MySQL索引篇

1、索引介绍

索引是帮助MySQL高效获取数据的数据结构。好比是一本书前面的目录，能加快数据库的查询速度。

1.1优势：

--检索，可以提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本。
--排序，通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，减少CPU的消耗。

1.2劣势：

索引会占据磁盘空间索引虽然会提高查询效率，但是会降低更新表的效率**。
比如每次对表进行增删改操作MySQL不仅要保存数据，还有保存或者更新对应的索引文件。

2、索引分类

按照数据结构：主要包含B+树和Hash索引。
应用层次来分：普通索引，唯一索引，复合索引。

3、索引的使用

3.1索引创建

3.1.1普通索引

即一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引。
alter table table_name add index index_name (column) ;

3.1.2唯一索引

索引列的值必须唯一，但允许有空值。
alter table table_name add unique index index_name(column);

3.1.3全文索引

alter table table_name add fulltext index_name(column);

3.1.4组合索引

多列值组成一个索引，专门用于组合搜索，其效率大于索引合并。
alter table table_name add index index_name_age (name,age)) ; 删除索引 DROP INDEX index_name ON table查看索引SHOW INDEX FROM table`

3、索引原理分析

3.1 索引存储结构

索引是在存储引擎中实现的，也就是说不同的存储引擎，会使用不同的索引。
MyISAM和InnoDB存储引擎：只支持BTREE索引，也就是说默认使用BTREE，不能够更换。
MEMORY/HEAP存储引擎：支持HASH和BTREE索引。

3.2 B树和B+树

数据结构示例网站：
https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html
B树是为了磁盘或其它存储设备而设计的一种多叉平衡查找树。

3.2.1 B和B+的区别

B树和B+树的最大区别在于非叶子节点是否存储数据的问题。
B树是非叶子节点和叶子节点都会存储数据。
B+树只有叶子节点才会存储数据，而且存储的数据都是在一行上，而且这些数据都是有指针顺序指向。

3.3聚簇索引

是一种数据存储方式，将数据存储与索引放到了一块，找到索引也就找到了数据，如果有主键，MySQL将使用主键作为聚簇索引，如果没有的话则会隐式定义一个主键作为聚簇索引。

3.4 非聚簇索引

不是聚簇索引，就是非聚簇索引。以非主键创建的索引；非聚集索引在叶子节点存储的是主键和索引列；使用非聚簇索引查询数据，会查询到叶子上的主键，再根据主键查到数据（这个过程叫做回表）。

聚簇索引和非聚簇索引的区别？

在Innodb下主键索引是聚集索引，在Myisam下主键索引是非聚集索引。
InnoDB会使用聚簇索索引来保存数据，而非聚簇索引的目的仅仅是加快查询速度。
聚簇索引一个表只能有一个，而非聚簇索引一个表可以存在多个，而且只能由用户自己添加，InnoDB默认并不会创建任何非聚簇索引。。
聚簇索引存储记录是物理上连续存在，而非聚簇索引是逻辑上的连续，物理存储并不连续。
使用非聚簇索引查询数据一定会用到聚簇索引，但反过来却不存在。

4.索引使用场景

4.1 哪些情况需要创建索引

1、主键自动建立唯一索引
2、频繁作为查询条件的字段应该创建索引 where。
3、多表关联查询中，关联字段应该创建索引 on 两边都要创建索引。
4、查询中排序的字段，应该创建索引 B+tree有顺序。
5、统计或者分组字段，应该创建索引。

4.2 哪些情况不需要创建索引

1、表记录太少；索引是要有存储的开销。
2、频繁更新；索引要维护。
3、查询字段使用频率不高。

4.3 组合索引的使用：

例如组合索引（a,b,c），组合索引的生效原则是
从前往后依次使用生效，如果中间某个索引没有使用，那么断点前面的索引部分起作用，断点后面的索引没有起作用。
比如：

    where a=3 and b=4 and c=5;这种三个索引顺序使用中间没有断点，全部发挥作用。
    where c=5 and b=4 and a=3;全部发挥作用,条件顺序在查询之前会被mysql自动优化，效果跟上一句一样。
    where a=3 and c=5;这种情况下b就是断点，a发挥了效果，c没有效果。
    where b=3 and c=4;这种情况下a就是断点，在a后面的索引都没有发挥作用，这种写法联合索引没有发挥任何效果。
    where a=3 and b>7 and c=3;(>范围值就算是断点)a用到了，b也用到了，c没有用到。
    where a>4 and b=7 and c=9;(>范围值就算是断点)a用到了，b没有使用，c没有使用。
    where a=3 order by b;a用到了索引，b在结果排序中也用到了索引的效果，a下面任意一段的b是排好序的。
    where b=3 order by a;b没有用到索引，排序中a也没有发挥索引效果。

为什么使用组合索引？
由多个字段组成的索引，使用顺序就是创建的顺序
ALTER TABLE 'table_name' ADD INDEX index_name(col1,col2,col3）

5.索引实战

5.1案例表

--用户表
create table tuser(
id int primary key,
loginname varchar(100),
name varchar(100),
age int,
sex char(1),
dep int,
address varchar(100)
);
--部门表
create table tdep(
id int primary key,
name varchar(100)
);
--地址表
create table taddr(
id int primary key,
addr varchar(100)
);
--创建普通索引
mysql> alter table tuser add index idx_dep(dep);
--创建唯一索引
mysql> alter table tuser add unique index idx_loginname(loginname);
--创建组合索引
mysql> alter table tuser add index idx_name_age_sex(name,age,sex);
--创建全文索引
mysql> alter table taddr add fulltext ft_addr(addr);

5.2查看执行计划

explain出来的信息有10列，分别是
id、select_type、table、type、possible_keys、key、key_len、ref、rows、Extra

5.2.1 id

每个SELECT语句都会自动分配的一个唯一标识符。

5.2.2 select_type（重要）

查询类型，主要用于区别普通查询、联合查询(union、union all)、子查询等复杂查询。

simple

表示不需要union操作或者不包含子查询的简单select查询。有连接查询时，外层的查询为simple，且只有一个

explain select * from tuser;

primary

一个需要union操作或者含有子查询的select，位于最外层的单位查询的select_type即为primary。且只有一个

explain select (select name from tuser) from tuser ;

subquery

除了from字句中包含的子查询外，其他地方出现的子查询都可能是subque

explain select * from tuser where id = (select max(id) from tuser);

dependent subquery

与dependent union类似，表示这个subquery的查询要受到外部表查询的影响

explain select id,name,(select name from tdep a where a.id=b.dep) from tuser b;

union

union连接的两个select查询，第一个查询是PRIMARY，除了第一个表外，第二个以后的表select_type 都是union

explain select * from tuser where sex='1' union select * from tuser where sex='2';

dependent union

与union一样，出现在union 或union all语句中，但是这个查询要受到外部查询的影响

explain select * from tuser where sex in (select sex from tuser where sex='1' union select sex from tuser where sex='2');

5.2.3 table

显示的查询表名，如果查询使用了别名，那么这里显示的是

5.2.4 type（重要）

依次从好到差：

system，const，eq_ref，ref，fulltext，ref_or_null，unique_subquery，index_subquery，range，index_merge，index，all

除了all之外，其他的type都可以使用到索引，除了index_merge之外，其他的type只可以用到一个索引,因为优化器会选用最优索引一个

system

表中只有一行数据或者是空

const（重要）

使用唯一索引或者主键，返回记录一定是1行记录的等值where条件时，通常type是const。

explain select * from tuser where id=1;
explain select * from tuser where loginname = '1';

eq_ref（重要）

连接字段主键或者唯一性索引。
此类型通常出现在多表的join查询, 表示对于前表的每一个结果, 都只能匹配到后表的一行结果. 并且查询的比较操作通常是 '=', 查询效率较高。

explain select a.id from tuser a left join tdep b on a.dep=b.id;

ref（重要）

针对非唯一性索引，使用等值（=）查询非主键。或者是使用了最左前缀规则索引的查询。

-- 非唯一索引
explain select * from tuser where dep=1;
-- 联合索引 abc 最左前缀a
explain select * from tuser where name = '1';

fulltext

全文索引检索，要注意，全文索引的优先级很高，若全文索引和普通索引同时存在时，mysql不管代价，优先选择使用全文索引。

explain select * from taddr where match(addr) against('abc');

range（重要）

索引范围扫描，常见于使用>,<,is null,between ,in ,like等运算符的查询中。

explain select * from tuser where id>1;
-- like 'a%'前缀索引
explain select * from tuser where name like 'a%';
-- like '%a' 不使用索引
explain select * from tuser where loginname like '%a';

index_merge

表示查询使用了两个以上的索引，最后取交集或者并集，常见and，or的条件使用了不同的索引。
由于要读取所个索引，性能可能大部分时间都不如range

index（重要）

条件是出现在索引树中的节点的。可能没有完全匹配索引。
索引全表扫描，把索引从头到尾扫一遍，常见于使用索引列就可以处理不需要读取数据文件的查询、可以使用索引排序或者分组的查询。

-- 单索引
explain select loginname from tuser;
-- 组合索引
explain select age from tuser;

all（重要）

这个就是全表扫描数据文件，然后再在server层进行过滤返回符合要求的记录。

explain select * from tuser;

5.2.5 possible_keys

此次查询中可能选用的索引，一个或多个。

5.2.6 key

查询真正使用到的索引。

5.2.7 key_len

用于处理查询的索引长度，如果是单列索引，那就整个索引长度算进去，如果是多列索引，那么查询不一定都能使用到所有的列，具体使用到了多少个列的索引，这里就会计算进去，没有使用到的列，这里不会计算进去。
另外，key_len只计算where条件用到的索引长度，而排序和分组就算用到了索引，也不会计算到key_len。

5.2.8 ref

• 如果是使用的常数等值查询，这里会显示const
• 如果是连接查询，被驱动表的执行计划这里会显示驱动表的关联字段
• 如果是条件使用了表达式或者函数，或者条件列发生了内部隐式转换，这里可能显示为func

5.2.9 rows

这里是执行计划中估算的扫描行数，不是精确值（InnoDB不是精确的值，MyISAM是精确的值，主要原
因是InnoDB里面使用了MVCC并发机制）

5.2.10 extra（重要）

这个列包含不适合在其他列中显示单十分重要的额外的信息，这个列可以显示的信息非常多

using filesort（重要）

排序时无法使用到索引时，就会出现这个。常见于order by和group by语句中
说明MySQL会使用一个外部的索引排序，而不是按照索引顺序进行读取。MySQL中无法利用索引完成的排序操作称为“文件排序”

explain select * from tuser order by address;

using index（重要）

查询时不需要回表查询，直接通过索引就可以获取查询的数据。

• 表示相应的SELECT查询中使用到了覆盖索引（Covering Index） ，避免访问表的数据行，效率不错！
• 如果同时出现Using Where ，说明索引被用来执行查找索引键值。
• 如果没有同时出现Using Where ，表明索引用来读取数据而非执行查找。

explain select name,age,sex from tuser ;

using union：

表示使用or连接各个使用索引的条件时，该信息表示从处理结果获取并集。

using sort_union和using sort_intersection

与using union类似，只是他们是出现在用and和or查询信息量大时，先查询主键，然后进行排序合并后，才能读取记录并返回。

using temporary

表示使用了临时表存储中间结果。MySQL在对查询结果order by和group by时使用临时表
临时表可以是内存临时表和磁盘临时表
distinct 在select部分使用了distinct关键字 （索引字段）

explain select distinct a.id from tuser a left join tdep b on a.dep=b.id;
explain select name from tuser group by name order by id;

using where（重要）

表示存储引擎返回的记录并不是所有的都满足查询条件，需要在server层进行过滤。

查询条件address不是索引
explain select * from tuser where address='1';
-- 索引失效
explain select * from tuser where age=1;
explain select * from tuser where id in(1,2);

6、索引失效分析

loginname 唯一索引
dep 普通索引
name, age, sex 联合索引

6.1 联合索引，查询时的条件列不是联合索引中的第一个列，索引失效。

-- 带头索引死：
explain select * from tuser where age=23;
-- 中间索引断：
explain select * from tuser where name='aa' and sex='1';

6.2 在索引列上使用mysql的内置函数，或者运算，会索引失效。

explain select * from tuser where loginname='1';
explain select * from tuser where left(loginname,1)='1';

6.3 索引字段上不要使用不等

索引字段上使用（！或者 < >）判断时，会导致索引失效而转向全表扫描注：主键索引会使用范围索引，辅助索引会失效

explain select * from tuser where loginname!='10001';
explain select * from tuser where loginname<>'10001';

6.4 范围条件右边的列失效

不能继续使用索引中范围条件（bettween、<、>、in等）右边的列

-- 俩索引正常
explain select * from tuser where loginname='10001'  and name='fuyu-1';
-- 全部失效
explain select * from tuser where name='fuyu-1' and age>20 and loginname='10001';

6.5 索引字段使用like不以通配符开头

索引字段使用like以通配符开头（‘%字符串’）时，会导致索引失效而转向全表扫描

-- 非失效案例
explain select * from tuser where name like 'a%';
-- 失效案例
explain select * from tuser where name like '%a';

6.6 联合索引字段使用or 会索引失效，单独索引不会失效

联合索引字段使用 or 时，会导致索引失效而转向全表扫描

-- 失效案例
explain select * from tuser where name='fuyu-100000' or age=27
-- 正常案例  loginname唯一索引
explain select * from tuser where loginname = '110000' or name='fuyu-100000'
-- 不失效，因为俩字段都是单独的索引
explain select * from tuser where  dep='10087' or loginname = '110000'

6.7 索引字段字符串要加单引号

索引字段是字符串，但查询时不加单引号，会导致索引失效而转向全表扫描

-- 非失效案例
explain select * from tuser where name='123';
-- 失效案例
explain select * from tuser where name=123;

6.8 左右连接查询关联的字段编码格式不一样，可能导致索引失效。

字段字符集编码是utf8mb4，而另一个字段字符集编码为utf8。

6.9 主键字段上不可以使用null 索引字段可以使用is null，但不能使用is not null

主键 不能is null
索引字段 可为空，is null 走索引，is not null 不走索引
索引字段 不为空，is null is not null 都不走索引

-- 失效案例
explain select * from tuser where id is null;
explain select * from tuser where id is not null;
explain select * from tuser where dep is not null;