淺談sql索引

• 2021 年 1 月 15 日
• 筆記
• MySQL, 索引

索引是什麼

假如你手上有一個你公司的客戶表，老闆說找什麼客戶你就得幫他找出來。

客戶不多的時候，你拿着手指一行一行滑，費不了多少時間就能找到。

後來公司做大了，客戶越來越多，好幾頁的客戶，你發現，一行一行滑真的好累啊，最主要找慢了還得挨老闆叼。

他媽的，吃力不討好。

那咋辦？

我相信這麼聰明的你不會坐以待斃的。

你可能會自己做一些記錄，比如拿個小本本寫上，

28歲的客戶在第一頁
29歲的客戶在第二頁

或者

姓張的客戶在第二頁
姓李的客戶在第三頁和第四頁

當然這些要根據那張客戶表的實際情況來。

這樣子，下次老闆叫你找29歲的客戶，你就一下子翻到第二頁，一下子就找到了，輕鬆又漂亮地解決了問題。

這麼機智地解決了問題，當上ceo，迎娶白富美就指日可待了。

好了，美好故事到此就結束了。

真實的情況是怎麼樣的呢？

真實的情況就是數據庫就是故事中的你，你就是故事中的老闆，故事中的小本本，就是咱們今天要講的索引。

索引的特點

那麼從這個故事中可以看出索引有什麼特點呢？

為了提高查找效率而建立

如果你不給數據庫加索引的話，多數情況下，它就真的是一行行找，效率極低。

數據量少的時候不需要索引

但數據量少的時候，也沒必要建索引，你想想啊，數據量少的時候，你一下子就找到了，速度比你去翻小本本時間可能還要快點，就不要浪費一個小本本了。
MySQL的索引本質也是一張表的，建立索引也需要相應的空間。

索引是建立在表的數據上的

上面的故事裏我也說了，小本本的內容要根據你表裡的實際情況來的。
這樣的話，如果建立了索引，就要注意兩個點：

1. 不要實際刪除數據。
   假如你有批客戶鬧掰了，你一生氣，把客戶表中那一整頁都撕了。
   那你下次按照【31歲的客戶在第20頁】這個規則去找，但是前面的就被你撕了，現在31歲的客戶就提前了幾頁，你數到第20頁，發現找不到，人都傻了。
   MySQL也是這樣的，如果刪除數據，會導致按照索引查找的數據不會在原先的位置上。

2. 頻繁更新的字段不要建立索引。
   假設用戶的年齡天天變，那最好也不要記在小本本上了，否則你每天都要去更新小本本，今天是【31歲的客戶在第20頁】，明天就要改成【32歲的客戶在第20頁】了。
   MySQL也是這樣的，如果建立索引的字段頻繁更新，這樣便會導致之前建立的索引需要頻繁更新。

MySQL索引分類

人家MySQL建立索引的方式比我們記小本本的方式要聰明有效率地多了。
你可以看到我上面做小本本的方式都是根據表中的某一列來的，比如

【31歲的客戶在第20頁】這個是根據客戶的年齡這一列來做的；
【姓李的客戶在第三頁和第四頁】這個使用客戶的名字這一列來做的。

在MySQL中，我們也只是需要告訴MySQL用哪些列來做索引即可，然後接下來的事他就會自己做。
咱們建立的索引呢，根據使用列的情況不同，可以分類如下：

• 單值索引：即一個索引只包含單個列。一個表可以有多個單列索引。

• 唯一索引：索引列的值必須唯一，但允許有空值。

• 複合索引：即一個索引包含多個列。

假如現在有一個people表，內有字段id（主鍵不需要做索引），name，age，phone_number（電話號碼）那麼：

• 單值索引：可以單獨用name或age做一個索引，任何一個字段都可以。這樣的索引可以做多個。
• 唯一索引：和單值索引一樣，但做索引的該字段必須唯一，比如你確定people表中phone_number的值唯一的話，那麼便可以在上面建立唯一索引。
• 複合索引：可以用(name,age)或(age,phone_number)或(name,age,phone_number)做一個索引。

建議：建立複合索引，且一個表不要超過5個索引。

基本語法

• 創建（如果加上UNIQUE則創建唯一索引）：

  CREATE [UNIQUE] INDEX indexName ON mytable(columnname(length));
  或
  ALTER mytable ADD [UNIQUE] INDEX[indexName] ON (columnname(length));

• 刪除：

  DROP INDEX [indexName] ON mytable;

• 查看：

  SHOW INDEX FROM table\G

MySQL索引結構

就是上面的索引建立好後，這事雖然不用我們管，但也可以了解一下，MySQL是按照什麼樣的策略去查找數據的呢。
有幾種結構，下面講的是比較常用的BTree結構。

• 圖片介紹：

  如圖一顆B+樹，淺藍色表示磁盤塊，每個磁盤塊包括幾個數據項（深藍色）和指針（黃色）。

  如磁盤塊1包括數據項17和35，包含指針P1、P2、P3；P1表示小於17的磁盤塊，P2表示在17-35之間的磁盤塊，P3表示大於35的磁盤塊。

  真實的數據只存在於葉子節點，非葉子節點不存儲真實數據，只存儲指引搜索方向的數據項。

  如17、35並不真實存在數據表中。

• 查找過程（以上圖查找數據項29）：

  首先把磁盤塊1由磁盤加載到內存，此時發生一次IO；在內存中用二分查找確定29在17和35之間，鎖定磁盤塊1的P2指針，因為內存時間非常短（相比磁盤的IO）可以忽略不計。

  將磁盤塊1的P2指向的磁盤塊3由磁盤加載到內存，發生第二次IO；確定29在26和30之間，指向磁盤塊3的P2指針。

  將磁盤塊3的P2指針指向的磁盤塊8加載到內存，發生第三次IO，同時內存中做二分查找找到29。

  查詢結束，總計三次IO。

• 真實的情況是：3層的B+樹可以表示上百萬的數據，如果上百萬的數據查找只需要3次IO，性能提高將是巨大的，如果沒有索引，每個數據項都要發生一次IO，那麼總共需要上百萬次IO。

• 總結：減少IO次數可以減少查詢時間，提高性能，那麼怎麼減少IO次數？
  答案：增加樹的廣度而非深度。B+樹的葉子節點可以多。

建立索引的時機

哪些情況需要創建索引

• 主鍵自動建立唯一索引
• 頻繁作為查詢條件的字段應該創建索引
• 查詢中與其他表關聯的字段，外鍵關係建立索引
• 頻繁更新的字段不適合創建索引 — 因為每次更新不只更新記錄還會更新索引
• Where里用不到的字段的不創建索引
• 單鍵/組合索引的選擇問題 — 在高並發下傾向創建組合索引
• 查詢中排序的字段 — 排序字段若通過索引去訪問將大大提高排序速度
• 查詢中統計或者分組字段

哪些情況不需要創建索引

• 表記錄太少 — mysql300w左右就可以考慮建索引了
• 經常增刪改的表 — 因為索引要跟着更新
• 數據重複且分佈平均的表字段 — 可以用（該字段不同的數據的數量）/（該字段總的數據量），值越接近1，說明不怎麼重複，越有建索引的價值。