一、索引的声明和使用

1.1、索引的分类

??MySQL的索引包括普通索引、全文索引、单列索引、多列索引和空间索引等。

• 从功能逻辑上分，索引主要有4种，分别是普通索引、唯一索引、主键索引、全文索引
• 按照物理实现方式，索引可以分为2种：聚簇索引和非聚簇索引
• 按照作用字段个数进行划分，分成单列索引和联合索引。

普通索引

??在创建普通索引时，不附加任何限制条件，只是用于提高查询效率。这类索引可以创建在任何数据类型中，其值是否唯一和非空，要由字段本身的完整性约束条件决定。建立索引以后，可以通过索引进行查询。

唯一索引

??使用UNIQUE参数可以设置索引为唯一性约束，在创建唯一性索引时，限制该索引的值必须是唯一的，但允许由空值。在一张数据表里可以有多个唯一索引。

主键索引

??主键索引就是一种特殊的唯一索引，在唯一索引的基础上增加了不为空的约束，也就是NOT NULL+UNIQUE，一张表里最多只有一个主键索引。

单列索引

??在表中的单个字段上创建索引。单列索引只根据该字段进行索引。单列索引可以是普通索引，也可以是唯一索引，还可以是全文索引。只要保证该索引只对应一个字段即可。一个表可以有多个单列索引。

多列（组合、联合）索引

??多列索引是在表的多个字段组合上创建一个索引。该索引指向创建时对应的多个字段，可以通过这几个字段进行查询，但是只有查询条件中使用了这些字段中的第一个字段时才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合。

全文索引

??全文索引（也称全文检索）是目前搜索引擎使用的一种关键技术。它能够利用分词技术等多种算法智能分析出文本文字中关键词的频率和重要性，然后按照一定的算法规则智能地筛选出我们想要的搜索结果。全文索引非常适合大型数据集、对于小的数据集，它的用处比较小。

??使用参数FULLTEXT可以设置索引为全文索引。在定义索引的列上支持值得全文查找，允许在这些索引列中插入重复值和空值。全文索引只能创建在CHAR、VARCHAR或TEXT类型及其系列类型得字段上，查询数据量较大的字符串类型的字段时，使用全文索引可以提高查询速度。

??全文索引典型的两种类型：自然语言的全文索引和布尔全文索引

• 自然语言搜索引擎将计算每一个文档对象和查询的相关度。这里，相关度是基于匹配的关键字的个数，以及关键词在文档中出现的次数。在整个索引中出现次数越少的词语，匹配时的相关度就越高。相反，非常常见的单词将不会被搜索，如果一个词语的在超过50%的记录中都出现了，那么自然语言的搜索将不会搜索这类词语。

??MySQL数据库从3.23.23版开始支持全文索引，但MySQL 5.6.4以前只有MyISAM支持，MySQL 5.6.4版本InnoDB才支持，但是官方版本不支持中文分词，需要第三方分词插件。在MySQL 5.6版本，MySQL内置了ngram全文解析器，用来支持亚洲语种的分词。

空间索引

??使用参数SPATIAL可以设置索引为空间索引。空间索引只能建立在空间数据类型上，这样可以提高系统获取空间数据的效率。MySQL中的空间数据类型包括GEOMETRY、POINT、LINESTRING和POLYGON等。目前只有MyISAM存储引擎支持空间索引，而且索引的字段不能为空值。

1.2、创建索引

1.2.1、创建表的时候创建索引

隐式的方式创建索引，在声明有主键约束、唯一性约束、外键约束的字段上，会自动的添加相关的索引

CREATE DATABASE test22;
USE test22;

CREATE TABLE dept(
	dept_id INT PRIMARY KEY auto_increment,
	dept_name VARCHAR(20)
);


CREATE TABLE emp(
	emp_id INT PRIMARY KEY auto_increment,
	emp_name VARCHAR(20) UNIQUE,
	dept_id INT,
	CONSTRAINT emp_dept_id_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(dept_id)
);

SHOW CREATE TABLE dept;
SHOW INDEX FROM emp;

显示的创建索引

CREATE TABLE table_name(
    col_name data_type,
    [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name [length]) [ASC | DESC]
);

• UNIQUE、FULLTEXT和SPATIAL为可选参数，分别表示唯一索引、全文索引和空间索引；
• INDEX与KEY为同义词，两者的作用相同，用来指定创建索引；
• index_name指定索引的名称，为可选参数，如果不指定，那么MySQL默认col_name为索引名；
• col_name为需要创建索引的字段列，该列必须从数据表中定义的多个列中选择；
• length为可选参数，表示索引的长度，只有字符串类型的字段才能指定索引长度；
• ASC或DESC指定升序或者降序的索引值存储。

example:

USE test22;

CREATE TABLE book(
	book_id INT PRIMARY KEY,
	book_name VARCHAR(100),
	authors VARCHAR(100),
	info VARCHAR(100),
	COMMENT VARCHAR(100),
	year_publication YEAR,
	-- 普通索引
	INDEX index_publication(year_publication),
	-- 唯一索引
	UNIQUE INDEX uk_index_bookName(book_name),
	-- 联合索引
	INDEX mul_bookId_bookName_authors(book_id,book_name,authors),
	-- 全文索引
	FULLTEXT INDEX full_index_info(info(50))
);

SHOW INDEX FROM book;

1.2.2、在已存在的表上创建索引

--  使用ALTER TABLE语句创建索引
ALTER TABLE table_name ADD [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name[length],...) [ASC | DESC]
-- 使用CREATE INDEX创建索引
CREATE [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] INDEX index_name ON table_name (col_name[length],...) [ASC | DESC]

example:

USE test22;

DROP TABLE IF EXISTS book;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS book(
	book_id INT,
	book_name VARCHAR(100),
	authors VARCHAR(100),
	info VARCHAR(100),
	comment VARCHAR(100),
	publication YEAR
);

SHOW INDEX FROM book;

ALTER TABLE book ADD INDEX index_publication(publication);
ALTER TABLE book ADD UNIQUE uk_index_bookName(book_name);
ALTER TABLE book ADD INDEX mul_bookId_bookName_authors(book_id,book_name,authors);

CREATE INDEX index_comment ON book(comment);
CREATE UNIQUE INDEX uk_index_info ON book(info);

SHOW INDEX FROM book;

1.3、删除索引

-- 使用ALTER TABLE删除索引
ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;
-- 使用DROP INDEX语句删除索引
DROP INDEX index_name ON table_name;

example:

USE test22;

SHOW INDEX FROM book;

ALTER TABLE book DROP INDEX index_publication;
DROP INDEX index_comment ON book;

SHOW INDEX FROM book;

添加AUTO_INCREMENT约束字段的唯一索引不能被删除。

删除表中的列时，如果要删除的列为索引的组成部分，则该列也会从索引中删除。如果组成索引的所有列都被删除，则整个索引将被删除。

二、MySQL 8.0索引新特性

2.1、支持降序索引

??降序索引以降序存储键值。虽然在语法上，从MySQL 4.0版本开始就已经支持降序索引的语法，但实际上该DESC定义是被忽略的，直到MySQL 8.x版本才开始真正支持降序索引（仅限于InnoDB存储引擎）。MySQL在8.0之前的版本创建仍然是升序索引，使用时进行方向扫描，这大大降低了数据库的效率。

example:

USE test22;

CREATE TABLE test(
	a INT,
	b INT,
	INDEX index_a_b(a ASC,b DESC)
);

SHOW CREATE TABLE test;

2.2、隐藏索引

??在MySQL 5.7版本及之前，只能通过显式的方式删除索引。此时，如果发现删除索引后出现错误，又只能通过显式创建索引的方式将删除的索引创建回来。如果数据表中的数据量非常大，或者数据表本身比较大，这种操作就会消耗系统过多的资源，操作成本非常高。

??从MySQL 8.x开始支持隐藏索引（invisible indexes），只需要将待删除的索引设置为隐藏索引，使查询优化器不再使用这个索引（即使使用force index（强制使用索引），优化器也不会使用该索引），确认将索引设置为隐藏索引后系统不受任何响应，就可以彻底删除索引。这种通过先将索引设置为隐藏索 引，再删除索引的方式就是软删除。

??索引默认是可见的，在使用CREATE TABLE，CREATE INDEX或者ALTER TABLE等语句时可通过VISIBLE或者INVISIBLE关键词设置索引的可见性。

主键不能被设置为隐藏索引。当表中没有显示主键时，表中的第一个唯一非空索引会成为隐式主键，也不能设置为隐藏索引。

-- 创建表时直接创建
CREATE TABLE tablename( 
    propname1 type1[CONSTRAINT1], 
    propname2 type2[CONSTRAINT2], 
    ……
    propnamen typen, 
    INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE 
);

-- 在已经存在的表上创建
CREATE INDEX indexname ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

-- 通过ALTER TABLE语句创建
ALTER TABLE tablename ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

-- 切换索引可见状态
ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name INVISIBLE; -- 切换成隐藏索引 
ALTER TABLE tablename ALTER INDEX index_name VISIBLE;   -- 切换成非隐藏索引

example:

USE test22;

DROP TABLE IF EXISTS book;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS book(
	book_id INT,
	book_name VARCHAR(100),
	authors VARCHAR(100),
	info VARCHAR(100),
	comment VARCHAR(100),
	publication YEAR,
	INDEX index_comment(comment) invisible
);

ALTER TABLE book ADD UNIQUE INDEX uk_index_bookName(book_name) invisible;
CREATE INDEX index_publication ON book(publication);

SHOW INDEX FROM book;

ALTER TABLE book ALTER INDEX index_publication invisible;
ALTER TABLE book ALTER INDEX uk_index_bookName visible;

SHOW INDEX FROM book;

当索引被隐藏时，它的内容仍然是和正常索引一样实时更新。如果一个索引需要长期被隐藏，那么可以将其删除，因为索引的存在会影响插入、更换和删除的性能。

三、索引的设计原则

3.1、数据准备

USE test22;

-- 创建学生表课程表
CREATE TABLE student_info ( 
	id INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
	student_id INT NOT NULL , 
	name VARCHAR(20) DEFAULT NULL, 
	course_id INT NOT NULL , 
	class_id INT(11) DEFAULT NULL, 
	create_time DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8; 

-- 创建课程表
CREATE TABLE course ( 
	id INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
	course_id INT NOT NULL , 
	course_name VARCHAR(40) DEFAULT NULL, 
	PRIMARY KEY (id) 
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

SET GLOBAL log_bin_trust_function_creators = 1;
SELECT @@log_bin_trust_function_creators;

-- 创建随机产生字符串函数
DELIMITER // 

CREATE FUNCTION rand_string(n INT) RETURNS VARCHAR(255)  
BEGIN
	DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'; 
	DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
	DECLARE i INT DEFAULT 0; 
	
	WHILE i < n DO 
		SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1)); 
		SET i = i + 1; END WHILE; 
		RETURN return_str; 
END // 

DELIMITER ;

-- 创建随机数函数
DELIMITER // 

CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11) 
BEGIN 
	DECLARE i INT DEFAULT 0; 
	SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1)) ; 
	RETURN i; 
END // 

DELIMITER ;

-- 创建插入课程表存储过程
DELIMITER // 

CREATE PROCEDURE insert_course( max_num INT ) 
BEGIN 
	DECLARE i INT DEFAULT 0; 
	SET autocommit = 0; 
	REPEAT 
		SET i = i + 1; 
		INSERT INTO course (course_id, course_name ) VALUES (rand_num(10000,10100),rand_string(6)); 
		
		UNTIL i = max_num
	END REPEAT; 
	
	COMMIT;
	
END // 

DELIMITER ;

-- 创建插入学生信息表存储过程
DELIMITER // 

CREATE PROCEDURE insert_stu( max_num INT ) 
BEGIN 
	DECLARE i INT DEFAULT 0; 
	SET autocommit = 0; 
	REPEAT 
		SET i = i + 1; 
		INSERT INTO student_info (course_id, class_id ,student_id ,NAME ) 
		VALUES (rand_num(10000,10100),rand_num(10000,10200),rand_num(1,200000),rand_string(6)); 
		
		UNTIL i = max_num 
	END REPEAT; 
	
	COMMIT; 
END //

DELIMITER ;

CALL insert_course(100);
CALL insert_stu(1000000);

3.2、适合添加索引的情景

• 字段的数值有唯一性的限制
  • 业务上具有唯一特性的字段，即使是组合字段，也可以建成唯一索引。
• 频繁作为WHERE查询条件的字段
  • 某个字段在SELECT语句的 WHERE 条件中经常被使用到，那么就需要给这个字段创建索引了。尤其是在数据量大的情况下，创建普通索引就可以大幅提升数据查询的效率。
• 经常GROUP BY和ORDER BY的列
  • 索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用GROUP BY对数据进行分组查询，或者使用ORDER BY对数据进行排序的时候，就需要对分组或者排序的字段进行索引。如果待排序的列有多个，那么可以在这些列上建立组合索引。
• UPDATE、DELETE的WHERE条件列
  • 对数据按照某个条件进行查询后再进行UPDATE或DELETE的操作，如果对WHERE字段创建了索引，就能大幅提升效率。原理是因为我们需要先根据WHERE条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或删除。如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是因为非索引字段更新不需要对索引进行维护。
• DISTINCT字段需要创建索引
  • 有时候我们需要对某个字段进行去重，使用DISTINCT，那么对这个字段创建索引，也会提升查询效率。
• 多表JOIN连接操作时，创建索引注意事项
  • 连接表的数量尽量不要超过3张，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增长会非常快，严重影响查询的效率。
  • 对WHERE条件创建索引，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下，没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。
  • 对用于连接的字段创建索引，并且该字段在多张表中的类型必须一致
• 使用列的类型小的创建索引
  • 这里所说的类型大小指的是该类型表示的数据范围的大小。数据类型越小，在查询是进行的比较操作越快。数据类型越小，索引占用的存储空间类型就越小，在一个数据页内就可以放下更多的记录，从而减少磁盘I/O带来的性能损耗，也就意味着可以把更多的数据页缓存在内存中，从而加快读写速率。这个建议对于表的主键来说更加适用，因为不仅是聚簇索引中会存储主键值，其它所有的二级索引的节点处都会存储一份记录的主键值，如果主键使用更小的数据类型，也就意味着节省更多的存储空间和更高效的I/O。
• 使用字符串前缀创建索引
  • 可以通过截取字段的前面一部分内容建立索引，这个就叫前缀索引。这样在查找记录时虽然不能精确的定位到记录的位置，但是能定位到相应前缀所在的位置，然后根据前缀相同的记录的主键值回表查询完整的字符串值。既节省空间，又减少了字符串的比较时间，还大体能解决排序的问题。
• 区分度高(散列性高)的列适合作为索引
  • 列的基数指的是某一列中不重复数据的个数。在记录行数一定的情况下，列的基数越大，该列中的值越分散；列的基数越小，该列中的值越集中。最好为列的基数大的列建立索引，为基数太小的列建立索引效果可能不好。可以使用公式SELECT COUNT(DISTANCT A)/COUNT(*) FROM table_name计算区分度，越接近1越好，一般超过33%就算比较高效的索引。
• 使用最频繁的列放到联合索引的左侧
• 在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

USE test22;

SHOW INDEX FROM student_info;
SHOW INDEX FROM course;

-- 频繁作为 WHERE 查询条件的字段
SELECT course_id,class_id,name,create_time,student_id FROM student_info WHERE student_id = 123110;
ALTER TABLE student_info ADD INDEX index_studentId(student_id);
SHOW INDEX FROM student_info;
SELECT course_id,class_id,name,create_time,student_id FROM student_info WHERE student_id = 123110;

DROP INDEX index_studentId ON student_info;
SHOW INDEX FROM student_info;

-- 经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列
SELECT student_id,COUNT(*) AS num FROM student_info GROUP BY student_id LIMIT 100;
ALTER TABLE student_info ADD INDEX index_studentId(student_id);
SHOW INDEX FROM student_info;
SELECT student_id,COUNT(*) AS num FROM student_info GROUP BY student_id LIMIT 100;

--  UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列
UPDATE student_info SET student_id = 10001 WHERE name = 'starlight';
ALTER TABLE student_info ADD INDEX index_name(name);
SHOW INDEX FROM student_info;
UPDATE student_info SET student_id = 10001 WHERE name = 'starlight';

-- DISTINCT 字段需要创建索引
SELECT DISTINCT student_id FROM student_info;
ALTER TABLE student_info ADD INDEX index_classId(class_id);
SHOW INDEX FROM student_info;
SELECT DISTINCT class_id FROM student_info;

DROP INDEX index_name ON student_info;
SHOW INDEX FROM student_info;

-- 多表 JOIN 连接操作
SELECT s.course_id,name,student_id,course_name 
FROM student_info s JOIN course c 
ON s.course_id = c.course_id 
WHERE name = 'starlight';

ALTER TABLE student_info ADD INDEX index_name(name);
SHOW INDEX FROM student_info;

SELECT s.course_id,name,student_id,course_name 
FROM student_info s JOIN course c 
ON s.course_id = c.course_id 
WHERE name = 'starlight';

3.3、限制索引的数目

??索引的数目不是越多越好。我们需要限制每张表上的索引数量，建立每张表的索引数量不超过6个，原因如下：

• 每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多，需要的磁盘空间就越大。
• 索引会影响INSERT、DELETE、UPDATE等语句的性能，因为表中的数据更改的同时，索引也会进行调整和更新，会造成负担
• 优化器在选择如何优化索引时，会根据统一信息，对每一个可以用到的索引来进行评估，以生成一个最好的执行计划，如果同时有多个索引都可以用于查询，会增加MySQL优化器生成执行计划时间，降低查询性能。

3.3、不适合添加索引的情景

• 在where中使用不到的字段，不要设置索引
  • WHERE条件（包括GROUP BY、ORDER BY）里用不到的字段不需要建立索引，索引的价值时快速定位，如果起不到定位的字段通常是不需要建立索引的。
• 数据量小的表最好不要使用索引
  • 如果表记录太少，那么是不需要常见索引的。表记录太少，是否创建索引对查询效率的影响并不大。甚至说，查询花费的时间可能比遍历索引的时间还要短，索引可能不会产生优化效果。
• 有大量重复数据的列上不要建立索引
  • 在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立索引，但字段中如果有大量重复数据，也不用创建索引。如果建立索引，不但不会提高查询效率，反而会降低数据更新速度。当数据重复度大，比如高于10%的时候，也不需要对这个字段使用索引。
• 避免对经常更新的表创建过多的索引
  • 频繁更新的字段不一定要创建索引。因为更新数据的时候，也需要更新索引，如果索引太多，在更新索引的时候也会造成负担，从而影响效率。
  • 避免对经常更新的表创建过多的索引，并且索引中的列尽可能少。此时，虽然提高了查询速度，同时却会降低更新表的速度。
• 不建议用无序的值作为索引
  • 在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成也分裂
• 删除不再使用或者很少使用的索引
• 不要定义冗余或重复的索引