MySQL索引的作用是什么

    首先建立一张数据库表:

    create table single_table(
    id int not auto_increment,
    key1 varchar(100),
    key2 int,
    key3 varchar(100),
    key_part1 varchar(100),
    key_part2 varchar(100),
    key_part3 varchar(100),
    common_field varchar(100),
    primary key(id), # 聚簇索引
    key idx_key1(key1), # 二级索引
    unique key uk_key2(key2), # 二级索引,而且该索引是唯一二级索引
    key idx_key3(key3), # 二级索引
    key idx_key_part(key_part1,key_part2,key_part3) # 二级索引,也是联合索引
    )Engine=InnoDB CHARSET=utf8;
    1、索引用于减少需要扫描的记录数量

    最基本的查询执行方案是扫描表中所有记录,检查每条搜索记录是否符合搜索条件。如果符合,就将其发送到客户端,否则就跳过该记录。这种执行方案被称为全表扫描。

    对于InnoDB存储引擎来说,全表扫描意味着从聚簇索引第一个叶子节点的第一条记录开始,沿着记录所在的单向链表向后扫描,直到最后一个叶子节点的最后一条记录,如果可以利用B+树查找索引列值等于某个值的记录,这样就可以减少需要扫描的记录的数量。

    一张图看懂MySQL索引作用|提高检索效率,加速数据访问

    由于B+树叶子节点中的记录是按照索引列值有小到大的顺序排序的,所以只需要扫描某个区间或者某些区间中的记录也可以明显减少需要扫描的记录的数量。

    对于查询语句:

    select * from single_table where id>
    =2 and id<
    =100;

    这个语句其实就是想查找id值在[2,100]区间中的所有聚簇索引记录,我们可以通过聚簇索引对应的B+树快速的找到id=2的那条聚簇索引记录,然后沿着记录所在的单向链表向后扫描,直到某条聚簇索引记录的id值不在[2,100]区间中为止,与扫描全部的聚簇索引记录相比,这种方式大大减少了需要扫描的记录数量,所以提升了查询效率。

    其实,对于B+树来说,只要索引列和常数使用=、<
    =>
    、in、not in、is null、is not null、>
    、<
    、>
    =、<
    =、between、!=、或者like操作符连接起来,就可以产生扫描区间,从而提高查询效率。

    2、索引用于排序

    我们在编写查询语句时,经常需要使用order by子句对查询出来的记录按照某种规则进行排序。在一般情况下,我们只能把记录加载到内存中,然后再用一些排序算法在内存中对这些记录进行排序。有时查询的结果集可能太大以至于在内存中无法进行排序,此时就需要暂时借助磁盘的空间来存放中间结果,在排序操作完成后再把排序的结果返回给客户端。

    在MySQL中,这种在内存中或者磁盘中进行排序的方式称为文件排序,但是如果order by子句中使用了索引列,就有可能省去在内存或磁盘中排序的步骤。

    1、分析下面的查询语句:select * form single_table order by key_part1,key_part2,key_part3 limit 10;

    这个查询语句的结果集需要先按照key_part1值排序,如果记录的key_part1值相同,再按照key_part2值排序,如果key_part1值和key_part2值都相同,再按照key_part3排序。而我们建立的联合索引idx_key_part就是按照上面的规则排序的,如下为idx_key_part索引的简化示意图:

    所以我们可以从第一条idx_key_part二级索引记录开始,沿着记录所在的单向链表向后扫描,取10条二级索引记录即可。由于我们的查询列表是*,也就是需要读取完整的用户记录,所以针对获取到的每一条二级索引记录都执行一次回表操作,将完整的用户记录发送给客户端。这样就省去了给10000条记录排序的时间。

    这里我们在执行查询语句时加了limit语句,如果不限制需要获取的记录数量,会导致为大量二级索引记录执行回表操作,这样会影响整体的性能。

    2、使用联合索引进行排序时的注意事项

    在使用联合索引时,需要注意:order by子句后面的列的顺序也必须按照索引列的顺序给出;如果给出order by key_part3,key_part2,key_part1的顺序,则无法使用B+树索引。

    之所以颠倒排序列顺序就不能使用索引,原因还是联合索引中页面和记录的排序规则是规定的,即先按照key_part1值排序,如果记录的key_part1值相同,再按照key_part2值排序,如果记录的key_part1值和key_part2值都相同,再按照key_part3值排序。如果order by子句的内容是order by key_part3,key_part2,key_part1,那就要求先按照key_part3值排序,如果记录的key_part3值相同,再按照key_part2值排序,如果记录的key_part3值和key_part2值都相同,再按照key_part1值排序,这显然是冲突的。

    3、不可以使用索引进行排序的情况:

    (1) ASC、DESC混用;

    对于使用联合索引进行排序的场景,我们要求各个排序列的排序规则是一致的,也就是要么各个列都是按照升序规则排序,要么都是按照降序规则排序。

    (2) 排序列包含非一个索引的列;

    有时用来排序的多个列不是同一个索引中的,这种情况也不能使用索引进行排序,比如下面的查询语句:

    select * from single_table order by key1,,key2 limit 10;

    对于idx_key1的二级索引记录来说,只按照key1列的值进行排序,而且在key1列相同的情况下是不按照

    key2列的值进行排序的,所以不能使用idx_key1索引执行上述查询。

    (3) 排序列是某个联合索引的索引列,但是这些排序列在联合索引中并不连续;

    (4) 排序列不是以单独列名的形式出现在order by子句中;

    3、索引用于分组

    有时为了方便统计表中的一些信息,会把表中的记录按照某些列进行分组。比如下面的分组查询语句:

    select key_part1,key_part2,key_part3,count(*) fron single_table group by key_part1,key_part2,key_part3;

    这个查询语句相当于执行了3次分组操作:

    • 先按照key_part1值把记录进行分组,key_part1值相同的所有记录划分为一组;

    • 将key_part1值相同的每个分组中的记录再按照key_part2的值进行分组,将key_part2值相同的记录放到一个小分组中,看起来像是在一个大分组中又细分了好多小分组。

    • 再将上一步中产生的小分组按照key_part3的值分成更小的分组。所以整体上看起来就像是先把记录分成一个大分组,然后再把大分组分成若干个小分组,最后把若干个小分组再细分为更多的小分组。

    上面这个查询语句就是统计每个小小分组包含的记录条数。

    如果没有idx_key_part索引,就得建立一个用于统计的临时表,在扫描聚簇索引的记录时将统计的中间结果填入这个临时表。当扫描完记录后,再把临时表中的结果作为结果集发送给客户端。

    如果有了idx_key_part索引,恰巧这个分组顺序又与idx_key_part的索引列的顺序一致,因此可以直接使用idx_key_part的二级索引进行分组,而不用建立临时表了。

    与使用B+树索引进行排序差不多,分组列的顺序页需要与索引列的顺序一致,也可以值使用索引列中左边连续的列进行分组。



    一、MySQL索引的概念和分类
    MySQL索引是一种数据结构,用于快速查询和访问数据。MySQL索引分为主键索引、唯一索引、普通索引、全文索引等四种类型,每种类型的索引适用于不同的数据场景。
    二、索引的作用是什么?为什么需要索引?
    索引是提高MySQL数据库搜索和处理能力的关键,其作用在于加速对数据的访问速度,提高检索效率。索引可以有效降低数据扫描的复杂度,避免了全表扫描的低效问题。
    三、如何设计合理的索引?
    索引设计需要考虑的因素包括数据量大小、数据查询的频率、数据修改的频率以及查询语句的复杂度等。合理设计索引需要综合考虑这些因素,以提高查询效率为目标,避免不必要的性能损失。
    四、索引的缺点与注意事项
    虽然索引有助于提高查询效率,但不合理使用索引、索引过多或过少等设计不当都会引发索引效率低下或出现查询缓慢等问题。同时,索引会占用大量存储空间,对于海量数据系统设计需要注意空间利用率问题。
    五、索引在数据处理中的实际应用场景
    MySQL索引的实际使用场景包括单表数据查询、多表数据查询、复杂的子查询、数据统计和分析以及全文检索等。具体应用场景需要综合考虑查询的复杂度和数据的实际需求等因素。
    六、如何优化MySQL索引以提高检索效率?
    优化MySQL索引需要从多个方面入手,包括选择合适的索引类型、设计合理的索引、减少不必要的数据扫描、避免索引失效及定期维护等。综合优化将提高系统的性能和响应速度。
    七、结语
    MySQL索引是数据库查询优化的重要手段,能够显著提高数据的检索效率和访问速度。全面掌握MySQL索引的建立和优化技巧,能够有效提高系统性能和数据查询效率,符合现代企业信息化建设的发展需求。