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mysql索引之主键索引

我阿霆哥 2022-12-15 阅读 168

 

 

索引是 mysql 非常重要的一部分。你也可能经常会看到一些关于 mysql 军规、mysql 查询优化的文章,其实这些操作的背后都是基于一定的原理的,你要想明白这些原理,首先就得知道 mysql 底层的一些东西。

在这里举几个例子吧。

我们都知道表的主键一般都要使用自增 id,不建议使用业务 id ,是因为使用自增 id 可以避免页分裂。这个其实可以相当于一个结论,你都可以直接记住这个结论就可以了。

但是如果你要弄明白什么是页分裂,或者什么情况下会页分裂,这个时候你就需要对 mysql 的底层数据结构要有一定的理解了。

我这里也稍微解释一下页分裂,mysql (注意本文讲的 mysql 默认为InnoDB 引擎)底层数据结构是 B+ 树,所谓的索引其实就是一颗 B+ 树,一个表有多少个索引就会有多少颗 B+ 树,mysql 中的数据都是按顺序保存在 B+ 树上的(所以说索引本身是有序的)。

然后 mysql 在底层又是以数据页为单位来存储数据的,一个数据页大小默认为 16k,当然你也可以自定义大小,也就是说如果一个数据页存满了,mysql 就会去申请一个新的数据页来存储数据。

如果主键为自增 id 的话,mysql 在写满一个数据页的时候,直接申请另一个新数据页接着写就可以了。

如果主键是非自增 id,为了确保索引有序,mysql 就需要将每次插入的数据都放到合适的位置上。

当往一个快满或已满的数据页中插入数据时,新插入的数据会将数据页写满,mysql 就需要申请新的数据页,并且把上个数据页中的部分数据挪到新的数据页上。

这就造成了页分裂,这个大量移动数据的过程是会严重影响插入效率的。

其实对主键 id 还有一个小小的要求,在满足业务需求的情况下,尽量使用占空间更小的主键 id,因为普通索引的叶子节点上保存的是主键 id 的值,如果主键 id 占空间较大的话,那将会成倍增加 mysql 空间占用大小

我之前甚至想过为啥要用数据库来保存数据,用普通的 txt 或者 word 这类文件不行么,这个问题其实可以从几个方面来看,一个是并发访问数据加锁,另一个是数据安全性,再一个是数据的查询性能问题。
这三个方面在 mysql 中都有对应的解决方案,比如事务、锁、日志系统(binlog、redolog 等)、索引。

为了实现高效查询,就得找到一种合适的数据结构来保存数据。首先我们可以想到使用哈希表,哈希表能通过键值快速找到对应的值,但是因为哈希是无序的,一般更适用于等值查询,

但实际业务中通过会有大量的区间查询,比如查询 id 在 1-100 间的值,使用哈希的话效率就会大打折扣了。

那么就要找到一种既能满足等值查询,又能满足区间查询的数据结构了,又会很容易想到数组。数组可以通过下标快速找到对应的值,因为数组下标是有序的,所以通过遍历下标就能很高效的完成区间查询。

但是数组也有一个严重的问题,就是在删除或者插入数据的时候可能会移动大量其他数据,这是一个很大的性能消耗,所以数组一般更适合保存静态数据,比如一些历史数据,确定不会再更新的数据。

再一个就是二叉搜索树了,二叉搜索树的查找效率比较高,而且二叉搜索树的中序遍历就是一个有序数组,但依然不能很好的支持区间查询。

所以可以对二叉搜索树进行改造,树的节点不再保存具体数据,而是保存索引值,数据保存在最底层的叶子节点上,同时叶子节点间使用双链表连接起来,这样只需要先找到区间起始值的位置,然后往后遍历到终止值,即可完成区间查询。

事实上 mysql 底层采用的 B+ 树也就是这么一步步演变过来的,关于 B+ 树的详细介绍可以参考我前面的文章。

另外说一点,mysql 中有一个非常重要的模块,就是优化器,优化器的主要任务就是寻找一种更低代价方式去执行方式,通常会以扫描行数、是否需要排序、是否需要回表、是否需要临时表等来作为代价依据。

所以通常同一条 sql 在不同数据量的情况下执行情况可能会不一样,或者明明为某些 where 字段建立了索引,查询的时候偏偏又不走索引,这些情况其实都是经过优化器分析后作出的选择。因此你要知道,一条 sql 最终该怎么执行,还得看是在什么样的场景。

 

 

 

 

 

 

MySQL目前主要有以下几种索引类型:
1.普通索引
2.唯一索引
3.主键索引
4.组合索引
5.全文索引

二、语句

CREATE TABLE table_name[col_name data type]
[unique|fulltext][index|key][index_name](col_name[length])[asc|desc]

1.unique|fulltext为可选参数,分别表示唯一索引、全文索引
2.index和key为同义词,两者作用相同,用来指定创建索引
3.col_name为需要创建索引的字段列,该列必须从数据表中该定义的多个列中选择
4.index_name指定索引的名称,为可选参数,如果不指定,默认col_name为索引值
5.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
6.asc或desc指定升序或降序的索引值存储

三、索引类型

1.普通索引
是最基本的索引,它没有任何限制。它有以下几种创建方式:
(1)直接创建索引

CREATE INDEX index_name ON table(column(length))

(2)修改表结构的方式添加索引

ALTER TABLE table_name ADD INDEX index_name ON (column(length))

(3)创建表的时候同时创建索引

CREATE TABLE `table` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
`content` text CHARACTER NULL ,
`time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
INDEX index_name (title(length))
)

(4)删除索引

DROP INDEX index_name ON table

删除主键索引则稍微麻烦一点,如果有主键是自动增长的,那么先去掉自动增长属性,然后再删除主键索引。

alter table table_name modify primary_column int(11); //注意。这里主键的类型和长度保持和原来的一致。这句会去掉主键列的自动增长和无符号等修饰。

alter table table_name drop primary key;

2.唯一索引
与前面的普通索引类似,不同的就是:索引列的值必须唯一,但允许有空值。如果是组合索引,则列值的组合必须唯一。它有以下几种创建方式:
(1)创建唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX indexName ON table(column(length))

(2)修改表结构

ALTER TABLE table_name ADD UNIQUE indexName ON (column(length))

(3)创建表的时候直接指定

CREATE TABLE `table` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
`content` text CHARACTER NULL ,
`time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
UNIQUE indexName (title(length))
);

3.主键索引
是一种特殊的唯一索引,一个表只能有一个主键,不允许有空值。一般是在建表的时候同时创建主键索引:

CREATE TABLE `table` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` char(255) NOT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`)
);

4.组合索引
指多个字段上创建的索引,只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段,索引才会被使用。使用组合索引时遵循最左前缀集合

ALTER TABLE `table` ADD INDEX name_city_age (name,city,age);

5.全文索引
主要用来查找文本中的关键字,而不是直接与索引中的值相比较。fulltext索引跟其它索引大不相同,它更像是一个搜索引擎,而不是简单的where语句的参数匹配。fulltext索引配合match against操作使用,而不是一般的where语句加like。它可以在create table,alter table ,create index使用,不过目前只有char、varchar,text 列上可以创建全文索引。值得一提的是,在数据量较大时候,现将数据放入一个没有全局索引的表中,然后再用CREATE index创建fulltext索引,要比先为一张表建立fulltext然后再将数据写入的速度快很多。
(1)创建表的适合添加全文索引

CREATE TABLE `table` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT ,
`title` char(255) CHARACTER NOT NULL ,
`content` text CHARACTER NULL ,
`time` int(10) NULL DEFAULT NULL ,
PRIMARY KEY (`id`),
FULLTEXT (content)
);

(2)修改表结构添加全文索引

ALTER TABLE article ADD FULLTEXT index_content(content)

(3)直接创建索引

CREATE FULLTEXT INDEX index_content ON article(content)

四、缺点

1.虽然索引大大提高了查询速度,同时却会降低更新表的速度,如对表进行insert、update和delete。因为更新表时,不仅要保存数据,还要保存一下索引文件。
2.建立索引会占用磁盘空间的索引文件。一般情况这个问题不太严重,但如果你在一个大表上创建了多种组合索引,索引文件的会增长很快。
索引只是提高效率的一个因素,如果有大数据量的表,就需要花时间研究建立最优秀的索引,或优化查询语句。

五、注意事项

使用索引时,有以下一些技巧和注意事项:
1.索引不会包含有null值的列
只要列中包含有null值都将不会被包含在索引中,复合索引中只要有一列含有null值,那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以我们在数据库设计时不要让字段的默认值为null。
2.使用短索引
对串列进行索引,如果可能应该指定一个前缀长度。例如,如果有一个char(255)的列,如果在前10个或20个字符内,多数值是惟一的,那么就不要对整个列进行索引。短索引不仅可以提高查询速度而且可以节省磁盘空间和I/O操作。
3.索引列排序
查询只使用一个索引,因此如果where子句中已经使用了索引的话,那么order by中的列是不会使用索引的。因此数据库默认排序可以符合要求的情况下不要使用排序操作;尽量不要包含多个列的排序,如果需要最好给这些列创建复合索引。
4.like语句操作
一般情况下不推荐使用like操作,如果非使用不可,如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like “aaa%”可以使用索引。
5.不要在列上进行运算
这将导致索引失效而进行全表扫描,例如

SELECT * FROM table_name WHERE YEAR(column_name)<2017;

6.不使用not in和<>操作



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