本文最后更新于 2023-09-14，文章内容可能已经过时。

第08章索引的创建与设计原则

1. 索引的声明与使用

1.1 索引的分类

从功能逻辑上说，索引主要有 4 种，分别是普通索引、唯一索引、主键索引、全文索引。
按照物理实现方式，索引可以分为 2 种：聚簇索引和非聚簇索引。
按照作用字段个数进行划分，分成单列索引和联合索引。

1.2 创建索引

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

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

CREATE TABLE test1( 
    id INT NOT NULL, 
    name varchar(30) NOT NULL, 
    UNIQUE INDEX uk_idx_id(id) 
);

3. 主键索引

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 ;

4. 创建单列索引

CREATE TABLE test2( 
    id INT NOT NULL, 
    name CHAR(50) NULL, 
    INDEX single_idx_name(name(20)) 
);

5. 创建组合索引

创建联合索引，查询全部的索引，发现对应名字给每个字段其实单独写了一份索引，但索引名相同，故根据联合索引名称删除索引一次会把三个对应的索引都删除。

但有趣的是如果删除联合索引中的字段，并不会删除整个联合索引，而是将联合索引的对应的那个约束字段删除。

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) 
);

6. 创建全文索引

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;

SELECT * FROM papers WHERE MATCH(title,content) AGAINST (‘查询字符串’);

7. 创建空间索引

CREATE TABLE test5( 
    geo GEOMETRY NOT NULL, 
    SPATIAL INDEX spa_idx_geo(geo) 
) ENGINE=MyISAM;

8. 在已经存在的表上创建索引

8.1. 使用ALTER TABLE语句创建索引

ALTER TABLE table_name 
ADD [UNIQUE | FULLTEXT | SPATIAL] [INDEX | KEY] [index_name] (col_name[length],...) [ASC | DESC]

8.2. 使用CREATE INDEX创建索引

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 table_name DROP INDEX index_name;

2. 使用DROP INDEX语句删除索引

DROP INDEX index_name ON table_name;

2. MySQL8.0索引新特性

2.1 支持降序索引

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

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，如果你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。

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。

1. 创建表时直接创建

CREATE TABLE tablename( 
    propname1 type1[CONSTRAINT1], 
    propname2 type2[CONSTRAINT2], 
    ……
    propnamen typen, 
    INDEX [indexname](propname1 [(length)]) INVISIBLE 
);

2. 在已经存在的表上创建

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

3. 通过ALTER TABLE语句创建

ALTER TABLE tablename 
ADD INDEX indexname (propname [(length)]) INVISIBLE;

4. 切换索引可见状态

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

3. 索引的设计原则

3.0 数据准备

第一步：创建数据库，创建表

CREATE DATABASE fanxydb1;
USE fanxydb1;
#1.创建学生表和课程表
CREATE TABLE `student_info`
(
    `id`          INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `student_id`  INT     NOT NULL,
    `name`        VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
    `course_id`   INT     NOT NULL,
    `class_id`    INT(11)     DEFAULT NULL,
    `create_time` DATETIME    DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = INNODB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8;
  
CREATE TABLE `course`
(
    `id`          INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `course_id`   INT     NOT NULL,
    `course_name` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = INNODB
  AUTO_INCREMENT = 1
  DEFAULT CHARSET = utf8;

第二步：创建模拟数据必须的存储函数

#函数1：创建随机产生字符串函数
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string(n INT)
RETURNS VARCHAR(255) #该函数会返回一个字符串
BEGIN
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n
    DO
        SET return_str = CONCAT(return_str, SUBSTRING(chars_str, FLOOR(1 + RAND() * 52), 1));
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER ;

#函数2：创建随机数函数
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN
DECLARE i INT DEFAULT 0;
SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1)) ;
RETURN i;
END //
DELIMITER ;

创建函数，假如报错

This function has none of DETERMINISTIC......

由于开启过慢查询日志bin-log, 我们就必须为我们的function指定一个参数。

主从复制，主机会将写操作记录在bin-log日志中。从机读取bin-log日志，执行语句来同步数据。如果使用函数来操作数据，会导致从机和主键操作时间不一致。所以，默认情况下，mysql 不开启创建函数设置。

查看mysql是否允许创建函数：

show variables like 'log_bin_trust_function_creators';

命令开启：允许创建函数设置：

set global log_bin_trust_function_creators=1; # 不加global只是当前窗口有效。

mysqld重启，上述参数又会消失。永久方法：
- windows下：my.ini[mysqld]加上：

log_bin_trust_function_creators=1

linux下：/etc/my.cnf下my.cnf[mysqld]加上：

log_bin_trust_function_creators=1

第3步：创建插入模拟数据的存储过程

# 存储过程1：创建插入课程表存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_course(max_num INT)
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
    REPEAT
        #循环
        SET i = i + 1; #赋值
        INSERT INTO course (course_id, course_name)
        VALUES (rand_num(10000, 10100), rand_string(6));
    UNTIL i = max_num
        END REPEAT;
    COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;

# 存储过程2：创建插入学生信息表存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_stu(max_num INT)
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    SET autocommit = 0; #设置手动提交事务
    REPEAT
        #循环
        SET i = i + 1; #赋值
        INSERT INTO student_info (course_id, class_id, student_id, NAME)
        VALUES (rand_num(10000, 10100), rand_num(10000, 10200), rand_num(1, 200000), rand_string(6));
    UNTIL i = max_num
        END REPEAT;
    COMMIT; #提交事务
END //
DELIMITER ;

第4步：调用存储过程

CALL insert_course(100);
CALL insert_stu(1000000);

3.1 哪些情况适合创建索引

1. 字段的数值有唯一性的限制

索引本身可以起到约束的作用，比如唯一索引、主键索引都可以起到唯一性约束的，因此在我们的数据表中，如果某个字段是唯一的，就可以直接创建唯一性索引，或者主键索引。这样可以更快速地通过该索引来确定某条记录。

业务上具有唯一特性的字段，即使是组合字段，也必须建成唯一索引。（来源：Alibaba）

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。

2. 频繁作为 WHERE 查询条件的字段

某个字段在SELECT语句的 WHERE 条件中经常被使用到，那么就需要给这个字段创建索引了。尤其是在数据量大的情况下，创建普通索引就可以大幅提升数据查询的效率。

# 当student_id没有索引的时候 318 ms
SELECT student_id, course_id, class_id, create_time
FROM student_info
WHERE student_id = 138381;

# 创建索引 2 s 355 ms
ALTER TABLE student_info ADD INDEX idx_sid(student_id);

# 当student_id有索引的时候 33 ms
SELECT student_id, course_id, class_id, create_time
FROM student_info
WHERE student_id = 138381;

# 删除索引
ALTER TABLE student_info DROP INDEX idx_sid;

# mysql8建议直接隐藏
ALTER TABLE student_info ALTER INDEX idx_sid INVISIBLE;

3. 经常 GROUP BY 和 ORDER BY 的列

索引就是让数据按照某种顺序进行存储或检索，因此当我们使用 GROUP BY 对数据进行分组查询，或者使用 ORDER BY 对数据进行排序的时候，就需要对分组或者排序的字段进行索引。如果待排序的列有多个，那么可以在这些列上建立组合索引。

# 有索引的情况 44 ms
# 没有索引的情况 834 ms
SELECT student_id, COUNT(*) AS num
FROM student_info
GROUP BY student_id LIMIT 100;

如果是先 GROUP BY 一个字段，然后再 ORDER BY 另外一个字段，其实索引是有最左原则的，我们要深刻理解查询的顺序，SELECT查询其实是先进行 GROUP BY，然后将分组的结果再经过 ORDER BY 排序，所以即便是建立了后面的 ORDER BY 字段的索引，底层还是会优先采用 GROUP BY 的索引。

4. UPDATE、DELETE 的 WHERE 条件列

对数据按照某个条件进行查询后再进行 UPDATE 或 DELETE 的操作，如果对 WHERE 字段创建了索引，就能大幅提升效率。原理是因为我们需要先根据 WHERE 条件列检索出来这条记录，然后再对它进行更新或删除。

如果进行更新的时候，更新的字段是非索引字段，提升的效率会更明显，这是因为非索引字段更新不需要对索引进行维护。

5. DISTINCT 字段需要创建索引

在某些情况下，对DISTINCT字段创建索引可以提高查询效率。如果查询语句经常使用DISTINCT关键字，那么为DISTINCT字段创建索引可能是值得的。但是，这并不是所有情况下都是必要的，因为索引的创建和维护也会带来一定的开销。最好的方法是根据具体情况进行测试和评估，以确定是否需要为DISTINCT字段创建索引。

6. 多表 JOIN 连接操作时，创建索引注意事项

首先，连接表的数量尽量不要超过 3 张，因为每增加一张表就相当于增加了一次嵌套的循环，数量级增长会非常快，严重影响查询的效率。

其次，对 WHERE 条件创建索引，因为 WHERE 才是对数据条件的过滤。如果在数据量非常大的情况下，没有 WHERE 条件过滤是非常可怕的。

最后，对用于连接的字段创建索引，并且该字段在多张表中的类型必须一致。

最后，对用于连接的字段创建索引，并且该字段在多张表中的类型必须一致。比如course_id在student_info表和course表中都为int(11)类型，而不能一个为int另一个为varchar类型。

7. 使用列的类型小的创建索引

我们这里所说的类型大小指的就是该类型表示的数据范围的大小。

数据类型越小，在查询时进行的比较操作越快。
数据类型越小，索引占用的存储空间就越少，在一个数据页内就可以放下更多的记录，从而减少磁盘I/O带来的性能损耗，也就意味着可以把更多的数据页缓存在内存中，从而加快读写效率。

这个建议对于表的主键来说更加适用，因为不仅是聚簇索引中会存储主键值，其他所有的二级索引的节点处都会存储一份记录的主键值，如果主键使用更小的数据类型，也就意味着节省更多的存储空间和更高效的I/O。

8. 使用字符串前缀创建索引

区分度计算公式：

count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)

可以一次性计算多个，对比截取多少效果比较好。区别度区分不大的情况下，选取字段少的。

select count(distinct left(address,10)) / count(*) as sub10, -- 截取前10个字符的选择度
count(distinct left(address,15)) / count(*) as sub11, -- 截取前15个字符的选择度
count(distinct left(address,20)) / count(*) as sub12, -- 截取前20个字符的选择度
count(distinct left(address,25)) / count(*) as sub13 -- 截取前25个字符的选择度
from shop;

拓展：联合索引把区分度高（散列性高）的列放在前面。

拓展：Alibaba《Java开发手册》

【强制】在 varchar 字段上建立索引时，必须指定索引长度，没必要对全字段建立索引，根据实际文本区分度决定索引长度。

说明：索引的长度与区分度是一对矛盾体，一般对字符串类型数据，长度为 20 的索引，区分度会高达 90% 以上。

9. 区分度高(散列性高)的列适合作为索引

列的基数指的是某一列中不重复数据的个数，比方说某个列包含值2,5,8,2,5,8,2,5,8，虽然有9条记录，但该列的基数却是3。也就是说，在记录行数一定的情况下，列的基数越大，该列中的值越分散；列的基数越小，该列中的值越集中。 这个列的基数指标非常重要，直接影响我们是否能有效的利用索引。最好为列的基数大的列建立索引，为基数太小的列建立索引效果可能不好。

可以使用公式select count(distinct a)/count(*) from t1计算区分度，越接近1越好，一般超过33%就算是比较高效的索引了。

存在大量重复数据且数据分布均匀的字段不适合创建索引，经典的例子是性别

根本原因是区分度低时，一个字段值对应大量的记录，进而产生大量的回表操作（而且回表时读的页面并不相连，是随机IO）！所以此时不如直接去聚簇索引中执行全表扫描

10. 使用最频繁的列放到联合索引的左侧

11. 在多个字段都要创建索引的情况下，联合索引优于单值索引

因为即便查询的字段少于联合索引，优化器也会在效率高的时候选择使用。

3.2 限制索引的数目

在实际工作中，我们也需要注意平衡，索引的数目不是越多越好。我们需要限制每张表上的索引数量，建议单张表索引数量不超过6个。原因：

每个索引都需要占用磁盘空间，索引越多，需要的磁盘空间就越大。
索引会影响INSERT、DELETE、UPDATE等语句的性能，因为表中的数据更改的同时，索引也会进行调整和更新，会造成负担。
优化器在选择如何优化查询时，会根据统一信息，对每一个可以用到的索引来进行评估，以生成出一个最好的执行计划，如果同时有很多个索引都可以用于查询，会增加MySQL优化器生成执行计划时间，降低查询性能。

3.3 哪些情况不适合创建索引

1. 在where中使用不到的字段，不要设置索引

2. 数据量小的表最好不要使用索引

3. 有大量重复数据的列上不要建立索引

4. 避免对经常更新的表创建过多的索引

5. 不建议用无序的值作为索引

例如身份证、UUID(在索引比较时需要转为ASCII，并且插入时可能造成页分裂)、MD5、HASH、无序长字符串等。

6. 删除不再使用或者很少使用的索引

7. 不要定义冗余或重复的索引