MySQL数据库索引原理及优化策略攻略

索引原理

什么是索引

索引是数据库中用于提高检索效率的一种数据结构，它可以帮助我们快速定位到需要查询的数据。

在MySQL中，一个索引就是一种数据结构，它存储着对于一组数据的引用指针，这些指针指向数据库中实际存储的数据行。

索引的优点

1. 加速数据检索；
2. 缩小数据检索的范围；
3. 提高数据的唯一性。

索引的分类

根据实际使用的场景和需要，MySQL中的索引可以分为如下几种：

1. 主键索引：由于每个数据表必须要有主键，因此MySQL会默认为主键上建立一个索引，可以使用CREATE TABLE语句来指定主键。
2. 唯一性索引：保证索引列的唯一性，可以使用UNIQUE关键字在CREATE TABLE语句中来定义唯一性索引。
3. 普通索引：最常见的索引类型，只需要使用CREATE INDEX语句来创建即可。
4. 复合索引：由多个索引列组合而成的一种索引类型，可以使用CREATE INDEX语句来创建。

索引的工作原理

MySQL数据库中的索引主要是基于B+树来实现的，B+树是一种具有顺序性的平衡查找树，因此能够相对高效地实现数据的检索。

B+树的原理非常简单，几乎所有的程序员都会，这里不再赘述。如果对B+树不熟悉，建议先进行深入了解。

索引的使用限制

• 在一个数据表中，最多只能定义64个索引；
• 索引本身也是占用存储空间的，因此过多的索引会造成数据库冗余，也会增加查询优化器的复杂度；
• 索引的更新操作会影响索引及其对应的数据行。

优化策略

建立索引

在创建表的时候，需要指明是否需要建立索引。一般需要考虑的指标有：

• 唯一性：是否存在大量重复的数据；
• 过滤性：是否能够帮助排除大量的数据；
• 频繁性：是否经常需要进行查询；
• 数据量：数据条数较大时，需要谨慎考虑索引的建立。

正常情况下，每个表至少需要有一个主键索引，并考虑到业务场景，对其他的索引进行选择性建立。

避免使用DISTINCT

DISTINCT是一个针对列进行去重操作的命令，虽然能够在一定程度上缩小数据检索范围，但是会占据大量的系统资源，造成查询性能的垃圾。

解决的方法是使用合理的索引，或者使用其他的去重方法。

避免使用LIKE语句下的“通配符”

在使用LIKE语句时，使用通配符“%”和“_”会导致数据库不能充分利用索引，因此查询效率比较低。

解决的方法是先查询不含通配符的前缀，然后在应用程序中使用正则表达式来处理字符串。

示例说明

示例1：选择合适的索引类型

比如一个订单表，里面有订单号、下单时间、买家ID、卖家ID、支付状态等字段。假设下单时间是我们要经常用来查询的字段之一。

针对这种场景，我们需要考虑如下几个问题：

• 是否唯一：订单号是唯一的；
• 查询范围：下单时间会被频繁查询，但查询的范围比较小；
• 数据量：一个月可能有几百万的订单数据；
• 符合度：需要查询是否符合某种查询状态（已支付/未支付）。

根据这些问题，我们可以得出如下方案：

• 主键类型可以选择使用UUID生成的32位字符串；
• 对于下单时间，可以使用普通索引；
• 对于支付状态，可以使用普通索引。

示例2：避免使用DISTINCT

比如一张带有学科、姓名、工号、接口地址等字段的教师信息表，我们要用工号查询某个教师所教的所有学科。

在查询时，可以使用以下SQL语句：

SELECT DISTINCT subject FROM teachers WHERE id = 'xxx';

这个查询语句可以很好地实现我们的需求，但是会占用大量的系统资源，造成查询性能的垃圾。

因此我们可以使用以下SQL语句代替上面的语句：

SELECT subject FROM teachers WHERE id = 'xxx' GROUP BY subject;

这个查询语句可以在保证查询结果的情况下，减少系统资源的占用，提高查询性能。