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86 changes: 1 addition & 85 deletions docs/database/MySQL Index.md
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## 为什么要使用索引?

1. 通过创建唯一性索引,可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。
2. 可以大大加快 数据的检索速度(大大减少的检索的数据量), 这也是创建索引的最主要的原因。
3. 帮助服务器避免排序和临时表。
4. 将随机IO变为顺序IO
5. 可以加速表和表之间的连接,特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。

## 索引这么多优点,为什么不对表中的每一个列创建一个索引呢?

1. 当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候,索引也要动态的维护,这样就降低了数据的维护速度。
2. 索引需要占物理空间,除了数据表占数据空间之外,每一个索引还要占一定的物理空间,如果要建立聚簇索引,那么需要的空间就会更大。
3. 创建索引和维护索引要耗费时间,这种时间随着数据量的增加而增加。

## 使用索引的注意事项?

1. 在经常需要搜索的列上,可以加快搜索的速度;

2. 在经常使用在WHERE子句中的列上面创建索引,加快条件的判断速度。

3. 在经常需要排序的列上创 建索引,因为索引已经排序,这样查询可以利用索引的排序,加快排序查询时间;

4. 对于中到大型表索引都是非常有效的,但是特大型表的话维护开销会很大,不适合建索引

5. 在经常用在连接的列上,这 些列主要是一些外键,可以加快连接的速度;

6. 避免 where 子句中对字段施加函数,这会造成无法命中索引。

7. 在使用InnoDB时使用与业务无关的自增主键作为主键,即使用逻辑主键,而不要使用业务主键。

8. ~~将打算加索引的列设置为 NOT NULL ,否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。~~

订正,来自[issue758](https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/758) 。**将某一列设置为default null,where 是可以走索引,另外索引列是否设置 null 是不影响性能的。** 但是,还是不建议列上允许为空。最好限制not null,因为null需要更多的存储空间并且null值无法参与某些运算。

《高性能MySQL》第四章如是说:And, in case you’re wondering, allowing NULL values in the index really doesn’t impact performance 。NULL 值的索引查找流程参考:https://juejin.im/post/5d5defc2518825591523a1db ,相关阅读:[MySQL中IS NULL、IS NOT NULL、!=不能用索引?胡扯!](https://juejin.im/post/5d5defc2518825591523a1db) 。

9. 删除长期未使用的索引,不用的索引的存在会造成不必要的性能损耗 MySQL 5.7 可以通过查询 sys 库的 schema_unused_indexes 视图来查询哪些索引从未被使用

10. 在使用 limit offset 查询缓慢时,可以借助索引来提高性能

## Mysql索引主要使用的两种数据结构

### 哈希索引

对于哈希索引来说,底层的数据结构就是哈希表,因此在绝大多数需求为单条记录查询的时候,可以选择哈希索引,查询性能最快;其余大部分场景,建议选择BTree索引。

### BTree索引
### BTree索引

## MyISAM和InnoDB实现BTree索引方式的区别

### MyISAM

B+Tree叶节点的data域存放的是数据记录的地址。在索引检索的时候,首先按照B+Tree搜索算法搜索索引,如果指定的Key存在,则取出其 data 域的值,然后以 data 域的值为地址读取相应的数据记录。这被称为“非聚簇索引”。

### InnoDB

其数据文件本身就是索引文件。相比MyISAM,索引文件和数据文件是分离的,其表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构,树的叶节点data域保存了完整的数据记录。这个索引的key是数据表的主键,因此InnoDB表数据文件本身就是主索引。这被称为“聚簇索引(或聚集索引)”,而其余的索引都作为辅助索引,辅助索引的data域存储相应记录主键的值而不是地址,这也是和MyISAM不同的地方。在根据主索引搜索时,直接找到key所在的节点即可取出数据;在根据辅助索引查找时,则需要先取出主键的值,在走一遍主索引。 因此,在设计表的时候,不建议使用过长的字段作为主键,也不建议使用非单调的字段作为主键,这样会造成主索引频繁分裂。 PS:整理自《Java工程师修炼之道》

## 覆盖索引介绍

Expand Down Expand Up @@ -145,41 +99,3 @@ select * from user where city=xx ; // 无法命中索引

MySQL 5.7 版本后,可以通过查询 sys 库的 `schema_redundant_indexes` 表来查看冗余索引

### Mysql如何为表字段添加索引???

1.添加PRIMARY KEY(主键索引)

```
ALTER TABLE `table_name` ADD PRIMARY KEY ( `column` )
```
2.添加UNIQUE(唯一索引)

```
ALTER TABLE `table_name` ADD UNIQUE ( `column` )
```

3.添加INDEX(普通索引)

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

4.添加FULLTEXT(全文索引)

```
ALTER TABLE `table_name` ADD FULLTEXT ( `column`)
```

5.添加多列索引

```
ALTER TABLE `table_name` ADD INDEX index_name ( `column1`, `column2`, `column3` )
```


## 参考

- 《Java工程师修炼之道》
- 《MySQL高性能书籍_第3版》
- https://juejin.im/post/5b55b842f265da0f9e589e79

181 changes: 1 addition & 180 deletions docs/database/数据库索引.md
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Expand Up @@ -15,147 +15,7 @@
1. **创建索引和维护索引需要耗费许多时间**:当对表中的数据进行增删改的时候,如果数据有索引,那么索引也需要动态的修改,会降低 SQL 执行效率。
2. **占用物理存储空间** :索引需要使用物理文件存储,也会耗费一定空间。

## B 树和 B+树区别

- B 树的所有节点既存放 键(key) 也存放 数据(data);而 B+树只有叶子节点存放 key 和 data,其他内节点只存放 key。
- B 树的叶子节点都是独立的;B+树的叶子节点有一条引用链指向与它相邻的叶子节点。
- B 树的检索的过程相当于对范围内的每个节点的关键字做二分查找,可能还没有到达叶子节点,检索就结束了。而 B+树的检索效率就很稳定了,任何查找都是从根节点到叶子节点的过程,叶子节点的顺序检索很明显。

![B+树](../../media/pictures/database/B+树.png)

## Hash 索引和 B+树索引优劣分析

**Hash 索引定位快**

Hash 索引指的就是 Hash 表,最大的优点就是能够在很短的时间内,根据 Hash 函数定位到数据所在的位置,这是 B+树所不能比的。

**Hash 冲突问题**

知道 HashMap 或 HashTable 的同学,相信都知道它们最大的缺点就是 Hash 冲突了。不过对于数据库来说这还不算最大的缺点。

**Hash 索引不支持顺序和范围查询(Hash 索引不支持顺序和范围查询是它最大的缺点。**

试想一种情况:

```text
SELECT * FROM tb1 WHERE id < 500;
```

B+树是有序的,在这种范围查询中,优势非常大,直接遍历比 500 小的叶子节点就够了。而 Hash 索引是根据 hash 算法来定位的,难不成还要把 1 - 499 的数据,每个都进行一次 hash 计算来定位吗?这就是 Hash 最大的缺点了。

---

## 索引类型

### 主键索引(Primary Key)

**数据表的主键列使用的就是主键索引。**

**一张数据表有只能有一个主键,并且主键不能为 null,不能重复。**

**在 mysql 的 InnoDB 的表中,当没有显示的指定表的主键时,InnoDB 会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,则选择该字段为默认的主键,否则 InnoDB 将会自动创建一个 6Byte 的自增主键。**

### 二级索引(辅助索引)

**二级索引又称为辅助索引,是因为二级索引的叶子节点存储的数据是主键。也就是说,通过二级索引,可以定位主键的位置。**

唯一索引,普通索引,前缀索引等索引属于二级索引。

**PS:不懂的同学可以暂存疑,慢慢往下看,后面会有答案的,也可以自行搜索。**

1. **唯一索引(Unique Key)** :唯一索引也是一种约束。**唯一索引的属性列不能出现重复的数据,但是允许数据为 NULL,一张表允许创建多个唯一索引。** 建立唯一索引的目的大部分时候都是为了该属性列的数据的唯一性,而不是为了查询效率。
2. **普通索引(Index)** :**普通索引的唯一作用就是为了快速查询数据,一张表允许创建多个普通索引,并允许数据重复和 NULL。**
3. **前缀索引(Prefix)** :前缀索引只适用于字符串类型的数据。前缀索引是对文本的前几个字符创建索引,相比普通索引建立的数据更小,
因为只取前几个字符。
4. **全文索引(Full Text)** :全文索引主要是为了检索大文本数据中的关键字的信息,是目前搜索引擎数据库使用的一种技术。Mysql5.6 之前只有 MYISAM 引擎支持全文索引,5.6 之后 InnoDB 也支持了全文索引。

二级索引:
![B+树](<../../media/pictures/database/B+树二级索引(辅助索引).png>)

## 聚集索引与非聚集索引

### 聚集索引

**聚集索引即索引结构和数据一起存放的索引。主键索引属于聚集索引。**

在 Mysql 中,InnoDB 引擎的表的 `.ibd`文件就包含了该表的索引和数据,对于 InnoDB 引擎表来说,该表的索引(B+树)的每个非叶子节点存储索引,叶子节点存储索引和索引对应的数据。

#### 聚集索引的优点

聚集索引的查询速度非常的快,因为整个 B+树本身就是一颗多叉平衡树,叶子节点也都是有序的,定位到索引的节点,就相当于定位到了数据。

#### 聚集索引的缺点

1. **依赖于有序的数据** :因为 B+树是多路平衡树,如果索引的数据不是有序的,那么就需要在插入时排序,如果数据是整型还好,否则类似于字符串或 UUID 这种又长又难比较的数据,插入或查找的速度肯定比较慢。
2. **更新代价大** : 如果对索引列的数据被修改时,那么对应的索引也将会被修改,
而且况聚集索引的叶子节点还存放着数据,修改代价肯定是较大的,
所以对于主键索引来说,主键一般都是不可被修改的。

### 非聚集索引

**非聚集索引即索引结构和数据分开存放的索引。**

**二级索引属于非聚集索引。**

> MYISAM 引擎的表的.MYI 文件包含了表的索引,
> 该表的索引(B+树)的每个叶子非叶子节点存储索引,
> 叶子节点存储索引和索引对应数据的指针,指向.MYD 文件的数据。
>
> **非聚集索引的叶子节点并不一定存放数据的指针,
> 因为二级索引的叶子节点就存放的是主键,根据主键再回表查数据。**

#### 非聚集索引的优点

**更新代价比聚集索引要小** 。非聚集索引的更新代价就没有聚集索引那么大了,非聚集索引的叶子节点是不存放数据的

#### 非聚集索引的缺点

1. 跟聚集索引一样,非聚集索引也依赖于有序的数据
2. **可能会二次查询(回表)** :这应该是非聚集索引最大的缺点了。 当查到索引对应的指针或主键后,可能还需要根据指针或主键再到数据文件或表中查询。

这是 Mysql 的表的文件截图:

![Mysql表文件截图](../../media/pictures/database/Mysql索引文件截图.png)

聚集索引和非聚集索引:

![B+树](../../media/pictures/database/B+树索引.png)

### 非聚集索引一定回表查询吗(覆盖索引)?

**非聚集索引不一定回表查询。**

> 试想一种情况,用户准备使用 SQL 查询用户名,而用户名字段正好建立了索引。

```text
SELECT name FROM table WHERE name='guang19';
```

> 那么这个索引的 key 本身就是 name,查到对应的 name 直接返回就行了,无需回表查询。

**即使是 MYISAM 也是这样,虽然 MYISAM 的主键索引确实需要回表,
因为它的主键索引的叶子节点存放的是指针。但是如果 SQL 查的就是主键呢?**

```text
SELECT id FROM table WHERE id=1;
```

主键索引本身的 key 就是主键,查到返回就行了。这种情况就称之为覆盖索引了。

## 覆盖索引

如果一个索引包含(或者说覆盖)所有需要查询的字段的值,我们就称之为“覆盖索引”。我们知道在 InnoDB 存储引擎中,如果不是主键索引,叶子节点存储的是主键+列值。最终还是要“回表”,也就是要通过主键再查找一次。这样就会比较慢覆盖索引就是把要查询出的列和索引是对应的,不做回表操作!

**覆盖索引即需要查询的字段正好是索引的字段,那么直接根据该索引,就可以查到数据了,
而无需回表查询。**

> 如主键索引,如果一条 SQL 需要查询主键,那么正好根据主键索引就可以查到主键。
>
> 再如普通索引,如果一条 SQL 需要查询 name,name 字段正好有索引,
> 那么直接根据这个索引就可以查到数据,也无需回表。

覆盖索引:
![B+树覆盖索引](../../media/pictures/database/B+树覆盖索引.png)

---

Expand Down Expand Up @@ -187,46 +47,7 @@ ALTER TABLE table ADD INDEX index_name (num,name,age)
虽然我目前的 Mysql 版本较高,好像不遵守最左前缀原则,索引也会生效。
但是我们仍应遵守最左前缀原则,以免版本更迭带来的麻烦。

### 选择合适的字段

#### 1.不为 NULL 的字段

索引字段的数据应该尽量不为 NULL,因为对于数据为 NULL 的字段,数据库较难优化。如果字段频繁被查询,但又避免不了为 NULL,建议使用 0,1,true,false 这样语义较为清晰的短值或短字符作为替代。

#### 2.被频繁查询的字段

我们创建索引的字段应该是查询操作非常频繁的字段。

#### 3.被作为条件查询的字段

被作为 WHERE 条件查询的字段,应该被考虑建立索引。

#### 4.被经常频繁用于连接的字段

经常用于连接的字段可能是一些外键列,对于外键列并不一定要建立外键,只是说该列涉及到表与表的关系。对于频繁被连接查询的字段,可以考虑建立索引,提高多表连接查询的效率。

### 不合适创建索引的字段

#### 1.被频繁更新的字段应该慎重建立索引

虽然索引能带来查询上的效率,但是维护索引的成本也是不小的。
如果一个字段不被经常查询,反而被经常修改,那么就更不应该在这种字段上建立索引了。

#### 2.不被经常查询的字段没有必要建立索引

#### 3.尽可能的考虑建立联合索引而不是单列索引

因为索引是需要占用磁盘空间的,可以简单理解为每个索引都对应着一颗 B+树。如果一个表的字段过多,索引过多,那么当这个表的数据达到一个体量后,索引占用的空间也是很多的,且修改索引时,耗费的时间也是较多的。如果是联合索引,多个字段在一个索引上,那么将会节约很大磁盘空间,且修改数据的操作效率也会提升。

#### 4.注意避免冗余索引

冗余索引指的是索引的功能相同,能够命中索引(a, b)就肯定能命中索引(a) ,那么索引(a)就是冗余索引。如(name,city )和(name )这两个索引就是冗余索引,能够命中前者的查询肯定是能够命中后者的 在大多数情况下,都应该尽量扩展已有的索引而不是创建新索引。


#### 5.考虑在字符串类型的字段上使用前缀索引代替普通索引
###

前缀索引仅限于字符串类型,较普通索引会占用更小的空间,所以可以考虑使用前缀索引带替普通索引。

### 使用索引一定能提高查询性能吗?

大多数情况下,索引查询都是比全表扫描要快的。但是如果数据库的数据量不大,那么使用索引也不一定能够带来很大提升。
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