MySQL性能优化(三)：索引

一 索引原理

如果一本新华字典假如没有目录，想要查找某个字，就不得不从第一页开始查找，一直找到最后一页(如果要找的字在最后一页)，这个过程非常耗时，这种场景相当于数据库中的全表扫描的概念，也就是循环表中的每一条记录看看该记录是否满足条件，扫描次数为表的总记录数。

新华字典中都会有目录都有查找方法(比如按拼音查找、按部首查找)，假如按拼音查找，我们根据拼音就能瞬速定位到要找的汉字，而这个汉字后面还有这个汉字对应的页数，我们直接翻到该页就能找到，整个查找过程非常快，用时非常短。这个原理就是数据库中索引的原理。这里的按拼音查找、按部首查找是两种不同的查找方式，通过每种方式都能快速找到，在数据库中也有很多查找方式，称之为索引方法，有BTREE、HASH两种方式

BTREE：一颗倒立的树，每个节点都有父节点，父节点下面的节点称之为子节点(叶子节点)，比父节点值小的位于父节点下面的左方，比父节点值大的子节点放置在父节点下面的右下方。

记录索引列的值和对应的记录所在的磁盘位置，每次排除掉一半， 检索一次相当排除掉2的n次幂，使用二叉树排除30次相当于全表排除10亿次。比如查询id=11的值，首先和6比，比6大就排除掉左边的，继续和9比较，11比9大，又排除掉左边的一般，和11进行比较，相等就找到了结果。当数据量很大的时候，每次都排除掉一半，排除的数据量是非常惊人的。

Hash：Hash索引只能等值匹配，想范围查询，左前缀查询都不适用， 其余大部分场景

为什么要使用索引？

• 索引大大减少了存储引擎需要扫描的数据量
• 索引可以帮助我们进行排序以避免使用临时表
• 索引可以把随机IO变为顺序IO

二 索引类型

• 主键索引(primary key)：添加了主键就有了主键索引，可以在创建表的时候指定主键，也可以在创建成功之后再增加
• 唯一索引(unique)：添加了唯一约束就有了唯一索引,唯一索引可以有多个null
• 普通索引(normal)：一般是先建表，后面再创建索引，普通索引使用的最多
• 全文索引(fulltext)：主要针对文本段落等，全文索引只能应用MyISAM引擎
• 空间索引(spatial): 使用较少，并且mysql支持的还不好

关于唯一性有两种做法：

• 通过程序来保证数据的唯一性
• 业务上具有唯一特性的字段，即使是多个字段的组合，也必须建成唯一索引。 说明:不要以为唯一索引影响了 insert 速度，这个速度损耗可以忽略，但提高查找速度是明显的;另外即使在应用层做了非常完善的校验控制，只要没有唯一索引，根据墨菲定律，必然有脏数据产生。（来自阿里巴巴Java开发手册）

关于全文索引：

全文索引只能用于MyISAM引擎，通常如果用到全文索引一般通过Elasticsearch、Solr、Lucene等技术来实现。

三：索引语法

1. 创建索引

①：语法

-- 创建普通索引：
create index 索引名 on 表(列1【ASC|DESC】, 列2 ASC|DESC】) 

-- 创建唯一索引
create unique index on 表名(列名)

②：索引命名规则

• 主键索引名为 pk_字段名，pk即 primary key
• 唯一索引名为 uk_字段名; uk即 unique key
• 普通索引名则为 idx_字段名；idx即index的简称。

③：索引字段

一个索引可以针对一个字段进行创建，也可以指定多个字段创建复合索引。

④：在哪些列上适合添加索引

1. 频繁作为查询条件的列或者连接条件的列适合创建索引，即Where中的列或者是连接子句指定的列
2. 唯一性太差的字段不适合创建索引，如性别
3. 更新非常频繁的字段不适合创建索引
4. 不作为where条件的字段不要创建索引
5. 选用NOT NULL的列
6. 尽量使用字段长度小的列作为索引
7. 使用数据类型简单的列（int 型，固定长度）

⑤：索引顺序

ASC | DESC 选项 除非显式指定降序 (DESC)，否则列以升序 (ASC) 排序。不管索引是升序排列还是降序排列，在执行升序或降序 ORDER BY 操作时都会使用索引。但是如果通过混合的升序和降序属性来执行 ORDER BY，则仅当索引是用同样的升序和降序属性创建的时才使用索引。

-- 可以显式指定索引字段的顺序，默认为升续
CREATE INDEX idx_username ON tbl_user(username ASC);

-- 对于较长的字符内容可以指定前N个字节创建索引，没必要为整个值都创建索引
CREATE INDEX idx_username ON tbl_user(contnet(20) ASC);

-- 复合索引：基于多个字段共同创建索引(区分度最大的字段放在前面，经常会被使用到的列在前面)
CREATE INDEX idx_username_email ON tbl_user(username, email);

-- 删除索引
DROP INDEX idx_username ON tbl_user;

-- 查看某个表的索引，两种方式效果一样
SHOW INDEX FROM tbl_user;
SHOW KEYS FROM tbl_user;

⑥：注意

• 如果是先建表，表中有比较多的数据，此时再创建索引，创建完索引需要等一会，让索引在后台创建完再使用
• 索引数量控制，单张表中索引数量不应超过5个，单个索引中的字段数不超过5个。
• 索引存储的位置位于mysql安装的/xxx/data目录下, 索引能提高查询速度，但对update/delete/insert变慢,因为还要重新维护索引文件，一般情况下查询次数远大于增删改

2. 查询索引

show index from 表名;
show keys from 表名;

3. 修改索引

一般是先删除再创建

4. 删除索引

alter table xxx drop index 索引名；

alter table xxx drop primary key;

- 删除重复和冗余的索引(第三方工具需要额外安装)
pt-duplicate-key-checker h=127.0.0.1

-- 更新索引统计信息及减少索引碎片
ANALYZE TABLE <table_name>

-- 清理碎片(注意会锁表)
OPTIMIZE table <table_name>

查询没有使用到的索引

SELECT
  object_schema,
  object_name,
  index_name,
  b.table_rows
FROM performance_schema.table_io_waits_summary_by_index_usage a
JOIN information_schema.tables b ON a.object_schema = b.table_schema AND a.object_name = b.table_name
WHERE index_name IS NOT NULL
  AND count_star = 0
ORDER BY object_schema, object_name;