MySQL的索引知識點有哪些

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一、索引介紹

索引(index)是幫助MySQL高效獲取數據的數據結構(有序)。在數據之外，數據庫系統還維護著滿足特定查找算法的數據結構,這些數據結構以某種方式引用(指向)數據，這樣就可以在這些數據結構上實現高級查找算法,這種數據結構就是索引。

二、索引優缺點

優點：

提高數據檢索的效率，降低數據庫的io成本通過索引列對數據進行排序，降低數據排序的成本，降低CPU的消耗。

缺點：

索引列也是要占用空間的。索引大大提高了查詢效率，同時卻也降低更新表的速度，如對表進行INSERT、UPDATE、DELETE時，效率降低。

三、索引結構

通常我們所說的索引，沒有特別指明，都是指B+樹結構組織的索引

B+Tree索引：最常見的索引類型，大部分引擎都支持B+樹索引

Hash索引：底層數據結構是用哈希表實現的，只有精確匹配索引列的查詢才有效，不支持范圍查詢

R-tree(空間索引)：空間索引是MyISAM引擎的一一個特殊索引類型，主要用于地理空間數據類型，通常使用較少

Full-text(全文索引)：是一種通過建立倒排索引,快速匹配文檔的方式。類似于Lucene,Solr,ES　

1. 經典B+樹

看結構和B樹比較像，B+樹與B樹的區別在于：

1.所有的元素都會出現在葉子節點，非葉子節點主要起到索引的作用，而葉子節點是用來存放數據的

2.B+樹的數據結構中，葉子節點形成了一個單向鏈表，每一個節點都會通過指針指向下一個元素

2. MySQL中B+樹索引

MySQL索引數據結構對經典的B+Tree進行了優化。在原B+Tree的基礎上,增加一個指向相鄰葉子節點的鏈表指針，就形成了帶有順序指針的B+Tree,提高區間訪問的性能，葉子節點雙向鏈表+首尾相連，便于范圍搜索和排序。

3. Hash索引

哈希索引就是采用一定的hash算法，將鍵值換算成新的hash值,映射到對應的槽位上,然后存儲在hash表中。

如果兩個(或多個)鍵值，映射到一個相同的槽位上,他們就產生了hash沖突(也稱為hash碰撞)，可以通過鏈表來解決。

特點：

1. Hash索引只能用于對等比較(=，in)， 不支持范圍查詢(between, >，<, ...)

2. 無法利用索引完成排序操作

3. 查詢效率高，通常只需要一次檢索就可以了，效率通常要高于B+tree索引

存儲引擎支持：

在MySQL中，支持hash索引的是Memory引擎,而InnoDB中具有自適應hash功能，hash索引是存儲引擎根據B+Tree索引在指定條件下自動構建的。

4. 為什么InnoDB選擇B+樹索引？ 　　

相對于二叉樹，層級更少，搜索效率高；

對于B-tree,無論是葉子節點還是非葉子節點，都會保存數據，這樣導致一頁中存儲的鍵值減少，指針跟著減少，要同樣保存大量數據，只能增加樹的高度，導致性能降低；

相對Hash索引，Hash索引只支持等值匹配，B+tree支持范圍匹配及排序操作。

四、索引分類

在InnoDB存儲引擎中，根據索引的存儲形式，又可以分為以下兩種：

聚簇索引（Clustering Index）：將數據存儲與索引放到了一塊，索引結構的葉子節點保存了行數據；必須有而且只有一個。

二級索引（Secondary Index）：將數據與索引分開存儲，索引結構的葉子節點關聯的是對應的主鍵；可以存在多個。

聚簇索引選取規則：

如果存在主鍵，主鍵索引就是聚簇索引。

如果不存在主鍵，將使用第一個唯一(UNIQUE) 索引作為聚簇索引。

如果表沒有主鍵，或沒有合適的唯一索引，則InnoDB會自動生成一個rowid作為隱藏的聚簇索引。

如果是（非主鍵）條件查詢，則采用回表查詢，即先通過二級索引查找主鍵（聚簇索引），得到主鍵再通過聚簇索引查找這一行數據。

InnoDB主鍵索引的B+tree高度為多高呢?

假設:

一行數據大小為1k,一頁中可以存儲16行這樣的數據。InnoDB的指針占用6個字節的空間，主鍵即使為bigint,占用字節數為8。

高度為2:

n*8+(n+ 1)*6= 16*1024 , 算出n約為1170

1171*16= 18736

高度為3：

1171 * 1171 * 16 = 21939856

五、索引語法

創建索引

CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT ] INDEX index_ name ON table_ name ( index_ _col_ name,.. ) ;

查看索引

SHOW INDEX FROM table_ name ;

刪除索引

DROP INDEX index_ name ON table_ name ;

六、SQL性能分析

1. SQL執行頻率

MySQL客戶端連接成功后,通過show [session|global] status命令可以提供服務器狀態信息。通過如下指令，可以查看當前數據庫的INSERT、UPDATE、DELETE、 SELECT的訪問頻次：

show global status like 'Com_______';

2. 慢查詢日志

慢查詢日志記錄了所有執行時間超過指定參數(long_ query_ _time, 單位:秒,默認10秒)的所有SQL語句的日志。

MySQL的慢查詢日志默認沒有開啟,需要在MySQL的配置文件(/etc/my.cnf) 中配置如下信息:

#開啟MySQL慢日志查詢開關
slow_query_log=1

#設置慢日志的時間為2秒，SQL 語句執行時間超過2秒，就會視為慢查詢，記錄慢查詢日志
long query time=2

配置完畢之后，通過以下指令重新啟動MySQL服務器進行測試,查看慢日志文件中記錄的信息/var/lib/mysql/localhost-slow.log

當某一操作時間多于2s則會被記錄在慢查詢日志中。

3. profile詳情

show profiles能夠在做SQL優化時幫助我們了解時間都耗費到哪里去了。通過have_ profiling參數, 能夠看到當前MySQL是否支持profile操作:

#查看當前數據庫是否支持profile操作
select @@have_profiling

默認profiling是關閉的，可以通過set語句在session/ global級別開啟profiling:

#開啟profiling
set profiling = 1;
#查看每一條SQL 的耗時基本情況
show profiles;

#查看指定query_ id的SQL語句各個階段的耗時情況
show profile for query query_ id;

#查看指定query_ id的SQL語句CPU的使用情況
show profile cpu for query query_id;

4. explain執行計劃

EXPLAIN或者DESC命令獲取MySQL如何執行SELECT語句的信息，包括在SELECT語句執行過程中表如何連接和連接的順序。語法:

#直接在select語句之前加，上關鍵字explain / desc
EXPLAIN SELECT 字段列表FROM 表名WHERE 條件;

EXPLAIN執行計劃各字段含義:

Id：　

select查詢的序列號，表示查詢中執行select子句或者是操作表的順序(id相同,執行順序從上到下; id不同,值越大,越先執行)。

select_ type：

表示SELECT的類型,常見的取值有SIMPLE (簡單表,即不使用表連接或者子查詢)、PRIMARY (主查詢，即外層的查詢)、UNION (UNION 中的第二個或者后面的查詢語句)、SUBQUERY (SELECT/WHERE之后包含了子查詢)等

type：

表示連接類型，性能由好到差的連接類型為NULL、system、 const、 eq_ref、ref、range、index、all 。

possible_ key：

顯示可能應用在這張表上的索引，一個或多個。

Key：

實際使用的索引，如果為NULL，則沒有使用索引。

Key_ len：

表示索引中使用的字節數，該值為索引字段最大可能長度,并非實際使用長度,在不損失精確性的前提下，長度越短越好。

rows：

MySQL認為必須要執行查詢的行數,在innodb引擎的表中，是-一個估計值，可能并不總是準確的。

filtered：

表示返回結果的行數占需讀取行數的百分比，filtered 的值越大越好。

七、索引使用

1. 索引效率

當數據量特別大時，在未建立索引之前，執行SQL，查詢無索引字段SQL的耗時非常大。

針對字段創建索引后。

再次執行相同的SQL語句，SQL的耗時將大大減小。

2. 聯合索引

最左前綴法則

如果索引了多列(聯合索引) , 要遵守最左前綴法則。最左前綴法則指的是查詢從索引的最左列開始，查詢必須包含最左邊的列（否則全部失敗），并且不跳過索引中的列。

如果跳躍某一列，索引將部分失效(后面的字段索引失效)。

范圍查詢

聯合索引中，出現范圍查詢(>,<),范圍查詢右側的列索引失效，一般使用>=或者<=可以有效規避這種情況

3. 索引失效

索引列運算

不要在索引列上進行運算操作，索引將失效。

字符串不加引號

字符串類型字段使用時，不加引號，索引將失效。

模糊查詢

如果僅僅是尾部模糊匹配，索引不會失效。如果是頭部模糊匹配，索引失效。　

or連接的條件

用or分割開的條件，如果or前的條件 中的列有索引，而后面的列中沒有索引，那么涉及的索引都不會被用到。只有兩側都使用索引時索引才會生效。

數據分布影響　

如果MySQL評估使用索引比全表掃描更慢，則不使用索引、索引失效。

4. SQL提示

SQL提示，是優化數據庫的一個重要手段,簡單來說，就是在SQL語句中加入一些人為的提示來達到優化操作的目的。

#  use index:
explain select * from tb_name use index(索引名) where profession= 'xxxx';

#  ignore index:
explain select * from tb_name ignore index(索引名) where profession='xxxx';

#  force index:
explain select * from tb_name force index(索引名) where profession='xxxx';

5. 覆蓋索引

盡量使用覆蓋索引(查詢使用了索引，并且需要返回的列,在該索引中已經全部能夠找到)，減少 select * 。

在Extra字段中出現的數據分析：

using index condition:查找使用了索引，但是需要回表查詢數據

using where; using index:查找使用了索引，但是需要的數據都在索引列中能找到，所以不需要回表查詢數據

6. 前綴索引

當字段類型為字符串(varchar, text等 ),時,有時候需要索引很長的字符串,這會讓索引變得很大,查詢時，浪費大量的磁盤IO,影響查詢效率。此時可以只將字符串的一部分前綴建立索引，這樣可以大大節約索引空間，從而提高索引效率。

#語法
create index idx_xxx on table_ name(column(n)) ;
#前綴長度
可以根據索引的選擇性來決定，而選擇性是指不重復的索引值(基數)和數據表的記錄總數的比值,索引選擇性越高則查詢效率越高,
唯一索引的選擇性是1,這是最好的索引選擇性,性能也是最好的。

# 求取選擇性
　select count(distinct email)/ count(*) from tb_name ;
　select count(distinct substring(email,1 ,5)) / count(*) from tb_name ;

7. 單列索引與聯合索引

單列索引:即一個索引只包含單個列。

聯合索引:即一個索引包含了多個列。

在業務場景中，如果存在多個查詢條件,考慮針對于查詢字段建立索引時,建議建立聯合索引（效率較高、有效規避一些回表查詢），而非單列索引。

多條件聯合查詢時，MySQL優化器會評估哪個字段的索引效率更高,會選擇該索引完成本次查詢。當創建了聯合索引時會有單列索引干擾，我們可以指定聯合索引查詢。

聯合索引情況：

八、索引設計原則

1. 針對于數據量較大，且查詢比較頻繁的表建立索引。

2.針對于常作為查詢條件(where) 、排序(order by)、分組(group by)操作的字段建立索引。

3.盡量選擇區分度高的列作為索引，盡量建立唯一索引，區分度越高,使用索引的效率越高。

4.如果是字符串類型的字段， 字段的長度較長，可以針對于字段的特點，建立前綴索引。

5.盡量使用聯合索引， 減少單列索引,查詢時,聯合索引很多時候可以覆蓋索引，節省存儲空間,避免回表,提高查詢效率。

6.要控制索引的數量, 索引并不是多多益善,索引越多,維護索引結構的代價也就越大,會影響增刪改的效率。

7.如果索引列不能存儲NULL值，請在創建表時使用NOT NULL約束它。當優化器知道每列是否包含NULL值時，它可以更好地確定哪個索引最有效地用于查詢。

讀到這里，這篇“MySQL的索引知識點有哪些”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。