索引的声明与使用

索引的分类

MySQL的索引包括普通索引、唯一性索引、全文索引、单列索引、多列索引和空间索引等。

从功能逻辑上说，索引主要有 4 种，分别是普通索引、唯一索引、主键索引、全文索引。
按照物理实现方式，索引可以分为 2 种：聚簇索引和非聚簇索引
按照作用字段个数进行划分，分成单列索引和联合索引

普通索引

在创建普通索引时，不附加任何限制条件，只是用于提高查询效率。这类索引可以创建在任何数据类型中，其值是否唯一和非空，要由字段本身的完整性约束条件决定。建立索引以后，可以通过索引进行查询。

例如，在表student的字段name上建立一个普通索引，查询记录时就可以根据该索引进行查询。

唯一性索引

使用UNIQUE参数可以设置索引为唯一性索引，在创建唯一性索引时，限制该索引的值必须是唯一的，但允许有空值。在一张数据表里可以有多个唯一索引。
例如，在表student的字段email中创建唯一性索引，那么字段email的值就必须是唯一的。通过唯一性索引，可以更快速地确定某条记录。

主键索引

主键索引就是一种特殊的唯一性索引，在唯一索引的基础上增加了不为空的约束，也就是NOT NULL+UNIQUE，一张表里最多只有一个主键索引。这是由主键索引的物理实现方式决定的，因为数据存储在文件中只能按照一种顺序进行存储。

单列索引

在表中的单个字段上创建索引。单列索引只根据该字段进行索引。单列索引可以是普通索引，也可以是唯一性索引，还可以是全文索引。只要保证该索引只对应一个字段即可。一个表可以有多个单列索引。

多列(组合、联合)索引

多列索引是在表的多个字段组合上创建一个索引。该索引指向创建时对应的多个字段，可以通过这几个字段进行查询，但是只有查询条件中使用了这些字段中的第一个字段时才会被使用。

例如，在表中的字段id、name和gender上建立一个多列索引idx_id_name_gender，只有在查询条件中使用了字段id时该索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合。

全文索引

全文索引（全文检索）是目前搜索引擎使用的一种关键技术。它能够利用分词技术等多种算法智能分析出文本文字中关键词的频率和重要性，然后按照一定的算法规则智能地筛选出我们想要的搜索结果。全文索引非常适合大型数据集，对于小的数据集，它的用处比较小。
使用参数FULLTEXT可以设置索引为全文索引。在定义索引的列上支持值的全文查找，允许在这些索引列中插入重复值和空值。全文索引只能创建在CHAR、VARCHAR或TEXT类型及其系列类型的字段上，查询数据量较大的字符串类型的字段时，使用全文索引可以提高查询速度。

例如，表student的字段information是TEXT类型，该字段包含了很多文字信息。在字段information上建立全文索引后，可以提高查询字段information的速度。

全文索引典型的有两种类型：自然语言的全文索引和布尔全文索引

自然语言搜索引擎将计算每一个文档对象和查询的相关度。这里，相关度是基于匹配的关键词的个数，以及关键词在文档中出现的次数。在整个索引中出现次数越少的词语，匹配时的相关度就越高。相反，非常常见的单词将不会被搜索，如果一个词语的在超过50%的记录中都出现了，那么自然语言的搜索将不会搜索这类词语。

空间索引

使用参数SPATIAL可以设置索引为空间索引。空间索引只能建立在空间数据类型上，这样可以提高系统获取空间数据的效率。MySQL中的空间数据类型包括GEOMETRY、POINT、LINESTRING和POLYGON等。目前只有MyISAM存储引擎支持空间检索，而且索引的字段不能为空值。对于初学者来说，这类索引很少会用到。

小结

InnoDB：支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
MyISAM：支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
Memory：支持 B-tree、Hash 等索引，不支持 Full-text 索引；
NDB：支持 Hash 索引，不支持 B-tree、Full-text 等索引；
Archive：不支持 B-tree、Hash、Full-text 等索引；

创建索引

MySQL支持多种方法在单个或多个列上创建索引：在创建表的定义语句CREATE TABLE中指定索引列，使用ALTER TABLE语句在存在的表上创建索引，或者使用CREATE INDEX语句在已存在的表上添加索引。

创建表的时候创建索引

使用CREATE TABLE创建表时，除了可以定义列的数据类型外，还可以定义主键约束、外键约束或者唯一性约束，而不论创建哪种约束，在定义约束的同时相当于在指定列上创建了一个索引。

隐式的方式创建索引，在声明有主键约束、唯一性约束、外键约束的字段上，会自动添加相关索引

CREATE TABLE dept(
    dept_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    dept_name VARCHAR(20)
);

CREATE TABLE emp(
    emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    emp_name VARCHAR(20) UNIQUE,
    dept_id INT,
    CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id)
);

如果显式创建表时创建索引的话，基本语法格式如下：

1 2	CREATE TABLE table_name [col_name data_type] [UNIQUE \| FULLTEXT \| SPATIAL] [INDEX \| KEY] [index_name] (col_name [length]) [ASC \| DESC]

UNIQUE 、 FULLTEXT 和SPATIAL 为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引和空间索引
INDEX 与 KEY 两者的作用相同，用来指定创建索引
index_name 指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，那么MySQL默认col_name为索引名
col_name 为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中定义的多个列中选择；
length 为可选参数，表示索引的长度，只有字符串类型的字段才能指定索引长度；
ASC 或 DESC 指定升序或者降序的索引值存储。

创建普通索引

在book表中的year_publication字段上建立普通索引

CREATE TABLE book(
    book_id INT ,
    book_name VARCHAR(100),
    authors VARCHAR(100),
    info VARCHAR(100) ,
    comment VARCHAR(100),
    year_publication YEAR,
    INDEX(year_publication)
);

创建唯一索引

CREATE TABLE test1(
    id INT NOT NULL,
    name varchar(30) NOT NULL,
    UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)
);

SHOW INDEX FROM test1;

主键索引

设定为主键后数据库会自动建立索引，innodb为聚簇索引

随表一起建索引：

CREATE TABLE student (
    id INT(10) UNSIGNED AUTO_INCREMENT ,
    student_no VARCHAR(200),
    student_name VARCHAR(200),
    PRIMARY KEY(id)
);

删除主键索引：

1 2	ALTER TABLE student drop PRIMARY KEY ;

修改主键索引：

必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引

创建单列索引

CREATE TABLE test2(
    id INT NOT NULL,
    name CHAR(50) NULL,
    INDEX single_idx_name(name(20))
);

创建联合索引

创建表test3，在表中的id、name和age字段上建立组合索引

CREATE TABLE test3(
    id INT(11) NOT NULL,
    name CHAR(30) NOT NULL,
    age INT(11) NOT NULL,
    info VARCHAR(255),
    INDEX multi_idx(id,name,age)
);

创建全文索引

FULLTEXT全文索引可以用于全文搜索，并且只为CHAR、VARCHAR和TEXT列创建索引。索引总是对整个列进行，不支持局部（前缀）索引。

在MySQL5.7及之后版本中可以不指定最后的ENGINE了，因为在此版本中InnoDB支持全文索引。

创建表test4，在表中的info字段上建立全文索引

CREATE TABLE test4(
    id INT NOT NULL,
    name CHAR(30) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    info VARCHAR(255),
    FULLTEXT INDEX futxt_idx_info(info)
) ENGINE=MyISAM;

创建一个给title和body字段添加全文索引的表

CREATE TABLE articles (
    id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    title VARCHAR (200),
    body TEXT,
    FULLTEXT index (title, body)
) ENGINE = INNODB ;

CREATE TABLE `papers` (
    `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `title` varchar(200) DEFAULT NULL,
    `content` text,
    PRIMARY KEY (`id`),
    FULLTEXT KEY `title` (`title`,`content`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8;

全文索引用match+against方式查询：

1	SELECT * FROM papers WHERE MATCH(title,content) AGAINST (‘查询字符串’);

使用全文索引前，搞清楚版本支持情况；
全文索引比 like + % 快 N 倍，但是可能存在精度问题；
如果需要全文索引的是大量数据，建议先添加数据，再创建索引

创建空间索引

空间索引创建中，要求空间类型的字段必须为非空 。

创建表test5，在空间类型为GEOMETRY的字段上创建空间索引

CREATE TABLE test5(
    geo GEOMETRY NOT NULL,
    SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo)
) ENGINE=MyISAM;

在已经存在的表上创建索引

在已经存在的表中创建索引可以使用ALTER TABLE语句或者CREATE INDEX语句。

使用ALTER TABLE语句创建索引

1	ALTER TABLE table_name ADD [UNIQUE \| FULLTEXT \| SPATIAL] [INDEX \| KEY] [index_name] (col_name[length],...) [ASC \| DESC]

与创建表时创建索引的语法不同，使用ALTER TABLE和ADD关键字，ADD表示向表中添加索引

ALTER TABLE book ADD INDEX idx_cmt(COMMENT);

ALTER TABLE book ADD UNIQUE uk_idx_bname(book_name);

ALTER TABLE book ADD INDEX mul_bid_bname_info(book_id, book_name, info);

使用CREATE INDEX创建索引

CREATE INDEX语句可以在已经存在的表上添加索引，在MySQL中， CREATE INDEX被映射到一个ALTER TABLE语句上

1 2	CREATE [UNIQUE \| FULLTEXT \| SPATIAL] INDEX index_name ON table_name (col_name[length],...) [ASC \| DESC]

CREATE INDEX idx_cmt ON book(COMMENT);

CREATE UNIQUE INDEX uk_idx_bname ON book(book_name);

CREATE INDEX mul_bid_bname_info ON book(book_id, book_name, info);

删除索引

MySQL中删除索引使用ALTER TABLE或者DROP INDEX语句，两者可实现相同的功能，DROPINDEx语句在内部被映射到一个ALTER TABLE语句中。

使用ALTER TABLE删除索引

1	ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;

1	ALTER TABLE book DROP INDEX idx_bk_id

使用DROP INDEX语句删除索引

1	DROP INDEX index_name ON table_name;

1	DROP INDEX idx_aut_info ON book;

删除表中的列时，如果要删除的列为索引的组成部分，则该列也会从索引中删除。如果组成索引的所有列都被删除，则整个索引将被删除。

MySQL8.0索引新特性

支持降序索引

降序索引以降序存储键值。MySQL 8.x版本才开始真正支持降序索引（仅限于InnoDB存储引擎)。MySQL在8.0版本之前创建的仍然是升序索引，使用时进行反向扫描，这大大降低了数据库的效率。在某些场景下，降序索引意义重大。

注意：降序索引只对查询中特定的排序顺序有效，如果使用不当，反而查询效率更低

例如，如果一个查询，需要对多个列进行排序，且顺序要求不一致，那么使用降序索引将会避免数据库使用额外的文件排序操作，从而提高性能。

分别在MySQL 5.7版本和MySQL 8.0版本中创建数据表ts1

1	CREATE TABLE ts1(a int,b int,index idx_a_b(a,b desc));

在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

从结果可以看出，索引仍然是默认的升序。

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

从结果可以看出，索引已经是降序了。

下面继续测试降序索引在执行计划中的表现。

分别在MySQL 5.7版本和MySQL 8.0版本的数据表ts1中插入800条随机数据，执行语句如下：

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE ts_insert()
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 1;
    WHILE i < 800
	DO
        insert into ts1 select rand()*80000,rand()*80000;
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
    commit;
END //
DELIMITER ;

-- invoke
CALL ts_insert();

在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的执行计划，结果如下：

1	EXPLAIN SELECT * FROM ts1 ORDER BY a,b DESC LIMIT 5;

从结果可以看出，执行计划中扫描数为799，而且使用了Using filesort。

Using filesort是MySQL中一种速度比较慢的外部排序，能避免是最好的。多数情况下，管理员可以通过优化索引来尽量避免出现Using filesort，从而提高数据库执行速度。

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的执行计划。从结果可以看出，执行计划中扫描数为5，而且没有使用 Using filesort

将排序条件修改为order by a desc, b desc后，下面来对比不同版本中执行计划的效果。在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的执行计划，结果如下：

1	EXPLAIN SELECT * FROM ts1 ORDER BY a DESC,b DESC LIMIT 5;

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的执行计划。

从结果可以看出，修改后MySQL 5.7的执行计划要明显好于MySQL 8.0。

隐藏索引

在MySQL 5.7版本及之前，只能通过显式的方式删除索引。此时，如果发现删除索引后出现错误，又只能通过显式创建索引的方式将删除的索引创建回来。如果数据表中的数据量非常大，或者数据表本身比较大，这种操作就会消耗系统过多的资源，操作成本非常高。

从MySQL 8.x开始支持隐藏索引（invisible indexes），只需要将待删除的索引设置为隐藏索引，使查询优化器不再使用这个索引（即使使用force index（强制使用索引），优化器也不会使用该索引），确认将索引设置为隐藏索引后系统不受任何响应，就可以彻底删除索引。 这种通过先将索引设置为隐藏索引，再删除索引的方式就是软删除。

同时，如果你想验证某个索引删除之后的查询性能影响，就可以暂时先隐藏该索引。

主键不能被设置为隐藏索引。当表中没有显式主键时，表中第一个唯一非空索引会成为隐式主键，也不能设置为隐藏索引。
索引默认是可见的，在使用CREATE TABLE，CREATE INDEX或者ALTER TABLE等语句时可以通过VISIBLE或者INVISIBLE关健词设置索引的可见性

创建表时直接创建

在MySQL中创建隐藏索引通过SQL语句INVISIBLE来实现

CREATE TABLE tablename(
    propname1 type1[CONSTRAINT1],
    propname2 type2[CONSTRAINT2],
    ……
    propnamen typen,
    INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE
);

上述语句比普通索引多了一个关键字INVISIBLE，用来标记索引为不可见索引。

CREATE TABLE book(
    book_id INT,
	book_name VARCHAR (100),
    AUTHORS VARCHAR (100),
    info VARCHAR (100),
	COMMENT VARCHAR (100),
    year_publication YEAR,
    -- 创建不可见的索引
	INDEX idx_cmt(COMMENT) INVISIBLE
);

在已经存在的表上创建

可以为已经存在的表设置隐藏索引

1 2	CREATE INDEX indexname ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

1 2	CREATE INDEX idx_year_pub ON book(year_publication) INVISIBLE;

通过ALTER TABLE语句创建

1 2	ALTER TABLE tablename ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

1 2	ALTER TABLE book ADD UNIQUE INDEX uk_idx_bname(book_name) INVISIBLE;

切换索引可见状态

已存在的索引可通过如下语句切换可见状态

1 2	ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name INVISIBLE; -- 切换成隐藏索引 ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name VISIBLE; -- 切换成非隐藏索引

1
2
3

ALTER TABLE book ALTER INDEX idx_year_pub INVISIBLE;

ALTER TABLE book ALTER INDEX idx_year_pub VISIBLE;

如果将index_cname索引切换成可见状态，通过explain查看执行计划，发现优化器选择了index_cname索引。

当索引被隐藏时，它的内容仍然是和正常索引一样实时更新的。如果一个索引需要长期被隐藏，那么可以将其删除，因为索引的存在会影响插入、更新和删除的性能。

索引的设计原则

适合创建索引的情况

字段的数值有唯一性的限制

索引本身可以起到约束的作用，比如唯一索引、主键索引都是可以起到唯一性约束的，因此在我们的数据表中，如果某个字段是唯一性的，就可以直接创建唯一性索引，或者主键索引。这样可以更快速地通过该索引来确定某条记录。
例如，学生表中学号是具有唯一性的字段，为该字段建立唯一性索引可以很快确定某个学生的信息，如果使用姓名的话，可能存在同名现象，从而降低查询速度。

业务上具有唯一特性的字段，即使是组合字段，也必须建成唯一索引。

说明：不要以为唯一索引影响了 insert 速度，这个速度损耗可以忽略，但提高查找速度是明显的。

频繁作为 WHERE 查询条件的字段

某个字段在SELECT语句的 WHERE 条件中经常被使用到，那么就需要给这个字段创建索引了。尤其是在数据量大的情况下，创建普通索引就可以大幅提升数据查询的效率。

经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列

索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用 GROUP BY 对数据进行分组查询，或者使用 ORDER BY 对数据进行排序的时候，就需要对分组或者排序的字段进行索引。如果待排序的列有多个，那么可以在这些列上建立联合索引。

UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列

对数据按照某个条件进行查询后再进行 UPDATE 或 DELETE 的操作，如果对 WHERE 字段创建了索引，就能大幅提升效率。因为需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或删除。如果进行更新时更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，因为非索引字段更新不需要对索引进行维护。

DISTINCT 字段需要创建索引

有时需要对某个字段进行去重，使用 DISTINCT，那么对这个字段创建索引，也会提升查询效率，索引会对数据按照某种顺序进行排序，所以在去重的时候也会快很多。

多表 JOIN 连接操作时，创建索引注意事项

连接表的数量尽量不要超过 3 张 ，每增加一张表就相当于增加一次嵌套的循环，数量级增长会非常快，严重影响查询的效率
对 WHERE 条件创建索引 ，WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大时没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的
对用于连接的字段创建索引 ，并且该字段在多张表中的类型必须一致

使用列的类型小的创建索引

这里类型大小指的就是该类型表示的数据范围的大小。在定义表结构的时候要显式的指定列的类型，以整数类型为例，有TINYINT、MEDIUMINT、INT、BIGINT等，它们占用的存储空间依次递增，能表示的整数范围当然也是依次递增。

如果我们想要对某个整数列建立索引的话，在表示的整数范围允许的情况下，尽量让索引列使用较小的类型，比如我们能使用INT就不要使用BIGINT，能使用MEDIUMINT就不要使用INT

数据类型越小，在查询时进行的比较操作越快
数据类型越小，索引占用的存储空间就越少，在一个数据页内就可以放下更多的记录，从而减少磁盘IO带来的性能损耗，也就意味着可以把更多的数据页缓存在内存中，从而加快读写效

这个建议对于表的主键来说更加适用，因为不仅是聚簇索引中会存储主键值，其他所有的二级索引的节点处都会存储一份记录的主键值，如果主键使用更小的数据类型，也就意味着节省更多的存储空间和更高效的I/O。

使用字符串前缀创建索引

假设字符串很长，那存储一个字符串就需要占用很大的存储空间。在为这个字符串列建立索引时，那就意味着在对应的B+树中有这么两个问题

B+树索引中的记录需要把该列的完整字符串存储起来，更费时。而且字符串越长，在索引中占用的存储空间越大。
如果B+树索引中索引列存储的字符串很长，那在做字符串比较时会占用更多的时间

可以通过截取字段的前面一部分内容建立索引，这个就叫前缀索引。这样在查找记录时虽然不能精确的定4到记录的位置，但是能定位到相应前缀所在的位置，然后根据前缀相同的记录的主键值回表查询完整的字符串值。既节约空间，又减少了字符串的比较时间，还大体能解决排序的问题

区分度高(散列性高)的列适合作为索引

列的基数指的是某一列中不重复数据的个数，在记录行数一定的情况下，列的基数越大，该列中的值越分散；列的基数越小，该列中的值越集中。

这个列的基数指标非常重要，直接影响我们是否能有效的利用索引。最好为列的基数大的列建立索引，为基数太小列的建立索引效果可能不好。
可以使用公式select count(distinct a)/count(*) from t1计算区分度，越接近1越好，一般超过33%就算是比较高效的索引
拓展：联合索引把区分度高(散列性高)的列放在前面。

使用最频繁的列放到联合索引的左侧

在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

限制索引的数目

索引的数目不是越多越好。我们需要限制每张表上的索引数量，建议单张表索引数量不超过6个

每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多需要的磁盘空间就越大
索引会影响INSERT、DELETE、UPDATE等语句的性能，因为表中的数据更改的同时，索引也会进行调整和更新，会造成负担
优化器在选择如何优化查询时，会根据统一信息，对每一个可以用到的索引来进行评估，以生成出一个最好的执行计划，如果同时有很多个索引都可以用于查询，会增加MySQL优化器生成执行计划时间，降低查询性能