mysql数据库索引的设置 mysql数据库索引设计

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mob64ca140beea5 2023-11-07 09:32:14

文章标签 mysql数据库索引的设置数据库 mysql 索引全文索引 文章分类 MySQL 数据库

文章目录

一、索引的声明与使用

1.1 创建索引

1.1.1 普通索引
1.1.2 唯一索引
1.1.3 主键索引
1.1.4 单列索引
1.1.5 组合索引
1.1.6 全文索引
1.1.7 空间索引

1.2 添加索引
1.3 查看索引
1.4 删除索引

二、隐藏索引

2.1 简介
2.2 创建隐藏索引
2.3 使隐藏索引对查询优化器可见

三、索引的设计原则

3.1 数据准备
3.2 适合创建索引的情况
3.3 不适合创建索引的情况

一、索引的声明与使用

1.1 创建索引

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

参数	说明
UNIQUE \| FULLTEXT \| SPATIAL	可选参数，分别表示唯一索引、全文索引和空间索引
INDEX \| KEY	同义词，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 \| DESC	指定升序或者降序的索引值存储

1.1.1 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)
);

1.1.2 唯一索引

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

1.1.3 主键索引

设定为主键后数据库会自动建立索引

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

1.1.4 单列索引

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

1.1.5 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)
);

1.1.6 全文索引

创建

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)
);

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

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`)
);

使用

# 不同于like方式的的查询
SELECT * FROM papers WHERE content LIKE ‘%查询字符串%’;

# 全文索引用 match + against 方式查询
SELECT * FROM papers WHERE MATCH(title,content) AGAINST (‘查询字符串’);

说明

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。

1.1.7 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。

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

1.2 添加索引

使用ALTER TABLE语句创建索引

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

使用CREATE INDEX创建索引

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

1.3 查看索引

SHOW INDEX FROM

mysql> SHOW INDEX FROM student\G
*************************** 1. row ***************************
        Table: student
   Non_unique: 0
     Key_name: PRIMARY
 Seq_in_index: 1
  Column_name: id
    Collation: A
  Cardinality: 3611769
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: 
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: NULL
*************************** 2. row ***************************
        Table: student
   Non_unique: 1
     Key_name: name
 Seq_in_index: 1
  Column_name: name
    Collation: A
  Cardinality: 773608
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: NULL
2 rows in set (0.00 sec)

mysql>

SHOW CREATE TABLE

mysql> SHOW CREATE TABLE `student`;
+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Table   | Create Table                                                                                                                                                                                                                                                                               |
+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| student | CREATE TABLE `student` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `stuno` int NOT NULL,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  `age` int DEFAULT NULL,
  `classId` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4000001 DEFAULT CHARSET=utf8mb3 |
+---------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql>

DESC

mysql> DESC `student`;
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field   | Type        | Null | Key | Default | Extra          |
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id      | int         | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| stuno   | int         | NO   |     | NULL    |                |
| name    | varchar(20) | YES  | MUL | NULL    |                |
| age     | int         | YES  |     | NULL    |                |
| classId | int         | YES  |     | NULL    |                |
+---------+-------------+------+-----+---------+----------------+
5 rows in set (0.02 sec)

mysql>

1.4 删除索引

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。

使用ALTER TABLE删除索引

ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;

使用DROP INDEX语句删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name;

二、隐藏索引

2.1 简介

MySQL 5.7 版本及之前

只能通过显式的方式删除索引，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。

2.2 创建隐藏索引

创建表时直接创建

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

在已经存在的表上创建

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

通过ALTER TABLE语句创建

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

切换索引可见状态

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

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。

2.3 使隐藏索引对查询优化器可见

简介

在MySQL 8.x版本中，为索引提供了一种新的测试方式，可以通过查询优化器的一个开关（use_invisible_indexes）来打开某个设置，使隐藏索引对查询优化器可见。
如果 use_invisible_indexes 设置为off（默认），优化器会忽略隐藏索引。
如果设置为on，即使隐藏索引不可见，优化器在生成执行计划时仍会考虑使用隐藏索引。

切换

mysql> select @@optimizer_switch \G
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch: index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_cost_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on,use_invisible_indexes=off,skip_scan=on,hash_join=on,subquery_to_derived=off,prefer_ordering_index=on,hypergraph_optimizer=off,derived_condition_pushdown=on
1 row in set (0.00 sec)

mysql> set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=on";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> select @@optimizer_switch \G
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch: ... use_invisible_indexes=on, ...
1 row in set (0.00 sec)

mysql> set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=off";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql>

三、索引的设计原则

3.1 数据准备

创建数据库、创建表

CREATE DATABASE atguigudb1;

USE atguigudb1;

#1.创建学生表和课程表
CREATE TABLE `student_info` (
  `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `student_id` INT NOT NULL ,
  `name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
  `course_id` INT NOT NULL ,
  `class_id` INT(11) DEFAULT NULL,
  `create_time` DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE TABLE `course` (
  `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `course_id` INT NOT NULL ,
  `course_name` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

创建模拟数据必需的存储函数

# 函数1：创建随机产生字符串函数
DELIMITER //

CREATE FUNCTION rand_string(n INT)
  RETURNS VARCHAR(255) #该函数会返回一个字符串
BEGIN
  DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
  DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
  DECLARE i INT DEFAULT 0;

  WHILE i < n DO
    SET return_str = CONCAT(return_str, SUBSTRING(chars_str, FLOOR(1 + RAND() * 52), 1));
    SET i = i + 1;
  END WHILE;

  RETURN return_str;
END //

DELIMITER ;

#函数2：创建随机数函数
DELIMITER //

CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN
  DECLARE i INT DEFAULT 0;
  SET i = FLOOR(from_num + RAND() * (to_num - from_num + 1)) ;
  RETURN i;
END //

DELIMITER ;

假如报错：This function has none of DETERMINISTIC ......，解释一下原因：

mysql> show variables like 'log_bin';
+---------------+-------+
| Variable_name | Value |
+---------------+-------+
| log_bin       | ON    |
+---------------+-------+
1 row in set (0.01 sec)

mysql>

二进制日志的一个重要功能是用于主从复制，而存储函数有可能导致主从的数据不一致。
所以当开启二进制日志后，参数log_bin_trust_function_creators就会生效，限制存储函数的创建、修改、调用。
必须为我们的function指定一个参数或者开启允许创建函数：

set global log_bin_trust_function_creators=1;

创建插入模拟数据的存储过程

# 存储过程1：创建插入课程表存储过程
DELIMITER //

CREATE PROCEDURE insert_course( max_num INT )
BEGIN
  DECLARE i INT DEFAULT 0;
  SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
  
  REPEAT #循环
    SET i = i + 1; #赋值
    INSERT INTO course (course_id, course_name ) VALUES (rand_num(10000,10100), rand_string(6));
  UNTIL i = max_num
  END REPEAT;
  
  COMMIT; #提交事务
END //

DELIMITER ;

# 存储过程2：创建插入学生信息表存储过程
DELIMITER //

CREATE PROCEDURE insert_stu( max_num INT )
BEGIN
  DECLARE i INT DEFAULT 0;
  SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
  
  REPEAT #循环
    SET i = i + 1; #赋值
    INSERT INTO student_info (course_id, class_id ,student_id ,NAME )
    VALUES (rand_num(10000,10100),rand_num(10000,10200),rand_num(1,200000),rand_string(6));
  UNTIL i = max_num
  END REPEAT;
  
  COMMIT; #提交事务
END //

DELIMITER ;

调用存储过程

CALL insert_course(100);
CALL insert_stu(1000000);

3.2 适合创建索引的情况

字段的数值有唯一性的限制

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。（来源：Alibaba）
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。
比如student_info数据表（含100万条数据），假设我们想要查询 student_id=123110 的用户信息。

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组合索引。

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。
原理是因为我们需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或删除。
如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是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

有时候我们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，查询出来的数据按照递增的顺序进行展示，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

首先，连接表的数量尽量不要超过 3 张，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增长会非常快，严重影响查询的效率。
其次，对 WHERE 条件创建索引，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下，没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。
最后，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。比如 course_id 在 student_info 表和 course 表中都为 int(11) 类型，而不能一个为 int 另一个为 varchar 类型。

mysql> SELECT s.course_id, s.name, s.student_id, c.course_name
    -> FROM student_info s JOIN course c
    -> ON s.course_id = c.course_id
    -> WHERE s.name = 'KtMHZa';
+-----------+--------+------------+-------------+
| course_id | name   | student_id | course_name |
+-----------+--------+------------+-------------+
|     10070 | KtMHZa |       6660 | erwjFx      |
+-----------+--------+------------+-------------+
1 row in set (0.29 sec)

mysql> ALTER TABLE `student_info` ADD INDEX(name);
Query OK, 0 rows affected (5.73 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> SELECT s.course_id, s.name, s.student_id, c.course_name
    -> FROM student_info s JOIN course c
    -> ON s.course_id = c.course_id
    -> WHERE s.name = 'KtMHZa';
+-----------+--------+------------+-------------+
| course_id | name   | student_id | course_name |
+-----------+--------+------------+-------------+
|     10070 | KtMHZa |       6660 | erwjFx      |
+-----------+--------+------------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql>

使用列的类型小的创建索引

这里所说的类型小值意思是该类型表示的数据范围的大小（TINYINT、INT、BIGINT …）。
尽量让索引列使用较小的类型，数据类型越小，索引占用的空间就越少，在一个数据页内就可以存下更多的记录，在查询时进行的比较操作越快。

使用字符串前缀创建索引

注意：截取得多了，达不到节省索引存储空间的目的；截取得少了，重复内容太多，字段的散列度(选择性)会降低。
要通过 count(distinct left(列名, 索引长度)) / count(*) 计算区分度来决定截取的长度，一般区分度达到 90% 即合格。

select
  count(distinct left(address,10)) / count(*) as sub10, -- 截取前10个字符的选择度
  count(distinct left(address,15)) / count(*) as sub11, -- 截取前15个字符的选择度
  count(distinct left(address,20)) / count(*) as sub12, -- 截取前20个字符的选择度
  count(distinct left(address,25)) / count(*) as sub13  -- 截取前25个字符的选择度
from shop;

其它情况

区分度高(散列性高)的列适合作为索引；
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；

3.3 不适合创建索引的情况

基本常识

在where中使用不到的字段，不要设置索引；
数据量小的表最好不要使用索引；
有大量重复（高于10%）数据的列上不要建立索引；
避免对经常更新的表创建过多的索引；
不建议用无序的值作为索引，例如身份证、UUID(在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成页分裂)、MD5、HASH、无序长字符串等；
删除不再使用或者很少使用的索引；

不要定义冗余或重复的索引

冗余索引

# 通过 idx_name_birthday_phone_number 索引就可以对 name 列进行快速搜索，再创建一
# 个专门针对 name 列的索引就算是一个 冗余索引 ，维护这个索引只会增加维护的成本，并不会对搜索有
# 什么好处。
CREATE TABLE person_info(
id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(100) NOT NULL,
birthday DATE NOT NULL,
phone_number CHAR(11) NOT NULL,
country varchar(100) NOT NULL,
PRIMARY KEY (id),
KEY idx_name_birthday_phone_number (name(10), birthday, phone_number),
KEY idx_name (name(10))
);

重复索引

# col1 既是主键、又给它定义为一个唯一索引，还给它定义了一个普通索引，可是主键本身就
# 会生成聚簇索引，所以定义的唯一索引和普通索引是重复的
CREATE TABLE repeat_index_demo (
col1 INT PRIMARY KEY,
col2 INT,
UNIQUE uk_idx_c1 (col1),
INDEX idx_c1 (col1)
);

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1.1 创建索引

1.1.1 普通索引

1.1.2 唯一索引

1.1.3 主键索引

1.1.4 单列索引

1.1.5 组合索引

1.1.6 全文索引

1.1.7 空间索引

1.2 添加索引

1.3 查看索引

1.4 删除索引

二、隐藏索引

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2.2 创建隐藏索引

2.3 使隐藏索引对查询优化器可见

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