索引的设计原则
1.哪些情况适合创建索引
1.1 字段的数值有唯一性的限制
索引本身可以启起到约束的作用,比如唯一索引、主键索引都是可以起到唯一性的约束,因此在我们的数据中,如果某个字段是唯一性的
,就可以直接创建唯一性索引,或者主键索引
。这样可以更快速的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。(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。
1.2 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。
1.3 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
。
1.4 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。
1.5 DISTINCT 字段需要创建索引
有时候我们需要对某个字段进行去重,使用 DISTINCT,那么对这个字段创建索引,也会提升查询效率。
1.6 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
。
1.7 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。
我们在定义表结构的时候要显式的指定列的类型,以整数类型为例,有TINYINT
、MEDIUMINT
、INT
、BIGINT
等,它们占用的存储空间依次递增,能表示的整数范围当然也是依次递增。如果我们想要对某个整数列建立索引的话,在表示的整数范围允许的情况下,尽量让索引列使用较小的类型,比如我们能使用INT
就不要使用BIGINT
,能使用MEDIUMINT
就不要使用INT
。这是因为:
- 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,从而减少磁盘工/0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/0。
1.8 使用字符串前缀创建索引
假设我们的字符串很长,那存储一个字符串就需要占用很大的存储空间。在我们需要为这个字符串列建立索引时,那就意味着在对应的B+树中有这么两个问题:
- B+树索引中的记录需要把该列的完整字符串存储起来,更费时。而且字符串越长,
在索引中占用的存储空间越大
。 - 如果B+树索引中索引列存储的字符串很长,那在做字符串
比较时会占用更多的时间
。
我们可以通过截取字段的前面一部分内容建立索引,这个就叫前缀索引
。这样在查找记录时虽然不能精确的定位到记录的位置,但是能定位到相应前缀所在的位置,然后根据前缀相同的记录的主键值回表查询完整的字符串值。既节约空间
,又减少了字符串的比较时间
,还大体能解决排序的问题。
例如,TEXT和BLOG类型的字段,进行全文检索会很浪费时间,如果只检索字段前面的若干字符,这样可以提高检索速度。
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 ,可以使用 count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)的区分度来确定。
1.9 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,为基数太小列的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。
拓展:联合索引把区分度高(散列性高)的列放在前面。
1.10 使用最频繁的列放到联合索引的左侧
这样也可以较少的建立一些索引。同时,由于"最左前缀原则",可以增加联合索引的使用率。
1.11 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
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:
①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。
②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。
③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.哪些情况不适合创建索引
3.1 在where中使用不到的字段,不要设置索引
WHERE条件(包括GROUP BY、ORDER BY)里用不到的字段不需要创建索引,索引的价值是快速定位,如果起不到定位的字段通常是不需要创建索引的。
3.2 数据量小的表最好不要使用索引
如果表记录太少,比如少于1000个,那么是不需要创建索引的。表记录太少,是否创建索引对查询效率的影响并不大
。甚至说,查询花费的时间可能比遍历索引的时间还要短,索引可能不会产生优化效果。
3.3 有大量重复数据的列上不要建立索引
在条件表达式中经常用到的不同值较多的列上建立索引,但字段中如果有大量重复数据,也不用创建索引。比如在学生表的“性别
"字段上只有“男"与“女"两个不同值,因此无须建立索引。如果建立索引,不但不会提高查询效率,反而会严重降低数据更新速度
。
结论:当数据重复度大,比如
高于 10%
的时候,也不需要对这个字段建立索引。
3.4 避免对经常更新的表创建过多的索引
第一层含义︰频繁更新的字段不一定要创建索引。因为更新数据的时候,也需要更新索引,如果索引太多,在更新索引的时候也会造成负担,从而影响效率。
第二层含义:避免对经常更新的表创建过多的索引,并且索引中的列尽可能少。此时,虽然提高了查询速度,同时却会降低更新表的速度。
3.5 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。
3.6 删除不再使用或者很少使用的索引
表中的数据被大量更新,或者数据的使用方式被改变后,原有的一些索引可能不再需要。数据库管理员应当定期找出这些索引,将它们删除,从而减少索引对更新操作的影响。
3.7 不要定义冗余或重复的索引
① 冗余索引 有时候有意或者无意的就对同一个列创建了多个索引,比如: index(a,b,c)相当于index(a)、index(a,b)、index(a,b,c)。
② 重复索引 另一种情况,我们可能会对某个列 重复建立索引 ,比方说这样:
CREATE TABLE repeat_index_demo (
col1 INT PRIMARY KEY,
col2 INT,
UNIQUE uk_idx_c1 (col1),
INDEX idx_c1 (col1)
);
我们看到,col1 既是主键、又给它定义为一个唯一索引,还给它定义了一个普通索引,可是主键本身就会生成聚簇索引,所以定义的唯一索引和普通索引是重复的,这种情况要避免。
4.小结
索引是一把双刃剑,可提高查询效率,但也公降低插入和更新的速度并占用磁盘空间。
选择索引的最终目的是为了使查询的速度变快,上面给出的原则是最基本的准则,但不能拘泥于上面的准则,大家要在以后的学习和工作中进行不断的实践,根据应用的实际情况进行分析和判断,选择最合适的索引方式。
转载自:https://juejin.cn/post/7238431321870270519