将一半数量的关键字元素分裂到新的其相邻右结点中，中间关键字元素上移到父结点中（当然，如果父结点空间满了，也同样需要“分裂”操作），而且当结点中关键元素向右移动了，相关的指针也需要向右移。如果在根结点插入新元素，空间满了，则进行分裂操作，这样原来的根结点中的中间关键字元素向上移动到新的根结点中，因此导致树的高度增加一层。

**　　删除(delete)****操作：**首先查找B-tree中需删除的元素,如果该元素在B-tree中存在，则将该元素在其结点中进行删除，如果删除该元素后，首先判断该元素是否有左右孩子结点，如果有，则上移孩子结点中的某相近元素到父节点中，然后是移动之后的情况；如果没有，直接删除后，移动之后的情况.。删除元素，移动相应元素之后，如果某结点中元素数目小于ceil(m/2)-1，则需要看其某相邻兄弟结点是否丰满（结点中元素个数大于ceil(m/2)-1），如果丰满，则向父节点借一个元素来满足条件；如果其相邻兄弟都刚脱贫，即借了之后其结点数目小于ceil(m/2)-1，则该结点与其相邻的某一兄弟结点进行“合并”成一个结点，以此来满足条件。

### 下面结合例子详细讲解mysql中索引的使用 ###

索引是快速搜索的关键。MySQL索引的建立对于MySQL的高效运行是很重要的。下面介绍几种常见的MySQL索引类型。  
  
在数据库表中，对字段建立索引可以大大提高查询速度。假如我们创建了一个 mytable表：  
  
CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL   
); 我们随机向里面插入了10000条记录，其中有一条：5555, admin。  
  
在查找username="admin"的记录 SELECT \* FROM mytable WHERE   
username='admin';时，如果在username上已经建立了索引，MySQL无须任何扫描，即准确可找到该记录。相反，MySQL会扫描所有记录，即要查询10000条记录。  
  
索引分单列索引和组合索引。单列索引，即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引，但这不是组合索引。组合索引，即一个索包含多个列。  
  
MySQL索引类型包括：  
  
（1）普通索引  
  
这是最基本的索引，它没有任何限制。它有以下几种创建方式：  
  
◆创建索引  
  
CREATE INDEX indexName ON mytable(username(length));   
如果是CHAR，VARCHAR类型，length可以小于字段实际长度；如果是BLOB和TEXT类型，必须指定 length，下同。  
  
◆修改表结构  
  
ALTER mytable ADD INDEX \[indexName\] ON (username(length))  
  
◆创建表的时候直接指定  
  
CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL,   
INDEX \[indexName\] (username(length)) ); 删除索引的语法：  
  
DROP INDEX \[indexName\] ON mytable;  
  
（2）唯一索引  
  
它与前面的普通索引类似，不同的就是：索引列的值必须唯一，但允许有空值。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一。它有以下几种创建方式：  
  
◆创建索引  
  
CREATE UNIQUE INDEX indexName ON mytable(username(length))  
  
◆修改表结构  
  
ALTER mytable ADD UNIQUE \[indexName\] ON (username(length))  
  
◆创建表的时候直接指定  
  
CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL,   
UNIQUE \[indexName\] (username(length)) );   
  
（3）主键索引  
  
它是一种特殊的唯一索引，不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引：  
  
CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL,   
PRIMARY KEY(ID) ); 当然也可以用 ALTER 命令。记住：一个表只能有一个主键。  
  
（4）组合索引  
  
为了形象地对比单列索引和组合索引，为表添加多个字段：  
  
CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL,   
city VARCHAR(50) NOT NULL, age INT NOT NULL );   
为了进一步榨取MySQL的效率，就要考虑建立组合索引。就是将 name, city, age建到一个索引里：  
  
ALTER TABLE mytable ADD INDEX name\_city\_age (name(10),city,age);   
建表时，usernname长度为 16，这里用   
10。这是因为一般情况下名字的长度不会超过10，这样会加速索引查询速度，还会减少索引文件的大小，提高INSERT的更新速度。  
  
如果分别在   
usernname，city，age上建立单列索引，让该表有3个单列索引，查询时和上述的组合索引效率也会大不一样，远远低于我们的组合索引。虽然此时有了三个索引，但MySQL只能用到其中的那个它认为似乎是最有效率的单列索引。  
  
建立这样的组合索引，其实是相当于分别建立了下面三组组合索引：  
  
usernname,city,age usernname,city usernname 为什么没有   
city，age这样的组合索引呢？这是因为MySQL组合索引“最左前缀”的结果。简单的理解就是只从最左面的开始组合。并不是只要包含这三列的查询都会用到该组合索引，下面的几个SQL就会用到这个组合索引：  
  
SELECT \* FROM mytable WHREE username="admin" AND city="郑州" SELECT \* FROM   
mytable WHREE username="admin" 而下面几个则不会用到：  
  
SELECT \* FROM mytable WHREE age=20 AND city="郑州" SELECT \* FROM mytable WHREE   
city="郑州"  
  
（5）建立索引的时机  
  
到这里我们已经学会了建立索引，那么我们需要在什么情况下建立索引呢？一般来说，在WHERE和JOIN中出现的列需要建立索引，但也不完全如此，因为MySQL只对<，<=，=，>，>=，BETWEEN，IN，以及某些时候的LIKE才会使用索引。例如：  
  
SELECT t.Name FROM mytable t LEFT JOIN mytable m ON t.Name=m.username   
WHERE m.age=20 AND m.city='郑州'   
此时就需要对city和age建立索引，由于mytable表的userame也出现在了JOIN子句中，也有对它建立索引的必要。  
  
刚才提到只有某些时候的LIKE才需建立索引。因为在以通配符%和\_开头作查询时，MySQL不会使用索引。例如下句会使用索引：  
  
SELECT \* FROM mytable WHERE username like'admin%' 而下句就不会使用：  
  
SELECT \* FROM mytable WHEREt Name like'%admin' 因此，在使用LIKE时应注意以上的区别。  
  
（6）索引的不足之处  
  
上面都在说使用索引的好处，但过多的使用索引将会造成滥用。因此索引也会有它的缺点：  
  
◆虽然索引大大提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度，如对表进行INSERT、UPDATE和DELETE。因为更新表时，MySQL不仅要保存数据，还要保存一下索引文件。  
  
◆建立索引会占用磁盘空间的索引文件。一般情况这个问题不太严重，但如果你在一个大表上创建了多种组合索引，索引文件的会膨胀很快。  
  
索引只是提高效率的一个因素，如果你的MySQL有大数据量的表，就需要花时间研究建立最优秀的索引，或优化查询语句。  
  
（7）使用索引的注意事项  
  
使用索引时，有以下一些技巧和注意事项：  
  
◆索引不会包含有NULL值的列  
  
只要列中包含有NULL值都将不会被包含在索引中，复合索引中只要有一列含有NULL值，那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以我们在数据库设计时不要让字段的默认值为NULL。  
  
◆使用短索引  
  
对串列进行索引，如果可能应该指定一个前缀长度。例如，如果有一个CHAR(255)的列，如果在前10个或20个字符内，多数值是惟一的，那么就不要对整个列进行索引。短索引不仅可以提高查询速度而且可以节省磁盘空间和I/O操作。  
  
◆索引列排序  
  
MySQL查询只使用一个索引，因此如果where子句中已经使用了索引的话，那么order   
by中的列是不会使用索引的。因此数据库默认排序可以符合要求的情况下不要使用排序操作；尽量不要包含多个列的排序，如果需要最好给这些列创建复合索引。  
  
◆like语句操作  
  
一般情况下不鼓励使用like操作，如果非使用不可，如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like   
“aaa%”可以使用索引。  
  
◆不要在列上进行运算  
  
select \* from users where YEAR(adddate)<2007;   
将在每个行上进行运算，这将导致索引失效而进行全表扫描，因此我们可以改成  
  
select \* from users where adddate<‘2007-01-01’;   
  
◆不使用NOT IN和<>操作  
  
以上，就对其中MySQL索引类型进行了介绍。

[Link 1]: http://www.2cto.com/database/