MYSQL 四、mysql进阶 6（索引的创建与设计原则）

一、索引的声明和使用

        1.1 索引的分类

         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数据类型上，这样就可以提高系统获取空间数据的效率。Mysql的空间数据类型包括 GEOMETRY、POINT、LINESTRING 和 PPLYGON等。目前只有Myisam存储引擎支持空间检索，而且索引的字段不能为空值。对于初学者来说，这类索引很少会用到。

        小结：不同的存储引擎支持的索引类型也不一样 

• InnoDB ：支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
• MyISAM ： 支持 B-tree、Full-text 等索引，不支持 Hash 索引；
• Memory ：支持 B-tree、Hash 等 索引，不支持 Full-text 索引；
• NDB ：支持 Hash 索引，不支持 B-tree、Full-text 等索引；
• Archive ：不支 持 B-tree、Hash、Full-text 等索引；

        1.2 创建索引

        Mysql支持多种方式在单个或者多个列上创建索引，在创建表的定义语句 Create table 中指定索引列，使用 ALTER TABLE 语句在存在的表上创建索引，或者使用 CREATE INDEX 语句在已存在的表上添加索引。

        1、创建表的时候创建索引

        使用CREATE TABLE 创建表时，除了可以定义列的数据类型外，还可以定义主键约束、外键约束或者唯一性约束，而不论创建哪种约束，在定义约束的同时相当于在指定列上创建了一个索引

举例：

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)

);

         但是，如果显式创建表时创建索引的话，基本语法格式如下：

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。

        1. 创建普通索引 

 在book表中的year_publication字段上建立普通索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE book(

        book_id INT ,

        book_name VARCHAR ( 100 ),

        authors VARCHAR ( 100 ),

        info VARCHAR ( 100 ) ,

        comment VARCHAR ( 100 ),

        year_publication YEAR ,

        INDEX (year_publication)

);

         2. 创建唯一索引

举例：

CREATE TABLE test1(

        id INT NOT NULL ,

        name varchar ( 30 ) NOT NULL ,

        UNIQUE INDEX uk_idx_id(id)

);

该语句执行完毕之后，使用 SHOW CREATE TABLE 查看表结构：

SHOW INDEX FROM test1 \G

         3. 主键索引

设定为主键后数据库会自动建立索引，innodb为聚簇索引，语法：

随表一起建索引：

CREATE TABLE student (

        id INT ( 10 ) UNSIGNED AUTO_INCREMENT ,

        student_no VARCHAR ( 200 ),

        student_name VARCHAR ( 200 ),

        PRIMARY KEY (id)

);

删除主键索引：

ALTER TABLE student   drop PRIMARY KEY ;

修改主键索引：必须先删除掉(drop)原索引，再新建(add)索引

         4. 创建单列索引

举例： 

CREATE TABLE test2(

        id INT NOT NULL ,

        name CHAR ( 50 ) NULL ,

        INDEX single_idx_name(name( 20 ))

);

该语句执行完毕之后，使用SHOW CREATE TABLE查看表结构：

SHOW INDEX FROM test2 \G

 举例：创建表test3，在表中的id、name和age字段上建立组合索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test3(

        id INT ( 11 ) NOT NULL ,

        name CHAR ( 30 ) NOT NULL ,

        age INT ( 11 ) NOT NULL ,

        info VARCHAR ( 255 ),

        INDEX multi_idx(id,name,age)

);

该语句执行完毕之后，使用SHOW INDEX 查看：

SHOW INDEX FROM test3 \G

     6. 创建全文索引

举例1：创建表test4，在表中的info字段上建立全文索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test4(

        id INT NOT NULL ,

        name CHAR ( 30 ) NOT NULL ,

        age INT NOT NULL ,

        info VARCHAR ( 255 ),

        FULLTEXT INDEX futxt_idx_info(info)

) ENGINE =MyISAM;

在MySQL5.7及之后版本中可以不指定最后的ENGINE了，因为在此版本中InnoDB支持全文索引。

举例2 ：创建了一个给 title和body字段添加全文索引的表。

CREATE TABLE articles (

        id INT UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY ,

        title VARCHAR ( 200 ),

        body TEXT ,

        FULLTEXT index (title, body)

) ENGINE = INNODB ;

举例 3：

CREATE TABLE `papers` (

        `id` int ( 10 ) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT ,

        `title` varchar ( 200 ) DEFAULT NULL ,

        `content` text ,

        PRIMARY KEY ( `id` ),

        FULLTEXT KEY `title` ( `title` , `content` )

) ENGINE =MyISAM DEFAULT CHARSET =utf8;

不同于 like 方式的的查询：
SELECT * FROM papers WHERE content LIKE ‘% 查询字符串%’;

全文索引用 match+against方式查询：
SELECT * FROM papers WHERE MATCH (title,content) AGAINST (‘ 查询字符串’);

注意点 ：

1. 使用全文索引前，搞清楚版本支持情况；

2. 全文索引比 like + % 快 N 倍，但是可能存在精度问题；

3. 如果需要全文索引的是大量数据，建议先添加数据，再创建索引。

         7. 创建空间索引

空间索引创建中，要求空间类型的字段必须为 非空 。
举例：创建表test5，在空间类型为GEOMETRY的字段上创建空间索引，SQL语句如下：

CREATE TABLE test5(

        geo GEOMETRY NOT NULL ,

        SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo)

) ENGINE =MyISAM;

        2. 在已经存在的表上创建索引

 在已经存在的表中创建索引可以使用ALTER TABLE语句或者CREATE INDEX语句。

1. 使用 ALTER TABLE 语句创建索引 ALTER TABLE 语句创建索引的基本语法如下：

ALTER TABLE table_name ADD [ UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL ] [ INDEX | KEY ]

[index_name] (col_name[length],...) [ ASC | DESC ]

2. 使用 CREATE INDEX 创建索引 CREATE INDEX 语句可以在已经存在的表上添加索引，在 MySQL 中， CREATE INDEX被映射到一个 ALTER TABLE 语句上，基本语法结构为：

CREATE [ UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL ] INDEX index_name

ON table_name (col_name[length],...) [ ASC | DESC ]

       1.3 删除索引  

1. 使用 ALTER TABLE 删除索引 ALTER TABLE删除索引的基本语法格式如下：
ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name;

提示 添加AUTO_INCREMENT约束字段的唯一索引不能被删除。

2. 使用 DROP INDEX 语句删除索引 DROP INDEX 删除索引的基本语法格式如下：
DROP INDEX index_name ON table_name ;
 

提示 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、 MySQL8.0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版本开始就已经支持降序索引的语法了，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版本之前创建的仍然是升序索引，使用时进行反向扫描，这大大降低了数据库的效率。在某些场景下。降序索引意义重大。例如，如果一个查询，需要对多个列进行排序，且顺序要求不一致。那么使用降序索引将会避免数据库使用额外的文件排序操作。从而提高性能。

 举例：分别在MySQL 5.7版本和MySQL 8.0版本中创建数据表ts1，结果如下： 

 CREATE TABLE ts1(a int,b int,index idx_a_b(a asc,b desc));

 # 这样创建的意思就是 我们创建a，b字段 先用a字段进行升序排，再用b字段进行降序排。

 在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

从结果可以看出，索引仍然是默认的升序。
 

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的结构，结果如下：

 

从结果可以看出，索引已经是降序了。下面继续测试降序索引在执行计划中的表现。
 

分别在MySQL 5.7版本和MySQL 8.0版本的数据表ts1中插入800条随机数据，执行语句如下：

DELIMITER //

CREATE PROCEDURE ts_insert()

BEGIN

        DECLARE i INT DEFAULT 1 ;

        WHILE i < 800

        DO

                insert into ts1 select rand()* 80000 ,rand()* 80000 ;

                SET i = i + 1 ;

        END WHILE ;

        commit ;

END //

DELIMITER ;

#调用
CALL ts_insert();

在MySQL 5.7版本中查看数据表ts1的执行计划，结果如下：

EXPLAIN SELECT * FROM ts1 ORDER BY a,b DESC LIMIT 5 ;

从结果可以看出，执行计划中扫描数为799 ，而且使用了 Using filesort 。

提示 Using filesort是MySQL中一种速度比较慢的外部排序，能避免是最好的。多数情况下，管理员 可以通过优化索引来尽量避免出现Using filesort，从而提高数据库执行速度。

在MySQL 8.0版本中查看数据表ts1的执行计划。从结果可以看出，执行计划中扫描数为5，而且没有使用 Using filesort。

注意 降序索引只对查询中特定的排序顺序有效，如果使用不当，反而查询效率更低。例如，上述 查询排序条件改为order by a desc, b desc ， MySQL 5.7 的执行计划要明显好于 MySQL 8.0 。

将排序条件修改为order by a desc, b desc后，下面来对比不同版本中执行计划的效果。 在MySQL 5.7版本 中查看数据表ts1的执行计划，结果如下：

EXPLAIN SELECT * FROM ts1 ORDER BY a DESC ,b DESC LIMIT 5 ;

在 MySQL 8.0 版本中查看数据表 ts1 的执行计划。

从结果可以看出，修改后 MySQL 5.7 的执行计划要明显好于 MySQL 8.0 。

         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 。

        同时，如果想验证某个索引删除之后的 查询性能影响，就可以暂时先隐藏该索引。 

  注意：
主键不能被设置为隐藏索引。当表中没有显式主键时，表中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。

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

 1. 创建表时直接创建 在MySQL中创建隐藏索引通过SQL语句INVISIBLE来实现，其语法形式如下：

CREATE TABLE tablename(

        propname1 type1[CONSTRAINT1],

        propname2 type2[CONSTRAINT2],

        ……

        propnamen typen,

        INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE

);

上述语句比普通索引多了一个关键字 INVISIBLE，用来标记索引为不可见索引。

2. 在已经存在的表上创建
可以为已经存在的表设置隐藏索引，其语法形式如下：

CREATE INDEX indexname   ON tablename(propname[(length)]) INVISIBLE;

 

3. 通过 ALTER TABLE 语句创建
语法形式如下：

ALTER TABLE tablename

ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

4. 切换索引可见状态 已存在的索引可通过如下语句切换可见状态：

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

如果将index_cname索引切换成可见状态，通过explain查看执行计划，发现优化器选择了index_cname索 引。
注意 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的。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、更新和删除的性能。
通过设置隐藏索引的可见性可以查看索引对调优的帮助。

 

5. 使隐藏索引对查询优化器可见

        在MySQL 8.x版本中，为索引提供了一种新的测试方式，可以通过查询优化器的一个开关 （use_invisible_indexes ）来打开某个设置，使隐藏索引对查询优化器可见。如果 use_invisible_indexes 设置为off( 默认 ) ，优化器会忽略隐藏索引。如果设置为 on ，即使隐藏索引不可见，优化器在生成执行计 划时仍会考虑使用隐藏索引。

（1）在MySQL命令行执行如下命令查看查询优化器的开关设置。
mysql> select @@optimizer_switch \G
在输出的结果信息中找到如下属性配置。
        use_invisible_indexes=off
此属性配置值为off，说明隐藏索引默认对查询优化器不可见。

（2）使隐藏索引对查询优化器可见，需要在MySQL命令行执行如下命令：

mysql> set session optimizer_switch= "use_invisible_indexes=on" ;

Query OK, 0 rows affected ( 0.00 sec)
 

SQL语句执行成功，再次查看查询优化器的开关设置。

mysql> select @@optimizer_switch \G

*************************** 1. row ***************************

@@optimizer_switch :

index_merge= on ,index_merge_union= on ,index_merge_sort_union= on ,index_merge_

intersection= on ,engine_condition_pushdown= on ,index_condition_pushdown= on ,mrr= on ,mrr_co

st_based= on ,block_nested_loop= on ,batched_key_access=off,materialization= on ,semijoin= on

,loosescan= on ,firstmatch= on ,duplicateweedout= on ,subquery_materialization_cost_based= on

,use_index_extensions= on ,condition_fanout_filter= on ,derived_merge= on ,use_invisible_ind

exes= on ,skip_scan= on ,hash_join= on

1 row in set (0.00 sec)

此时，在输出结果中可以看到如下属性配置。
use_invisible_indexes=on
use_invisible_indexes属性的值为on，说明此时隐藏索引对查询优化器可见。
 

（3）使用EXPLAIN查看以字段invisible_column作为查询条件时的索引使用情况。
explain select * from classes where cname = '高一2班';
查询优化器会使用隐藏索引来查询数据。
 

（4）如果需要使隐藏索引对查询优化器不可见，则只需要执行如下命令即可。

mysql> set session optimizer_switch= "use_invisible_indexes=off" ;

Query OK, 0 rows affected ( 0.00 sec)

 

再次查看查询优化器的开关设置。

mysql> select @@optimizer_switch \G
此时， use_invisible_indexes 属性的值已经被设置为 “off” 。

三、索引的设计原则