MongoDB 创建基础索引、组合索引、唯一索引以及优化

内存分配与查询效率

当document被创建的时候DB为其分配内存和预留内存，当修改操作不超过预留内层的时候则速度非常快反而超过了就要分配新的内存则会消耗时间。

一、索引

MongoDB 提供了多样性的索引支持，索引信息被保存在system.indexes 中，且默认总是为_id创建索引，它的索引使用基本和MySQL 等关系型数据库一样。其实可以这样说说，索引是凌驾于数据存储系统之上的另一层系统，所以各种结构迥异的存储都有相同或相似的索引实现及使用接口并不足为奇。

1.1、MongoDB索引类型

MongoDB支持多种类型的索引，包括单字段索引、复合索引、多key索引、文本索引等，每种类型的索引有不同的使用场合。

单字段索引 （Single Field Index）

db.person.createIndex( {age: 1} ) 

上述语句针对age创建了单字段索引，其能加速对age字段的各种查询请求，是最常见的索引形式，MongoDB默认创建的id索引也是这种类型。

{age: 1} 代表升序索引，也可以通过{age: -1}来指定降序索引，对于单字段索引，升序/降序效果是一样的。

复合索引 (Compound Index)

复合索引是Single Field Index的升级版本，它针对多个字段联合创建索引，先按第一个字段排序，第一个字段相同的文档按第二个字段排序，依次类推，如下针对age, name这2个字段创建一个复合索引。

db.person.createIndex( {age: 1, name: 1} ) 

复合索引能满足的查询场景比单字段索引更丰富，不光能满足多个字段组合起来的查询，比如db.person.find( {age： 18， name: "jack"} )，也能满足所以能匹配符合索引前缀的查询，这里{age: 1}即为{age: 1, name: 1}的前缀，所以类似db.person.find( {age： 18} )的查询也能通过该索引来加速；但db.person.find( {name: "jack"} )则无法使用该复合索引。如果经常需要根据『name字段』以及『name和age字段组合』来查询，则应该创建如下的复合索引

db.person.createIndex( {name: 1, age: 1} ) 

除了查询的需求能够影响索引的顺序，字段的值分布也是一个重要的考量因素，即使person集合所有的查询都是『name和age字段组合』（指定特定的name和age），字段的顺序也是有影响的。

age字段的取值很有限，即拥有相同age字段的文档会有很多；而name字段的取值则丰富很多，拥有相同name字段的文档很少；显然先按name字段查找，再在相同name的文档里查找age字段更为高效。

多key索引 （Multikey Index）

当索引的字段为数组时，创建出的索引称为多key索引，多key索引会为数组的每个元素建立一条索引，比如person表加入一个habbit字段（数组）用于描述兴趣爱好，需要查询有相同兴趣爱好的人就可以利用habbit字段的多key索引。

{"name" : "jack", "age" : 19, habbit: ["football, runnning"]}
db.person.createIndex( {habbit: 1} )  // 自动创建多key索引
db.person.find( {habbit: "football"} )

其他类型索引

哈希索引（Hashed Index）是指按照某个字段的hash值来建立索引，目前主要用于MongoDB Sharded Cluster的Hash分片，hash索引只能满足字段完全匹配的查询，不能满足范围查询等。

地理位置索引（Geospatial Index）能很好的解决O2O的应用场景，比如『查找附近的美食』、『查找某个区域内的车站』等。

文本索引（Text Index）能解决快速文本查找的需求，比如有一个博客文章集合，需要根据博客的内容来快速查找，则可以针对博客内容建立文本索引。

索引额外属性

MongoDB除了支持多种不同类型的索引，还能对索引定制一些特殊的属性。

• 唯一索引 (unique index)：保证索引对应的字段不会出现相同的值，比如_id索引就是唯一索引
• TTL索引：可以针对某个时间字段，指定文档的过期时间（经过指定时间后过期 或 在某个时间点过期）
• 部分索引 (partial index): 只针对符合某个特定条件的文档建立索引，3.2版本才支持该特性
• 稀疏索引(sparse index): 只针对存在索引字段的文档建立索引，可看做是部分索引的一种特殊情况

1.2、createIndex() 方法

MongoDB使用 createIndex() 方法来创建索引。

注意在 3.0.0 版本前创建索引方法为 db.collection.ensureIndex()，之后的版本使用了 db.collection.createIndex() 方法，ensureIndex() 还能用，但只是 createIndex() 的别名。

1.为普通字段添加索引，并且为索引命名

db.集合名.createIndex(待创建索引的列 [,额外选项])

说明： （1）索引命名规范：idx_<构成索引的字段名>。如果字段名字过长，可采用字段缩写。

         （2）字段值后面的 1 代表升序；如是 -1 代表 降序。

示例:

db.t_order.createIndex({"order_no":-1},{unique:true,name:"idx_order_no"});

2.为内嵌字段添加索引

db.集合名.createIndex({"字段名.内嵌字段名":1},{"name":'idx_字段名_内嵌字段名'})

3.通过后台创建索引

db.集合名.createIndex({"字段名":1},{"name":'idx_字段名',background:true})

4:组合索引

db.集合名.createIndex({"字段名1":-1,"字段名2":1},{"name":'idx_字段名1_字段名2',background:true})

5.设置TTL 索引

db.集合名.createIndex( { "字段名": 1 },{ "name":'idx_字段名',expireAfterSeconds: 定义的时间,background:true} )

  说明 ：expireAfterSeconds为过期时间（单位秒）

6.createIndex() 接收可选参数汇总

Parameter	Typ	Description
background	Boolean	建索引过程会阻塞其它数据库操作，background可指定以后台方式创建索引，即增加 "background" 可选参数。 "background" 默认值为false。
unique	Boolean	建立的索引是否唯一。指定为true创建唯一索引。默认值为false.
name	string	索引的名称。如果未指定，MongoDB的通过连接索引的字段名和排序顺序生成一个索引名称。
sparse	Boolean	对文档中不存在的字段数据不启用索引；这个参数需要特别注意，如果设置为true的话，在索引字段中不会查询出不包含对应字段的文档.。默认值为 false.
expireAfterSeconds	integer	指定一个以秒为单位的数值，完成 TTL设定，设定集合的生存时间。
weights	document	索引权重值，数值在 1 到 99,999 之间，表示该索引相对于其他索引字段的得分权重。
default_language	string	对于文本索引，该参数决定了停用词及词干和词器的规则的列表。 默认为英语

 

1.2、查看索引

MongoDB提供了查看索引信息的方法：getIndexes()方法可以用来查看集合的所有索引，totalIndexSize()查看集合索引的总大小，db.system.indexes.find()查看数据库中所有索引信息。

 查看集合中的索引getIndexes()

db.COLLECTION_NAME.getIndexes()

如，查看集合sites中的索引：

>db.sites.getIndexes()
[
  {
    "v" : 1,
    "key" : {
      "_id" : 1
    },
    "name" : "_id_",
    "ns" : "newDB.sites"
  },
  {
    "v" : 1,
    "key" : {
      "name" : 1,
      "domain" : -1
    },
    "name" : "name_1_domain_-1",
    "ns" : "newDB.sites"
  }
]

查看集合中的索引大小totalIndexSize()

db.COLLECTION_NAME.totalIndexSize()

如，查看集合sites索引大小：

> db.sites.totalIndexSize()
16352

查看数据库中所有索引db.system.indexes.find()

db.system.indexes.find()

如，当前数据库的所有索引：

> db.system.indexes.find()

1.3、删除索引

不在需要的索引，我们可以将其删除。删除索引时，可以删除集合中的某一索引，可以删除全部索引。

3.1 删除指定的索引dropIndex()

db.COLLECTION_NAME.dropIndex("INDEX-NAME")

如，删除集合sites中名为"name_1_domain_-1"的索引：

> db.sites.dropIndex("name_1_domain_-1")
{ "nIndexesWas" : 2, "ok" : 1 }

3.3 删除所有索引dropIndexes()

db.COLLECTION_NAME.dropIndexes()

如，删除集合sites中所有的索引：

> db.sites.dropIndexes()
{
  "nIndexesWas" : 1,
  "msg" : "non-_id indexes dropped for collection",
  "ok" : 1
}

1.基础索引

在字段age 上创建索引，1(升序);-1(降序)：

db.users.ensureIndex({age:1})

_id 是创建表的时候自动创建的索引，此索引是不能够删除的。当系统已有大量数据时，创建索引就是个非常耗时的活，我们可以在后台执行，只需指定“backgroud:true”即可。

db.t3.ensureIndex({age:1} , {backgroud:true})

2.文档索引

索引可以任何类型的字段，甚至文档:

db.factories.insert( { name: "wwl", addr: { city: "Beijing", state: "BJ" } } );

//在addr 列上创建索引

db.factories.ensureIndex( { addr : 1 } );

//下面这个查询将会用到我们刚刚建立的索引

db.factories.find( { addr: { city: "Beijing", state: "BJ" } } );

//但是下面这个查询将不会用到索引，因为查询的顺序跟索引建立的顺序不一样

db.factories.find( { addr: { state: "BJ" , city: "Beijing"} } );

3. 组合索引

跟其它数据库产品一样，MongoDB 也是有组合索引的，下面我们将在addr.city 和addr.state上建立组合索引。当创建组合索引时，字段后面的1 表示升序，-1 表示降序，是用1 还是用-1 主要是跟排序的时候或指定范围内查询 的时候有关的。

db.factories.ensureIndex( { "addr.city" : 1, "addr.state" : 1 } );

// 下面的查询都用到了这个索引

db.factories.find( { "addr.city" : "Beijing", "addr.state" : "BJ" } );

db.factories.find( { "addr.city" : "Beijing" } );

db.factories.find().sort( { "addr.city" : 1, "addr.state" : 1 } );

db.factories.find().sort( { "addr.city" : 1 } );

4. 唯一索引

只需在ensureIndex 命令中指定”unique:true”即可创建唯一索引。例如，往表t4 中插入2 条记录时候报错。

db.t4.ensureIndex({firstname: 1, lastname: 1}, {unique: true});

5.强制使用索引

hint 命令可以强制使用某个索引。

db.t5.find({age:{$lt:30}}).hint({name:1, age:1}).explain()

6.删除索引

//删除t3 表中的所有索引

db.t3.dropIndexes()

//删除t4 表中的firstname 索引

db.t4.dropIndex({firstname: 1})