精通MySQL之索引篇，这篇注重练习！

老刘是即将找工作的研究生，自学大数据开发，一路走来，感慨颇深，网上大数据的资料良莠不齐，于是想写一份详细的大数据开发指南。这份指南把大数据的【基础知识】【框架分析】【源码理解】都用自己的话描述出来，让伙伴自学从此不求人。

大数据开发指南地址如下：

github：https://github.com/BigDataLaoLiu/BigDataGuide

码云：https://gitee.com/BigDataLiu/BigDataGuide

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今天给大家分享的是大数据开发基础部分MySQL的索引篇，这篇内容大家一定要跟着练习，不然等于白看！

索引是什么？

在日常开发中常常会遇到查询比较慢的情况，我们的第一反应就是给它加索引，那索引是什么呢？官方介绍索引是帮助MySQL高效获取数据的数据结构，数据库索引好比是一本书的目录，能加快数据库的数据查询速度。

那索引的好处有哪些呢？

它可以提高数据检索的效率，降低数据库的成本。
通过索引对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低CPU消耗。

任何事情都会有正反面，索引也不例外，那索引的坏处有哪些呢？

索引会占据磁盘空间。
索引虽然会提高查询效率，但会降低更新表的效率。
MySQL不仅要保存数据，还有保存或者更新对应的索引文件。

那是不是有坏处就不用索引呢？

当然不是，索引必须拿来。一般来说索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往是存储在磁盘文件上的文件中。

索引的分类

单列索引：
- 普通索引：add unique
- 唯一索引：索引列中的值必须是唯一的，但允许有空值，add unique index
- 主键索引：是一种特殊的唯一索引，不允许有空值
组合索引：
- 在表中的多个字段组合上创建的索引
- 组合索引的使用，需要遵循最左前缀原则
- 一般情况下，建议使用组合索引代替单列索引（主键索引除外）
全文索引：只有在MyIsam、InnoDB上才能使用，而且只能在char、varchar、text类型字段上使用全文索引。
空间索引：一般用不到

索引的使用

创建索引

CREATE INDEX index_name ON table(column(length)) ;

删除索引

DROP INDEX index_name ON table;

查看索引

SHOW INDEX FROM table_name \G;

索引原理（重点）

索引的存储结构

说索引原理之前，先说说索引存储结构。索引是在存储引擎中实现的，也就是不同的存储引擎，会使用不同索引。其中MyIsam和InnoDB只支持B+数索引，老刘先不讲B树和B+树的概念，大家自行搜索。

接下来就是索引的重点，搞清楚了非聚集索引和聚集索引，索引原理就差不多了！

非聚集索引(MyIsam)

它说的是B+树叶子节点只会存储数据行(数据文件)的指针，即数据和索引不在一起。它包含主键索引和辅助索引，都会存储指针的值。

主键索引

MyIsam中B+树叶子节点存储的数据是数据的指针值，通过索引树找到对应的索引，然后通过索引中存储的记录指针，找到数据文件中对应的记录。

辅助索引(次要索引)

在MyIsam中，主索引和辅助索引在结构上没有任何区别，只是主索引要求key是唯一的，而辅助索引的key是可以重复的。

聚集索引(InnoDB)

主键索引(聚集索引)的叶子节点会存储数据行，也就是说数据和索引在一起。
辅助索引只会存储主键值。
如果没有主键，则使用唯一索引建立聚集索引；如果没有唯一索引，MySQL会按照一定规则创建聚集索引。

主键索引

在InnoDB中要求表必须有主键(MyIsam可以没有)，如果没有显示指定，则MySQL系统会自动选择一个可以唯一标识数据记录的列作为主键，如果不存在这种列，则MySQL自动为InnoDB表生成一个隐含字段作为主键类型为长整形。

上图是 InnoDB 主索引（同时也是数据文件）的示意图，可以看到叶节点包含了完整的数据记录，这种索引叫做聚集索引。因为 InnoDB 的数据文件本身要按主键聚集。

辅助索引

InnoDB 的辅助索引 data 域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说，InnoDB 的所有辅助索引都引用主键作为 data 域。

聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效，但是辅助索引搜索需要检索两遍索引：首先检索辅助索引获得主键，然后用主键到主索引中检索获得记录，即回表查询。

select * from user where name='Alice'

根据这段SQL语句，会进行回表查询，检索两次，才会获得记录。回表性能比较低，尽量做到不回表。

索引使用场景

介绍完索引的相关概念后，老刘必须给讲讲哪些场景下可以使用场景，大家记几个就行。

哪些情况下需要使用索引

主键自动建立唯一索引
频繁作为查询条件的字段应该创建索引
多表关联查询中，关联字段应该创建索引
查询中排序的字段应该创建索引
频繁查询字段
查询中统计或者分组字段应该创建索引

哪些情况下不需要创建索引

表记录太少，没必要创建索引
经常进行增删改的表
频繁更新的字段
where条件里使用频率不高的字段

为什么推荐多使用组合索引？

为了节省mysql索引存储空间以及提升搜索性能，能使用组合索引就不使用单列索引。

使用组合索引需要遵循最左前缀原则，什么是最左前缀原则？

前缀索引：where like a%

通配符%在右边不在左边，什么是前缀索引呢？当索引是很长的字符序列时，这个索引会很慢，占用内存。如果以name为索引，当name对应的字符串很长时，就可以用前缀索引where like a%。
从左到右都有索引，不能断，直到遇到范围查询<，>，between。

索引失效

我们进行数据查询很慢时，可能就会存在索引失效的情况。遇到这种情况不要怕，我们可以使用explain命令对select语句的执行计划进行分析。explain出来的信息有10列，分别是

id、select_type、table、type、possible_keys、key、key_len、ref、rows、Extra

下面老刘就使用一个案例进行这些参数进行说明，大家可以跟着老刘一起练习。这10个参数老刘只讲重要的，其他的大家自行学习。

--用户表
create table tuser(
id int primary key,
loginname varchar(100),
name varchar(100),
age int,
sex char(1),
dep int,
address varchar(100)
);
--部门表
create table tdep(
id int primary key,
name varchar(100)
);
--地址表
create table taddr(
id int primary key,
addr varchar(100)
);
--创建普通索引
mysql> alter table tuser add index idx_dep(dep);
--创建唯一索引
mysql> alter table tuser add unique index idx_loginname(loginname);
--创建组合索引
mysql> alter table tuser add index idx_name_age_sex(name,age,sex);
--创建全文索引
mysql> alter table taddr add fulltext ft_addr(addr);

id

每个SELECT语句都会自动分配的一个唯一标识符，表示查询中操作表的顺序，有四种情况：

id相同：执行顺序由上到下
id不同：如果是子查询，id号会自增，id越大，优先级越高。
id相同的不同的同时存在
id列为null的就表示这是一个结果集，不需要使用它来进行查询。

select_type(重要)

表示查询类型，主要用于区别普通查询、联合查询(union、union all)、子查询等复杂查询。

simple，表示不需要union操作或者不包含子查询的简单select查询。

primary，一个需要union操作或者含有子查询的select，位于最外层的单位查询的select_type即为primary，并且只有有一个。

先执行括号里面的sql语句，再执行外面的sql语句，内层的查询就是subquery。

subquery，除了from字句中包含的子查询外，其他地方出现的子查询都可能是subquery。

dependent subquery，表示这个subquery的查询要受到外部表查询的影响。

union，它连接的两个select查询，第一个查询是PRIMARY，除了第一个表外，第二个以后的表select_type都是union。

dependent union，它与union一样，出现在union 或union all语句中，但是这个查询要受到外部查询的影响。

union result，它包含union的结果集，在union和union all语句中,因为它不需要参与查询，所以id字段为null。

derived，from字句中出现的子查询，也叫做派生表，其他数据库中可能叫做内联视图或嵌套select。

可以理解为就是from字句后面出现子查询，取个别名，叫派生表。

table

显示查询的表名，如果查询使用了别名，那么这里显示的是别名。

type(重要)

它会显示很多参数类型，性能依次从好到坏显示为这样：

system，const，eq_ref，ref，fulltext，ref_or_null，unique_subquery，index_subquery，range，index_merge，index，ALL

除了all之外，其他的type都可以使用到索引，除了index_merge之外，其他的type只可以用到一个索引，优化器会选用最优索引一个，最少要索引使用到range级别。老刘只讲这个重要的，有些内容也没搞清楚。

system

可遇不可求，表中只有一行数据或是空表。

const(重要)

使用唯一索引或主键，返回记录一定是1行记录的等值where条件。

eq_ref(重要)

一般是连接字段主键或者唯一性索引。

此类型通常出现在多表的 join 查询，表示对于前表的每一个结果，都只能匹配到后表的一行结果。并且查询的比较操作通常是 '='，查询效率较高。

ref(重要)

针对非唯一性索引，使用等值（=）查询非主键。或者是使用了最左前缀规则索引的查询。

range(重要)

索引范围扫描，常见于使用>,<,is null,between ,in ,like等运算符的查询中。

index(重要)

关键字：条件是出现在索引树中的节点的，可能没有完全匹配索引。

索引全表扫描，把索引从头到尾扫一遍，常见于使用索引列就可以处理不需要读取数据文件的查询、可以使用索引排序或者分组的查询。

all(重要)

这个就是全表扫描数据文件，然后再在server层进行过滤返回符合要求的记录。

possible_keys、key、key_len、ref、rows就不讲了，直接讲最后一个extra。

extra

这个列包含不适合在其他列中显示单十分重要的额外的信息，这个列可以显示的信息非常多，有几十种，这里写常见的几种。

no tables used

表示不带from字句的查询，使用not in()形式子查询或not exists运算符的连接查询，这种叫做反连接。一般连接查询是先查询内表，再查询外表，反连接就是先查询外表，再查询内表。

using filesort(重要)

排序时无法使用到索引时，就会出现这个，常见于order by和group by语句中。

using index(重要)

查询时不需要回表查询，直接通过索引就可以获取查询的数据。

using where(重要)

通常type类型为all，记录并不是所有的都满足查询条件，通常有where条件，并且一般没索引或者索引失效。

讲完分析索引的参数后，现在老刘讲一些索引失效的情况，大家一定要用心记住，老刘也记了好几遍！

索引失效分析

一般SQL语句查询采用全值匹配，资料上叫全值匹配我最爱。
最左前缀法则，对于组合索引而言，查询从索引的最左前列开始，并且不能跳过索引中的列不然就会失效。

现在举一个带头的索引断（带头索引生效，其他索引失效）的例子：
不要在索引上做计算，例如计算、函数、自动/手动类型转换，不然会导致索引失效而转向全表扫描。
范围条件右边的列失效，就是不能继续使用索引中范围条件（bettween、<、>、in等）右边的列。
尽量使用覆盖索引（只查询索引的列），也就是索引列和查询列一致，减少select *。
索引字段上不要使用不等，索引字段上使用（！= 或者 < >）判断时，会导致索引失效而转向全表扫描。
主键索引字段上不可以判断null，索引字段上使用 is null 判断时，可使用索引。
索引字段使用like以通配符开头（‘%字符串’）时，会导致索引失效而转向全表扫描。like要以通配符结束相当于范围查找，索引不会失效。
索引字段是字符串时，要加单引号，否则会导致索引失效而转向全表扫描。
索引字段不要使用or，否则会导致索引失效而转向全表扫描。

总结

这篇内容大家一定要跟着老刘练习，光看不练等于白学！尽管当前水平可能不及各位大佬，但老刘会努力变得更加优秀，让各位小伙伴自学从此不求人！

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