Mysql索引的正确打开姿势

什么是索引:####

要想深入的了解索引,需要先知道什么是索引,在我刚接触数据库的时候,只是知道什么是CRUD,对于索引一无所知。CRUD是一个DB的基本功能,而索引则是让我们的CRUD更快的工具或者方法,当然主要是查询。举一个栗子:
在我们很小的时候我们都用过新华字典,查过新华字典的都知道,字典前几页都是一些字或者拼音对应的页码,这个就是字典的索引。如果没有索引,假设我们想找一个字,那么我们需要通篇的去翻字典,但是一旦我们有了索引,就可以找到对应的页,从而直接找到我们想要的东西。Mysql的索引也是做这个事情的。
众所周知Mysql主流的存储引擎有两种MyISAM和InnoDB,MyISAM在我的公司用的还是比较少的,主要是使用InnoDB引擎的Mysql。为什么呢?那就需要看看二者有什么区别。

一、MyISAM和InnoDB的比较:####

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下面看一下两种引擎的主要不同之处:

tips MyISAM InnoDB
Full Text 索引 支持 不支持
count(*)性能(不使用where过滤) 内置计数器,性能比较高 扫描全表,性能较差(慎用),使用where过滤,同时不使用主键进行count,性能较好
对事务的支持 不支持 支持事务,具有ACDI特性,同时具有四种隔离级别
索引结构 索引采用B+树,同时数据和索引是分离的 主键索引和数据是一起的,其他索引是和数据分离的
锁级别 MyISAM主要是表锁,所以性能不高 InnoDB主要是行锁,操作的粒度降低,性能比较好
外键支持 不支持外键 支持外键

其实两者还是有很多的不同的,上面的只是一些关键的case,可能不全,欢迎补充。

二、Mysql索引种类:###

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  1. 唯一索引:
  • 创建索引
create unique index 索引名 on 表名(列名);
alter table 表名 add unique index 索引名 (列名);
  • 删除索引
drop index 索引名 on 表名;
alter table 表名 drop index 索引名;
  1. 主键索引:
    其实主键索引是唯一索引的一种,一般指定主键的表会默认创建主键索引,如果不指定主键,其实DB会默认的生成主键,但是这种主键性能不高,所以在建表的时候还是指定主键吧。==!
ALTER TABLE `table_name` ADD PRIMARY KEY ( `column` )
  1. 全文索引:
    就是对Char、Text等结构建索引,只有MyISAM支持,现在应该很少用了,大家都用基于Lucene的索引中间件解决这种Case了,没用过也不过多纠缠。
ALTER TABLE `table_name` ADD FULLTEXT ( `column`)

4.单列索引:
对单个列建立索引,对于经常用来进行检索的字段,做好建立索引,能很大程度的优化查询,但是索引的建立是有一定规则的,一会儿会提到这些规则。

ALTER TABLE `table_name` ADD INDEX index_name ( `column` )

5.组合索引:
组合索引是将多个列组合到一起建立一个索引,组合索引有很著名的“左前缀规则”,同时也因为这个规则,其实有时候单列索引和组合索引是有重复的。什么是左前缀规则,一会儿会交代。

ALTER TABLE `table_name` ADD INDEX index_name ( `column1`, `column2`, `column3` )
三、Mysql索引建立原则:###

1.首先,最重要的一点是,索引不是越多越好。索引会增加插入更新代价,所以过多的索引会拖慢数据的写入。一般,一张表的索引不要超过五个。
2.单个索引中的字段数不要超过5个,多索引,容易产生锁等待和冲突。
3.建立索引的字段,最好是区分度比较高的字段,例如:性别这种字段,其实是不适合建索引的,因为即使建了索引对你的查询也没什么帮助。区分度的计算可通过:select count(distinct coloum)) /count(*) from table_name来实现。
4.用于Join的字段,一定要建索引,这样对查询效率会有很大的提高。
5.组合索引其实可以替代部分单列索引,要尽量避免冗余和重复。例如对ABC建索引,其实可以达到对A单独建索引和AB建索引的情况。
6.Like的查询有时候是不能用到索引的。例如'%s',前缀模糊的查询是不走索引的,这种查询语句应该尽量避免,DB是主要业务数据的存储,模糊查询应该尽量少用。
7.不要使用索引计算,因为查询走索引的活最好是直接命中,每一次都有对索引进行计算,是不合理的,例如:

SELECT *  from table where FROM_UNIXTIME( coloum, '%Y%m%d' ) = “xxxx”

改写成:

SELECT *  from table where coloum = FROM_UNIXTIME( 'xxxx', '%Y%m%d' ) ;

性能会提高很多。

上述这些原则可能覆盖的不是很全面,也希望有知道的同学帮我补充。

四、Mysql索引原理:###

首先说mysql的索引结构,其实mysql支持很多种索引类型,其中主要的是Hash和Btree索引,后者是主要的索引结构。

  1. 简单介绍B-tree B+ tree树
    B-tree结构视图
    B-tree结构视图

    一棵m阶的B-tree树,则有以下性质
    Ki表示关键字值,上图中,k1<k2<…<ki<k0<Kn(可以看出,一个节点的左子节点关键字值<该关键字值<右子节点关键字值)
    Pi表示指向子节点的指针,左指针指向左子节点,右指针指向右子节点。即是:p1[指向值]<k1<p2[指向值]<k2……
    所有关键字必须唯一值(这也是创建MyISAM 和innodb表必须要主键的原因),每个节点包含一个说明该节点多少个关键字,如上图第二行的i和n
    节点:每个节点最可以有m个子节点。
    根节点若非叶子节点,至少2个子节点,最多m个子节点
    每个非根,非叶子节点至少[m/2]子节点或叫子树([]表示向上取整),最多m个子节点
    关键字:根节点的关键字个数1~m-1
    非根非叶子节点的关键字个数[m/2]-1m-1,如m=3,则该类节点关键字个数:2-12
    关键字数k和指向子节点个数指针p的关系:k+1=p ,注意根据储存数据的具体需求,左右指针为空时要有标志位表示没有 B+tree结构示意图如下:
    B+tree结构示意图

    B+树是B-树的变体,也是一种多路搜索树: * 非叶子结点的子树指针与关键字个数相同 * 为所有叶子结点增加一个链指针(红点标志的箭头)
  2. MyISAM的索引结构:
    MyISAM索引用的B+ tree来储存数据,MyISAM索引的指针指向的是键值的地址,地址存储的是数据,如下图:
    MyISAM索引用的B+ tree

    结构讲解:上图3阶树,主键是Col2,Col值就是改行数据保存的物理地址,其中红色部分是说明标注。
    1标注部分也许会迷惑,前面不是说关键字15右指针的指向键值要大于15,怎么下面还有15关键字?因为B+tree的所有叶子节点 包含所有关键字且是按照升序排列(主键索引唯一,辅助索引可以不唯一),所以等于关键字的数据值在右子树
    2标注是相应关键字存储对应数据的物理地址,注意这也是之后和InnoDB索引不同的地方之一
    2标注也是一个所说MyISAM表的索引和数据是分离的,索引保存在”表名.MYI”文件内,而数据保存在“表名.MYD”文件内,2标注 的物理地址就是“表名.MYD”文件内相应数据的物理地址。(InnoDB表的索引文件和数据文件在一起)
    辅助索引和主键索引没什么大的区别,辅助索引的索引值是可以重复的(但InnoDB辅助索引和主键索引有很明显的区别,这里 先提醒注意一下)
    3.InnoDB的索引结构:
    (1)结构图

    结构上:由上图可以看出InnoDB的索引结构很MyISAM的有很明显的区别
    MyISAM表的索引和数据是分开的,用指针指向数据的物理地址,而InnoDB表中索引和数据是储存在一起。看红框1可看出一行 数据都保存了。
    还有一个上图多了三行的隐藏数据列(虚线表),这是因为MyISAM不支持事务,InnoDB处理事务在性能上并发控制上比较好, 看图中的红框2中的DB_TRX_ID是事务ID,自动增长;db_roll_ptr是回滚指针,用于事务出错时数据回滚恢复;db_row_id 是记录行号,这个值其实在主键索引中就是主键值,这里标出重复是为了容易介绍,还有的是若不是主键索引(辅助索引), db_row_id会找表中unique的列作为值,若没有unique列则系统自动创建一个。关于InnoDB跟多事务MVCC点 此:http://www.phpben.com/?post=72
    (2)加入上表中Col1是主键(下图标错),而Col2是辅助索引,则相应的辅助索引结构图:

    可以看出InnoDB辅助索引并没有保存相应的所有列数据,而是保存了主键的键值(图中1、2、3….)这样做利弊也是很明显:
    在已有主键索引,避免数据冗余,同时在修改数据的时候只需修改辅助索引值。
    但辅助索引查找数据事要检索两次,先找到相应的主键索引值然后在去检索主键索引找到对应的数据。这也是网上很多 mysql性能优化时提到的“主键尽可能简短”的原因,主键越长辅助索引也就越大,当然主键索引也越大。
四、Mysql索引的使用:###

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见下回.....

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