MariaDB 数据库之索引详解

什么是数据库索引?

索引用于快速找出在某个列中有一特定值的行,如果不使用索引MySQL必须从第l条记录开始读完整个表,直到找出相关的行.表越大,查询数据所花费的时间越多,如果表中查询的列有一个索引,MySQL能快速到达某个位置去搜寻数据文件,而不必查看所有数据.

索引是一个单独的、存储在磁盘上的数据库结构,它们包含着对数据表里所有记录的引用指针.使用索引用于快速找出在某个或多个列中有一特定值的行,所有MySQL列类型都可以被索引,对相关列使用索引是提高查询操作速度的最佳途径.

这里打个比方:比如我们要查找num=1000,如果没有索引,那么MySQL将会遍历整个表,直到找到1000这一行为止.如果有索引的情况下,当我们查找num时,MySQL不需要任何遍历,直接在索引里找到数据的位置,这样一来提高了数据库的查询效率.

索引与存储引擎?

索引是在存储引擎中实现的,因此每种存储引擎的索引都不一定完全相同,并且每种存诸引擎也不一定支持所有索引类型.根据存储引擎定义每个表的最大索引数和最大索引长度,存储引擎支持每个表至少16个索引,总索引长度至少为256字节.大多数存储引擎有更高的限制,MySQL中索引的存储类型有两种:1.BTREE和HASH,具体和表的存储引擎相关,2.MyISAM和InnoDB存储引擎只支持BTREE索引,3.MEMORY/HEAP存储引擎可以支持HASH和BTREE索引.

MySQL索引的优点:

● 通过创建唯一索引,可以保证数据库表中每一行数据的唯一性
● 可以大大加快数据的查询速度
● 在实现数据的参考完整性方面,可以加速表和表之间的连接
● 使用分组和排序子句进行数据查询时,也可以显著减少查询中分组和排序的时间

MySQL索引的缺点:

● 维护索引要花费大量时间,并且随着数据量的增加所耗费的时间也会增加
● 索引占用磁盘空间,每一个索引要占一定得物理空间,如果有大量索引,索引文件可能比数据文件更快达到最大文件尺寸
● 当对数据进行增删改查时,索引也需要动态调整,大大降低了数据的可维护性

MySQL索引的设计原则:

● 索引并非越多越好,一个表中如有大量的索引,不仅占用磁盘空间,而且会影响语句执行效率
● 避免对经常更新的表进行过多的索引,并且索引中的列尽可能少
● 对经常用于查询的字段应该创建索引,但要避免添加不必要的字段
● 数据量小的表最好不要使用索引,如果添加索引可能非但达不到好的效果,反而适得其反
● 在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立索引,在不同值很少的列上不要建立索引
● 当唯一性是某种数据本身的特征时,指定唯一索引,可以提高数据查询效率
● 在频繁进行排序或分组(group by或order by操作)的列上建立索引

MySQL索引的分类有哪些?

1.普通索引:MySQL中的基本索引类型,允许在定义索引的列中插入重复值和空值.
2.唯一索引:索引列的值必须唯一,但允许有空值.如果是组合索引,则列值的组合必须唯一.
3.主键索引:一种特殊的唯一索引,不允许有空值.
4.单列索引:即一个索引只包含单个列,一个表可以有多个单列索引.
5.组合索引:指在表的多个字段组合上创建的索引,使用组合索引时遵循最左前缀集合.
6.全文索引:允许在这些索引列中插入重复值和空值,只有MyISAM存储引擎支持全文索引.
7.空间索引:对空间数据类型的字段建立的索引,空间索引只能在存储引擎为MyISAM的表中创建.

MariaDB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,或使用create index语句在已存在表上添加索引.

以上的知识点就是索引章节的全部内容啦,其实索引的实践环节还是很简单的,只需要了解几个命令就行啦,接下来我们来看一下索引的具体使用过程吧.

MariaDB 创建索引

使用CREATE TABLE创建表时,除了可以定义列的数据类型,还可以定义主键约束、外键约束或者唯一性约束，而不论创建那种约束，在定义约束的同时相当于在指定列上创建了一个索引。创建表时创建索引的基本语法格式如下:

MariaDB [lyshark]> create table table_name [col_name data_type]
                                           [unique | fulltext | spatial]
                                           [index | key][index_name] (col_name [length]) 
                                           [ASC | DESC]
#----------------------------------------------------------------------------------------
#[参数解释]

unique | fulltext | spatial    #可选参数,分别表示唯一索引,全文索引,空间索引
index | key                    #两者作用相同,用来指定创建索引
col_name                       #需要创建索引的字段列,此列必须从数据表中定义的列中选择
length                         #可选参数,表示索引长度,只用字符串类型才能指定索引长度
ASC | DESC                     #指定升序或者降序的索引值存储

◆创建普通索引◆

创建最基本的索引类型,没有唯一性之类的限制,其作用只是加对快数据的访问速度.

1.创建book表的同时,在year_public字段上建立普通索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> create table book
    -> (
    -> bookid int not null,
    -> bookname varchar(255) not null,
    -> authors varchar(255) not null,
    -> info varchar(255) null,
    -> comment varchar(255) null,
    -> year_public year not null,
    -> index(year_public)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
 
MariaDB [lyshark]> desc book;
+-------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| Field       | Type         | Null | Key | Default | Extra |
+-------------+--------------+------+-----+---------+-------+
| bookid      | int(11)      | NO   |     | NULL    |       |
| bookname    | varchar(255) | NO   |     | NULL    |       |
| authors     | varchar(255) | NO   |     | NULL    |       |
| info        | varchar(255) | YES  |     | NULL    |       |
| comment     | varchar(255) | YES  |     | NULL    |       |
| year_public | year(4)      | NO   | MUL | NULL    |       |
+-------------+--------------+------+-----+---------+-------+
6 rows in set (0.00 sec)

2.执行完语句后,我们可以使用show create table查看表结构:

MariaDB [lyshark]> show create table book G;

*************************** 1. row ***************************
       Table: book
Create Table: CREATE TABLE `book` (
  `bookid` int(11) NOT NULL,
  `bookname` varchar(255) NOT NULL,
  `authors` varchar(255) NOT NULL,
  `info` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `comment` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `year_public` year(4) NOT NULL,            #成功建立了索引
  KEY `year_public` (`year_public`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

3.使用explain语句查看索引是否正在使用,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> explain select * from book where year_public=990 G;

*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: book
         type: ref
possible_keys: year_public
          key: year_public
      key_len: 1
          ref: const
         rows: 1
        Extra: Using index condition
1 row in set (0.00 sec)

对以上EXPLAIN语句输出结果的解释:

● select type:指定所使用的SELECT查询类型,这里值为SIMPLE
● table:指定数据库读取的数据表的名字
● type:指定了本数据表与其他数据表之间的关联关系
● possible keys:给出了MySQL在搜索数据记录时可选用的各个索引
● key行是MySQL实际选用的索引
● key len:行给出索引按字节计算的长度,key len数值越小,表示越快
● ref:行给出了关联关系中另一个数据表里的数据列的名字
● rows:行是MySQL在执行这个查询时预计会从这个数据表里读出的数据行的个数
● extra:行提供了与关联操作有关的信息

可以看到,possible keys和key的值都为year_public,说明查询时使用了索引.

◆创建唯一索引◆

创建唯一索引的主要原因是减少查询索引列操作的执行时间,尤其是对比较庞大的数据表.它与前面的普通索引类似,不同的就是:索引列的值必须唯一,但允许有空值.如果是组合索引,则列值的组合必须唯一.

创建一个表table_1,在表中的id字段上使用unique关键字创建唯一索引

MariaDB [lyshark]> create table table_1
    -> (
    -> id int not null,
    -> name char(30) not null,
    -> unique index UniqIdx(id)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)


MariaDB [lyshark]> show create table table_1 G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: table_1
Create Table: CREATE TABLE `table_1` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` char(30) NOT NULL,
  UNIQUE KEY `UniqIdx` (`id`)             #id字段已经成功建立了一个名为UniqIdx的唯一索引
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

◆创建单列索引◆

单列索引是在数据表中的某一个字段上创建的索引,一个表中可以创建多个单列索引.前面两个例子中创建的索引都为单列索引.

创建一个表table_2,在表中的name字段上创建单列索引.

MariaDB [lyshark]> create table table_2
    -> (
    -> id int not null,
    -> name char(50) null,
    -> index SingleIdx(name(20))
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
 
MariaDB [lyshark]> show create table table_2 G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: table_2
Create Table: CREATE TABLE `table_2` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` char(50) DEFAULT NULL,
  KEY `SingleIdx` (`name`(20))          #name字段上已经成功建立了一个单列索引,名称为SingleIdx
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

◆创建组和索引◆

组合索引就是在多个字段上创建一个索引.

1.首先创建table_3表,在表中的id,name,age字段上建立组合索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> create table table_3
    -> (
    -> id int not null,
    -> name char(30) not null,
    -> age int not null,
    -> info varchar(255),
    -> INDEX MultiIdx(id,name,age)
    -> );

Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

2.创建完成之后,我们来查看一下结果吧.

MariaDB [lyshark]> show create table table_3 G
*************************** 1. row ***************************
       Table: table_3
Create Table: CREATE TABLE `table_3` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` char(30) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  `info` varchar(255) DEFAULT NULL,
  KEY `MultiIdx` (`id`,`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

3.测试,在table_3表中,差查询id和name字段,使用explain语句查看索引的使用情况:

MariaDB [lyshark]> explain select * from table_3 where id=1 and name='lyshark' G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: table_3
         type: ref
possible_keys: MultiIdx
          key: MultiIdx
      key_len: 34
          ref: const,const
         rows: 1
        Extra: Using index condition
1 row in set (0.07 sec)

◆创建全文索引◆

FULLTEXT(全文索引)可以用于全文搜索,全文索引适合用于大型数据集.只有MyISAM存储引擎支持FULLTEXT索引,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.

1.创建表table_4在表中info字段上建立一个全文索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> create table table_4(
    -> id int not null,
    -> name char(40) not null,
    -> age int not null,
    -> info varchar(255),
    -> fulltext index FullTxtIdx(info)
    -> )engine=MyISAM;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
 
#注意：MySQL5.7默认存储引擎室是InnoDB,在这里我们要改成MyISAM,不然索引会报错

2.结果如下,这样我们就创建了一个名为FullTxtIdx的全文索引.

MariaDB [lyshark]> show create table table_4 G

*************************** 1. row ***************************
       Table: table_4
Create Table: CREATE TABLE `table_4` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` char(40) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  `info` varchar(255) DEFAULT NULL,
  FULLTEXT KEY `FullTxtIdx` (`info`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

◆创建空间索引◆

空间索引必须在MyISAM类型的表中创建,且空间类型的字段必须为空.

1.创建一个表table_5,在空间类型Geometry的字段上创建空间索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> create table table_5
    -> (
    -> g geometry not null,
    -> spatial index spatIdx(g)
    -> )engine=MyISAM;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)


MariaDB [lyshark]> show create table table_5 G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: table_5
Create Table: CREATE TABLE `table_5` (
  `g` geometry NOT NULL,
  SPATIAL KEY `spatIdx` (`g`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

可以看到,table_5表的g字段上创建了名称为spatIdex的空间索引,注意:创建时间指定空间类型字段值的非空约束,并且表的存储引擎必须为MyISAM.

MariaDB 添加索引

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,本节将介绍如何在一个已经存在的表上创建一个索引,首先先来看一下索引的添加语法,SQL语句如下:

alter table table_name add [unique | fulltext | spatial ]
                           [ index | key ] [ index_name ](col_name[length],.....) 
                           [ asc |esc ]

#----------------------------------------------------------------------------------------
#[参数解释]

unique | fulltext | spatial    #可选参数,分别表示唯一索引,全文索引,空间索引
index | key                    #两者作用相同,用来指定创建索引
col_name                       #需要创建索引的字段列,此列必须从数据表中定义的列中选择
length                         #可选参数,表示索引长度,只用字符串类型才能指定索引长度
ASC | DESC                     #指定升序或者降序的索引值存储

◆添加普通索引◆

在book表中bookname字段上,将建立名为BKNameIdx的普通索引.

1.首先添加索引前,使用show index语句查看指定表中创建的索引

MariaDB [lyshark]> show index from book G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: year_public
 Seq_in_index: 1
  Column_name: year_public
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
1 row in set (0.00 sec)

对以上语句输出结果的解释:

● Table:表示创建索引的表
● Non unique:表示索引非唯一,1代表是非唯一索引,0代表唯一索引
● Key name:表示索引的名称
● Seq in index:表示该字段在索引中的位置,单列索引该值为1,组合索引为每个字段在索引定义中的顺序
● Column name:表示定义索引的列字段
● Sub part:表示索引的长度
● Null:表示该字段是否能为空值
● Index type:表示索弓引类型

可以看到,book表中已经存在了一个索引,即前面已经定义的名称为year publication索引,该索引为非唯一索引.

2.使用alter table在bookname字段上添加索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book add index BKNameIdx(bookname(30));
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

3.使用show index语句查看表中索引:

MariaDB [lyshark]> show index from book G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: year_public
 Seq_in_index: 1
  Column_name: year_public
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
*************************** 2. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: BKNameIdx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: bookname
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: 30
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
2 rows in set (0.00 sec)

可以看到表中有两个索引,一个通过alter table 语句添加的名称为BKNameIdx的索引,该索引为非唯一索引,长度为30.

◆添加唯一索引◆

在book表的bookId字段上建立名称为UniqidIdx的唯一索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book add unique index UniqidIdx(bookId);

Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show index from book G
*************************** 1. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 0
     Key_name: UniqidIdx      #此处为创建的唯一索引。
 Seq_in_index: 1
  Column_name: bookid
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:

可以看到,Non_unique属性为0,表示名称为UniqidIdx的索引为唯一性索引,创建唯一索引成功.

◆添加单列索引◆

在book表的comment字段建立单列索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book add index BkcmtIdx(comment(50));
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show index from book G;
*************************** 4. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: BkcmtIdx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: comment
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: 50
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
4 rows in set (0.00 sec)

语句执行后,book表的comment字段上建立了名称为BkcmtIdx的索引,长度为50,查询时只需要检索前50个字符.

◆添加组和索引◆

在book表的authors和info字段上建立组合索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book add index BkAuAndInfoIdx(authors(30),info(50));
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show index from book G;
*************************** 5. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: BkAuAndInfoIdx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: authors
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: 30
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
*************************** 6. row ***************************
        Table: book
   Non_unique: 1
     Key_name: BkAuAndInfoIdx
 Seq_in_index: 2
  Column_name: info
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: 50
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment:
Index_comment:
6 rows in set (0.00 sec)

可以看到,名称为BkAuAndInfoIdx索引,有两个字段组成authors字段长度为30,在组合索引中序列为1该字段不许为空NULL,info字段长度为50,在组合索引中的序号为2,该字段可以为空值NULL.

◆添加全文索引◆

创建表table_6在table_6表上使用alter table创建全文索引.

1.首先创建表table_6并指定存储引擎为MyISAM,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> create table table_6
    -> (
    -> id int not null,
    -> info char(255)
    -> )engine=MyISAM;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

2.创建并查看全文索引:

MariaDB [lyshark]> alter table table_6 add fulltext index infoFTIdx(info);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)              
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show index from table_6 G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: table_6
   Non_unique: 1
     Key_name: infoFTIdx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: info
    Collation: NULL
  Cardinality: NULL
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: FULLTEXT
      Comment:
Index_comment:
1 row in set (0.01 sec)

以上可知,table_6表中已经创建了名称为infoFTIdx的索引,该索引在info字段上创建,类型为fulltext,允许为空.

◆添加空间索引◆

创建表table_7,在table_7的空间数据类型字段g上创建名称为spatIdx的空间索引,SQL语句如下:

1.首先创建表结构.

MariaDB [lyshark]> create table table_7
    -> (
    -> g geometry not null
    -> )engine=MyISAM;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

2.使用alter table在table_7上创建空间索引.

MariaDB [lyshark]> alter table table_7 add spatial index spatIdx(g);
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)              
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show index from table_7 G;
*************************** 1. row ***************************
        Table: table_7
   Non_unique: 1
     Key_name: spatIdx     #此处是空间索引的名称
 Seq_in_index: 1
  Column_name: g
    Collation: A
  Cardinality: NULL
     Sub_part: 32
       Packed: NULL
         Null:
   Index_type: SPATIAL
      Comment:
Index_comment:
1 row in set (0.00 sec)

## MariaDB 删除索引

删除索引可以使用alter table语句,下面我们介绍它的删除方法,例如:删除book表中名称为UniqidIdx的唯一索引,SQL语句如下:

1.首先查看一下名称为UniqidIdx的索引,输入Show语句:

MariaDB [lyshark]> show create table book G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: book
Create Table: CREATE TABLE `book` (
  `bookid` int(11) NOT NULL,
  `bookname` varchar(255) NOT NULL,
  `authors` varchar(255) NOT NULL,
  `info` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `comment` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `year_public` year(4) NOT NULL,
  UNIQUE KEY `UniqidIdx` (`bookid`),          #下一步我们删除它
  KEY `year_public` (`year_public`),
  KEY `BKNameIdx` (`bookname`(30)),
  KEY `BkcmtIdx` (`comment`(50)),
  KEY `BkAuAndInfoIdx` (`authors`(30),`info`(50))
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

2.删除UniqidIdx唯一索引,SQL语句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book drop index UniqidIdx;        #删除语句
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)              
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show create table book G;                    #删除成功了
*************************** 1. row ***************************
       Table: book
Create Table: CREATE TABLE `book` (
  `bookid` int(11) NOT NULL,
  `bookname` varchar(255) NOT NULL,
  `authors` varchar(255) NOT NULL,
  `info` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `comment` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `year_public` year(4) NOT NULL,
  KEY `year_public` (`year_public`),
  KEY `BKNameIdx` (`bookname`(30)),
  KEY `BkcmtIdx` (`comment`(50)),
  KEY `BkAuAndInfoIdx` (`authors`(30),`info`(50))
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

参考文献：mysql5.7从入门到精通