MariaDB 數據庫之索引詳解

什么是數據庫索引?

索引用於快速找出在某個列中有一特定值的行,如果不使用索引MySQL必須從第l條記錄開始讀完整個表,直到找出相關的行.表越大,查詢數據所花費的時間越多,如果表中查詢的列有一個索引,MySQL能快速到達某個位置去搜尋數據文件,而不必查看所有數據.

索引是一個單獨的、存儲在磁盤上的數據庫結構,它們包含着對數據表里所有記錄的引用指針.使用索引用於快速找出在某個或多個列中有一特定值的行,所有MySQL列類型都可以被索引,對相關列使用索引是提高查詢操作速度的最佳途徑.

這里打個比方:比如我們要查找num=1000,如果沒有索引,那么MySQL將會遍歷整個表,直到找到1000這一行為止.如果有索引的情況下,當我們查找num時,MySQL不需要任何遍歷,直接在索引里找到數據的位置,這樣一來提高了數據庫的查詢效率.

索引與存儲引擎?

索引是在存儲引擎中實現的,因此每種存儲引擎的索引都不一定完全相同,並且每種存諸引擎也不一定支持所有索引類型.根據存儲引擎定義每個表的最大索引數和最大索引長度,存儲引擎支持每個表至少16個索引,總索引長度至少為256字節.大多數存儲引擎有更高的限制,MySQL中索引的存儲類型有兩種:1.BTREE和HASH,具體和表的存儲引擎相關,2.MyISAM和InnoDB存儲引擎只支持BTREE索引,3.MEMORY/HEAP存儲引擎可以支持HASH和BTREE索引.

MySQL索引的優點:

● 通過創建唯一索引,可以保證數據庫表中每一行數據的唯一性
● 可以大大加快數據的查詢速度
● 在實現數據的參考完整性方面,可以加速表和表之間的連接
● 使用分組和排序子句進行數據查詢時,也可以顯著減少查詢中分組和排序的時間

MySQL索引的缺點:

● 維護索引要花費大量時間,並且隨着數據量的增加所耗費的時間也會增加
● 索引占用磁盤空間,每一個索引要占一定得物理空間,如果有大量索引,索引文件可能比數據文件更快達到最大文件尺寸
● 當對數據進行增刪改查時,索引也需要動態調整,大大降低了數據的可維護性

MySQL索引的設計原則:

● 索引並非越多越好,一個表中如有大量的索引,不僅占用磁盤空間,而且會影響語句執行效率
● 避免對經常更新的表進行過多的索引,並且索引中的列盡可能少
● 對經常用於查詢的字段應該創建索引,但要避免添加不必要的字段
● 數據量小的表最好不要使用索引,如果添加索引可能非但達不到好的效果,反而適得其反
● 在條件表達式中經常用到的不同值較多的列上建立索引,在不同值很少的列上不要建立索引
● 當唯一性是某種數據本身的特征時,指定唯一索引,可以提高數據查詢效率
● 在頻繁進行排序或分組(group by或order by操作)的列上建立索引

MySQL索引的分類有哪些?

1.普通索引:MySQL中的基本索引類型,允許在定義索引的列中插入重復值和空值.
2.唯一索引:索引列的值必須唯一,但允許有空值.如果是組合索引,則列值的組合必須唯一.
3.主鍵索引:一種特殊的唯一索引,不允許有空值.
4.單列索引:即一個索引只包含單個列,一個表可以有多個單列索引.
5.組合索引:指在表的多個字段組合上創建的索引,使用組合索引時遵循最左前綴集合.
6.全文索引:允許在這些索引列中插入重復值和空值,只有MyISAM存儲引擎支持全文索引.
7.空間索引:對空間數據類型的字段建立的索引,空間索引只能在存儲引擎為MyISAM的表中創建.

MariaDB支持多種方法在單個或多個列上創建索引,在創建表的定義語句create table中指定索引列,使用alter table語句在存在的表上創建索引,或使用create index語句在已存在表上添加索引.

以上的知識點就是索引章節的全部內容啦,其實索引的實踐環節還是很簡單的,只需要了解幾個命令就行啦,接下來我們來看一下索引的具體使用過程吧.

MariaDB 創建索引

使用CREATE TABLE創建表時,除了可以定義列的數據類型,還可以定義主鍵約束、外鍵約束或者唯一性約束，而不論創建那種約束，在定義約束的同時相當於在指定列上創建了一個索引。創建表時創建索引的基本語法格式如下:

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

unique | fulltext | spatial    #可選參數,分別表示唯一索引,全文索引,空間索引
index | key                    #兩者作用相同,用來指定創建索引
col_name                       #需要創建索引的字段列,此列必須從數據表中定義的列中選擇
length                         #可選參數,表示索引長度,只用字符串類型才能指定索引長度
ASC | DESC                     #指定升序或者降序的索引值存儲

◆創建普通索引◆

創建最基本的索引類型,沒有唯一性之類的限制,其作用只是加對快數據的訪問速度.

1.創建book表的同時,在year_public字段上建立普通索引,SQL語句如下:

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.執行完語句后,我們可以使用show create table查看表結構:

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語句查看索引是否正在使用,SQL語句如下:

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)

對以上EXPLAIN語句輸出結果的解釋:

● select type:指定所使用的SELECT查詢類型,這里值為SIMPLE
● table:指定數據庫讀取的數據表的名字
● type:指定了本數據表與其他數據表之間的關聯關系
● possible keys:給出了MySQL在搜索數據記錄時可選用的各個索引
● key行是MySQL實際選用的索引
● key len:行給出索引按字節計算的長度,key len數值越小,表示越快
● ref:行給出了關聯關系中另一個數據表里的數據列的名字
● rows:行是MySQL在執行這個查詢時預計會從這個數據表里讀出的數據行的個數
● extra:行提供了與關聯操作有關的信息

可以看到,possible keys和key的值都為year_public,說明查詢時使用了索引.

◆創建唯一索引◆

創建唯一索引的主要原因是減少查詢索引列操作的執行時間,尤其是對比較龐大的數據表.它與前面的普通索引類似,不同的就是:索引列的值必須唯一,但允許有空值.如果是組合索引,則列值的組合必須唯一.

創建一個表table_1,在表中的id字段上使用unique關鍵字創建唯一索引

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字段已經成功建立了一個名為UniqIdx的唯一索引
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

◆創建單列索引◆

單列索引是在數據表中的某一個字段上創建的索引,一個表中可以創建多個單列索引.前面兩個例子中創建的索引都為單列索引.

創建一個表table_2,在表中的name字段上創建單列索引.

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字段上已經成功建立了一個單列索引,名稱為SingleIdx
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1
1 row in set (0.00 sec)

◆創建組和索引◆

組合索引就是在多個字段上創建一個索引.

1.首先創建table_3表,在表中的id,name,age字段上建立組合索引,SQL語句如下:

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.創建完成之后,我們來查看一下結果吧.

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.測試,在table_3表中,差查詢id和name字段,使用explain語句查看索引的使用情況:

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)

◆創建全文索引◆

FULLTEXT(全文索引)可以用於全文搜索,全文索引適合用於大型數據集.只有MyISAM存儲引擎支持FULLTEXT索引,並且只為CHAR、VARCHAR和TEXT列創建索引.索引總是對整個列進行,不支持局部(前綴)索引.

1.創建表table_4在表中info字段上建立一個全文索引,SQL語句如下:

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默認存儲引擎室是InnoDB,在這里我們要改成MyISAM,不然索引會報錯

2.結果如下,這樣我們就創建了一個名為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)

◆創建空間索引◆

空間索引必須在MyISAM類型的表中創建,且空間類型的字段必須為空.

1.創建一個表table_5,在空間類型Geometry的字段上創建空間索引,SQL語句如下:

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字段上創建了名稱為spatIdex的空間索引,注意:創建時間指定空間類型字段值的非空約束,並且表的存儲引擎必須為MyISAM.

MariaDB 添加索引

在已經存在的表中創建索引,可以使用alter table語句或者create index語句,本節將介紹如何在一個已經存在的表上創建一個索引,首先先來看一下索引的添加語法,SQL語句如下:

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

#----------------------------------------------------------------------------------------
#[參數解釋]

unique | fulltext | spatial    #可選參數,分別表示唯一索引,全文索引,空間索引
index | key                    #兩者作用相同,用來指定創建索引
col_name                       #需要創建索引的字段列,此列必須從數據表中定義的列中選擇
length                         #可選參數,表示索引長度,只用字符串類型才能指定索引長度
ASC | DESC                     #指定升序或者降序的索引值存儲

◆添加普通索引◆

在book表中bookname字段上,將建立名為BKNameIdx的普通索引.

1.首先添加索引前,使用show index語句查看指定表中創建的索引

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)

對以上語句輸出結果的解釋:

● Table:表示創建索引的表
● 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:表示索引的名稱
● Seq in index:表示該字段在索引中的位置,單列索引該值為1,組合索引為每個字段在索引定義中的順序
● Column name:表示定義索引的列字段
● Sub part:表示索引的長度
● Null:表示該字段是否能為空值
● Index type:表示索弓引類型

可以看到,book表中已經存在了一個索引,即前面已經定義的名稱為year publication索引,該索引為非唯一索引.

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

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語句查看表中索引:

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)

可以看到表中有兩個索引,一個通過alter table 語句添加的名稱為BKNameIdx的索引,該索引為非唯一索引,長度為30.

◆添加唯一索引◆

在book表的bookId字段上建立名稱為UniqidIdx的唯一索引,SQL語句如下:

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      #此處為創建的唯一索引。
 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屬性為0,表示名稱為UniqidIdx的索引為唯一性索引,創建唯一索引成功.

◆添加單列索引◆

在book表的comment字段建立單列索引,SQL語句如下:

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)

語句執行后,book表的comment字段上建立了名稱為BkcmtIdx的索引,長度為50,查詢時只需要檢索前50個字符.

◆添加組和索引◆

在book表的authors和info字段上建立組合索引,SQL語句如下:

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,名稱為BkAuAndInfoIdx索引,有兩個字段組成authors字段長度為30,在組合索引中序列為1該字段不許為空NULL,info字段長度為50,在組合索引中的序號為2,該字段可以為空值NULL.

◆添加全文索引◆

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

1.首先創建表table_6並指定存儲引擎為MyISAM,SQL語句如下:

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

2.創建並查看全文索引:

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表中已經創建了名稱為infoFTIdx的索引,該索引在info字段上創建,類型為fulltext,允許為空.

◆添加空間索引◆

創建表table_7,在table_7的空間數據類型字段g上創建名稱為spatIdx的空間索引,SQL語句如下:

1.首先創建表結構.

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上創建空間索引.

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     #此處是空間索引的名稱
 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 刪除索引

刪除索引可以使用alter table語句,下面我們介紹它的刪除方法,例如:刪除book表中名稱為UniqidIdx的唯一索引,SQL語句如下:

1.首先查看一下名稱為UniqidIdx的索引,輸入Show語句:

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`),          #下一步我們刪除它
  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.刪除UniqidIdx唯一索引,SQL語句如下:

MariaDB [lyshark]> alter table book drop index UniqidIdx;        #刪除語句
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)              
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0
 
MariaDB [lyshark]> show create table book \G;                    #刪除成功了
*************************** 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)

參考文獻：mysql5.7從入門到精通