mysql數據庫索引和引擎

1. 數據庫索引

　　1.1 索引作用

　　　　當我們在數據庫表中查詢數據時，若沒有索引，會逐個遍歷表格中的所有記錄，表格中數據記錄量大時很耗時。建立索引就像創建目錄一樣，直接通過索引找到數據存儲位置，加快查找。例如：有一張person表，其中有2W條記錄，記錄着2W個人的信息。有一個Phone的字段記錄每個人的電話號碼，現在想要查詢出電話號碼為xxxx的人的信息。

　　　   如果沒有索引，那么將從表中第一條記錄一條條往下遍歷，直到找到該條信息為止。

　　       如果有了索引，那么會將該Phone字段，通過一定的方法進行存儲，好讓查詢該字段上的信息時，能夠快速找到對應的數據，而不必在遍歷2W條數據了。其中MySQL中的索引的存儲類型有兩種：BTREE、HASH。 也就是用樹或者Hash值來存儲該字段，要知道其中詳細是如何查找的，就需要會算法的知識了。

　　　　但索引也不是越多越好，因為創建的索引也需要占用空間，而且需要維護索引，因此沒必要為所有字段創建索引，對於經常需要查詢，或數據記錄很多的字段可以創建索引。

　　1.2 索引分類(index或key)

　　　　索引是在存儲引擎中實現的，也就是說不同的存儲引擎，會使用不同的索引

　　　　　  　MyISAM和InnoDB存儲引擎：只支持BTREE索引， 也就是說默認使用BTREE，不能夠更換

　　　　　　  MEMORY/HEAP存儲引擎：支持HASH和BTREE索引

　　　　索引我們分為四類來講 單列索引(普通索引，唯一索引，主鍵索引)、組合索引、全文索引、空間索引、

　　　　　　單列索引：一個索引只包含單個列，但一個表中可以有多個單列索引。

　　　　　　　　  普通索引, INDEX：MySQL中基本索引類型，沒有什么限制，允許在定義索引的列中插入重復值和空值，純粹為了查詢數據更快一點。

　　　　　　　　  唯一索引,UNIQUE ：索引列中的值必須是唯一的，但是允許為空值，　　　

　　　　　　　　  主鍵索引， PRIMARY KEY：是一種特殊的唯一索引，不允許有空值。　　　　　　　　　

　　　　　　組合索引: 在表中的多個字段組合上創建的索引，只有在查詢條件中使用了這些字段的左邊字段時，索引才會被使用，使用組合索引時遵循最左前綴集合。

　　　　　　全文索引 FULLTEXT :只有在MyISAM引擎上才能使用 (MySQL 5.6版本的InnoDB 開始支持全文索引)，只能在CHAR,VARCHAR,TEXT類型字段上使用全文索引，介紹了要求，說說什么是全文索引，就是在一堆文字中，通過其中的某個關鍵字等，就能找到該字段所屬的記錄行.

　　　　　　空間索引 SPATIAL :  只有在MyISAM引擎上才能使用（MySQL 5.7版本的InnoDB 開始支持)，空間索引是對空間數據類型（坐標，地理位置等）的字段建立的索引，MySQL中的空間數據類型有四種，GEOMETRY、POINT、LINESTRING、POLYGON。創建空間索引的列，必須將其聲明為NOT NULL

　　　另外索引也可以分為聚集索引和非聚集索引：

　　　　　聚集（clustered）索引：數據行的物理順序與列值（一般是主鍵的那一列）的邏輯順序相同，一個表中只能擁有一個聚集索引。（即主鍵索引）

　　　　　非聚集索引(輔助索引)：該索引中索引的邏輯順序與磁盤上行的物理存儲順序不同，一個表中可以擁有多個非聚集索引。（包括普通索引，唯一索引，全文索引等）

　　　1.3 索引操作

　　　　   1.3.1 創建索引（create index）：  （創建索引后，通過SHOW CREATE TABLE tbname;能查看）

　　　　　下面命令給titles表中的title列增加索引 (索引名稱為idxtitle，未命名時默認為該字段名稱)，有三種方式如下：

　　         　　　1，創建表格時指定：

　　　        　　 CREATE TABLE titles(

　　　　　　 　　　　　title varchar(100),

　　　　　　　　  　　  publID INT,

　　　　　　　　  　　  INDEX idxtitle (title)

　　　　　　　　　　)；

　　　　　　　　2，創建索引： CREATE INDEX idxtitle ON titles(title)；

　　　　　　　　3，修改表設計，添加索引： ALTER TABLE titles ADD INDEX idxtitle (title)；

　　　　       1.3.2增加不同的索引：

　　　　　　　　ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY （indexcols..）;     不要寫索引名稱

　　　　　　　　ALTER TABLE  tablename ADD INDEX [indexname] （indexcols..）;

　　　　　　　　ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [indexname] （indexcols..）;

　　　　　　　　ALTER TABLE tablename ADD FULLTEXT [indexname] （indexcols..）;

　　　　　　　　ALTER TABLE  tablename ADD INDEX [indexname] （indexcols1，indexcols2）;   為indexcols1，indexcols2兩列創建組合索引

　　      　   1.3.3刪除索引：

　　　　　　　　ALTER TABLE tablename DROP PRIMARY KEY ;

　　　　　　　　ALTER TABLE  tablename DROP INDEX [indexname] ;

　　　　　　　　DROP indexname ON table_name;

　　　　　　1.3.4查看索引：

　　　　　　　　SHOW INDEX FROM table_name;

　　　　　　　　SHOW CREATE TABLE table_name;

　　　　　　　　DESC table_name

　　　　　　1.3.5 索引創建示例：　　　

1 普通索引：加速查找功能

創建表時定義索引
CREATE TABLE user(
    nid INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(32) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    email VARCHAR(64) NOT NULL,
    index n_index (name)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

創建表后添加索引
CREATE INDEX a_index ON user(age);
查看索引
SHOW INDEX FROM user;
刪除索引
DROP INDEX a_index ON user;

注意：對於創建索引時如果是BLOB 和 TEXT 類型，必須指定length。
create index ix_extra on in1(extra(32));

2.唯一索引功能：加速查找和唯一約束（可以為null）
CREATE TABLE user(
    nid INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(32) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    email VARCHAR(64) NOT NULL,
    UNIQUE n_index (name)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE INDEX a_index ON user(age);

SHOW INDEX FROM user;

DROP INDEX a_index ON user;

3. 主鍵索引功能：加速查找和唯一約束（不可為null），特殊的唯一索引
-- CREATE TABLE user(
--     nid INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
--     name VARCHAR(32) NOT NULL,
--     age INT NOT NULL,
--     email VARCHAR(64) NOT NULL,
-- )ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;
-- 方式二
CREATE TABLE user(
    nid INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(32) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    email VARCHAR(64) NOT NULL,
    PRIMARY key (nid)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

-- 創建和刪除
ALTER TABLE user ADD PRIMARY KEY(name);
ALTER TABLE user DROP PRIMARY KEY;
ALTER TABLE user MODIFY nid INT,DROP PRIMARY KEY;

4.組合索引：組合索引是將n個列組合成一個索引
其應用場景為：頻繁的同時使用n列來進行查詢，如：where name = 'zack' and password = "2222222"

CREATE INDEX com_index ON user(name,age);
組合索引有最左前綴性，對於上述組合索引，查詢時：
查詢：
    name and email  -- 使用索引
    name            -- 使用索引
    email           -- 不使用索引
注意：對於同時搜索n個條件時，組合索引的性能好於多個單一索引合並。

　　　1.4 索引性能測試：

　　　　　先創建person表格，通過存儲過程插入5000條數據　　　

--創建表 

CREATE TABLE person(id INT, name VARCHAR(16));

--存儲過程 （創建函數，delimiter $$：修改終止符號為$$）   

delimiter $$

CREATE PROCEDURE autoinsert()
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 1;
WHILE(i<5000) DO
INSERT INTO person VALUES(i,'zack');
SET i=i+1;
END WHILE;
END$$

delimiter ;

--調用函數

CALL autoinsert();

               無index時查詢：SELECT * FROM person WHERE id=4900;

　　　　　　

               添加index后查詢：

　　　　　　　　　　ALTER TABLE person ADD INDEX index_id (id);

　　　　　　　　　　SELECT * FROM person WHERE id=4900;

　　　      　

　　　可以看出有索引時查詢時間變快。

　　1.5.索引覆蓋

　　　　索引覆蓋：建立索引后並不是所有的查詢都會通過索引表查詢，通過索引表的查詢稱為索引覆蓋。

　　　　常見的不會覆蓋索引的情況：（通過explain語句分析，可以判斷是否覆蓋索引，但只是作為參考）

CREATE TABLE user(
    nid INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(32) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    email VARCHAR(64) NOT NULL,
    index n_index(name)
)ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

show index from user;
name列為普通索引,id列為主鍵索引


不會覆蓋索引的情況：
1.以%開頭的模糊查詢：like "%cn"
    select * from user where name like '%cn';

2. 使用函數：
    select * from user where reverse(name) = 'zack';
    
3.OR語句中有一列不是索引列
    select * from user where id = 1 or email = '[e-mail]';
    下列特殊情況：
    select * from user where id = 1 or email = '[e-mail]' and name = 'zack'
        
4. 類型不一致
     （下面name列是字符串類型，傳入條件時必須用引號引起來，不然不會走索引）
        select * from user where name = 999;
        
5. 使用了!=
    select * from user where name != 'zack';
  特別的：如果是主鍵，則還是會走索引
        select * from user where id != 123;
                
6. 使用了>,< （有可能覆蓋索引，不同版本不一致）
        select * from user where name > 'zack';
    特別的：如果是主鍵或索引是整數類型，則還是會走索引
        select * from user where id > 123;
        select * from user where age > 123;
                
7. ORDER BY 語句根據索引列排序，選擇的映射如果不是索引，則不走索引
      select email from user order by name desc;
        下面會走索引：select name from user order by name desc;
    特別的：如果對主鍵排序，則還是走索引：
        select * from user order by id desc;
                
8.組合索引最左前綴原理
     如果組合索引為：(name,email)
    name and email       -- 使用索引
    name                 -- 使用索引
    email                -- 不使用索引

　  1.6 索引數據結構

　　　　　（參考：http://blog.codinglabs.org/articles/theory-of-mysql-index.html）

　　　　　一般索引采用B+ Tree和B- Tree實現，MySQL的InnoDB和MyISAM都采用B+ Tree實現，但存儲細節上不一樣。

　　　　　MyISAM存儲引擎：MyISAM索引文件和數據文件是分離的，索引文件僅保存數據記錄的地址（葉節點data域）。

　　　　　　　主鍵索引（primary key）：其結構如下，B+ Tree的葉子節點的key存放主鍵值，data存放主鍵值對應數據行的存儲地址，而非葉子節點key為主鍵值，不存儲data。查找時通過key從上往下找到葉子結點，如果key存在，拿到數據行存儲地址。

　　　　　　    輔助索引(secondary key)：上圖中col1為主鍵，在col2上建立一個輔助索引，其結構如下，可以發現其結構和主鍵索引沒有區別，葉子節點data存放的也是數據行地址（不同之處在於主索引要求key是唯一的，而輔助索引的key可以重復）

　　　　　InnoDB存儲引擎：InnoDB的數據文件本身就是索引文件，葉節點data域保存了完整的數據記錄

　　　　　　　主鍵索引：其結構如下，B+ Tree的葉子節點key存放主鍵值，data存放完整的數據記錄。非葉子節點key為主鍵值，不存儲data。查找時通過key從上往下找到葉子結點，如果key存在，直接拿到數據。

　　　　　　　輔助索引：對於輔助索引的結構如下，與主鍵索引不同的是，葉節點的data存放存放主鍵索引的值，而不是地址，因此輔助索引進行檢索時需要檢索兩遍索引,首先檢索輔助索引獲得主鍵，然后用主鍵到主索引中檢索獲得記錄。

　　　　　　　通過上述結構發現，InnoDB數據文件即包含主鍵索引，所以InnoDB要求表必須有主鍵，如果沒有顯式指定，則MySQL系統會自動選擇一個可以唯一標識數據記錄的列作為主鍵，如果不存在這種列，則MySQL自動為InnoDB表生成一個隱含字段作為主鍵。而且不建議使用過長的字段作為主鍵，因為所有輔助索引都引用主索引，過長的主索引會令輔助索引變得過大。另外，用非單調的字段作為主鍵在InnoDB中也不建議，因為InnoDB數據文件本身是一顆B+Tree，非單調的主鍵會造成在插入新記錄時數據文件為了維持B+Tree的特性而頻繁的分裂調整，十分低效，而使用自增字段作為主鍵則是一個很好的選擇。

2，mysql數據庫引擎

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/storage-engines.html

 　　數據庫存儲引擎，是mysql用來處理SQL語句的組件，對每一個數據表格，創建時都需要指定一個數據庫引擎，mysql會使用該引擎來處理這個表格的相應操作，因此對於不同引擎的表格，SQL語句的處理結果和性能會不同。另外，對於一個數據庫中的表格，每個表格都可以指定不同的數據庫引擎。通過命令SHOW ENGINES;能查看mysql支持的數據庫引擎。主要有InnoDB，MyISAM, Memory, CSV, Archve, Blackhole等，常用的就是InnoDB，MyISAM, Memory。其中通過Create table 命令默認設置的引擎為InnoDB。

　　2.1 設置數據表格引擎：

    　　　創建表格時指定：CREATE TABLE titles(id INT, name VARCHAR(16)) ENGINE = InnoDB;

　　　　創建后修改：ALTER TABLE titles ENGINE = InnoDB;


　　        (SET default_storage_engine=NDBCLUSTER; 設置默認的引擎)

　　2.2 InnoDB特點

　　　　https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-introduction.html

　　　　InnoDB支持事務操作，即commit，rollback和crash-recovery；

　　　　InnoDB支持行級鎖，即可以給一行數據上鎖；

　　　　InnoDB支持外鍵關系約束；

 

　　　　　　

　　2.3 MyISAM特點

　　　　https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/myisam-storage-engine.html

 　　　  MyISAM 適合讀取操作較多的數據表，其讀取速度較快；

　　　　MyISAM支持表級鎖，可以給一張表上鎖；

　　　　MyISAM支持全文索引；

　　　　MyISAM 支持Gometry，Point等表示空間位置的數據類型；

　　　　　　　　　　

 　　2.3 Memory：僅存在於內存中，多用於臨時表格（hash index）

3.ODBC和JDBC

　　ODBC（open database connectivity）: windows系統中數據庫系統的一個驅動，基於ODBC的軟件能夠通過ODBC驅動來操控數據庫中的數據。（如excel, access 能夠通過ODBC連接MySQL 數據庫，進行數據的增刪改查

　　JDBC (java database connectivity)：unix和Linux系統上數據庫系統的驅動。

 

參考博客：https://www.cnblogs.com/whgk/p/6179612.html

　　　　   http://www.cnblogs.com/yuanchenqi/articles/6357507.html

　　          MyISAM和InnoDB的區別：https://segmentfault.com/a/1190000008227211

　　　　　聚集索引與非聚集索引：https://www.cnblogs.com/s-b-b/p/8334593.html

　　　　    MySQL索引背后的數據結構及算法原理