在数据库设计和优化中，索引是提高查询性能的重要工具。本文将详细介绍 MySQL 索引的基本概念、创建索引的规则、最佳实践以及注意事项，帮助你更好地利用索引优化数据库性能。
什么是索引？
索引是一种数据结构，用于快速查找数据库表中的特定行。索引的作用类似于书籍的目录，通过索引可以加速查询速度。常见的索引类型包括 B-Tree 索引、哈希索引、全文索引和空间索引。
索引的类型
- B-Tree 索引：这是 MySQL 中最常用的索引类型，适用于大多数查询操作，包括精确匹配和范围查询。
- 哈希索引：这种索引类型仅适用于精确匹配查询，速度非常快，但不支持范围查询。
- 全文索引：主要用于对文本字段进行全文搜索。
- 空间索引：用于地理空间数据类型的查询。
MySQL 中几种常见的索引类型，包括主键索引、唯一索引、普通索引、全文索引和组合索引。
主键索引 (Primary Key Index)
介绍：
- 主键索引是一种特殊的唯一索引，不允许 NULL 值。
- 一个表只能有一个主键索引。
特点：
- 强制唯一性约束，确保每行数据的唯一性。
- 自动创建索引，通常用于表的标识符字段。
注意事项：
- 主键索引应尽量选择单一列且较短的字段，以提高检索效率。
- 主键值不宜频繁更新，因为这会影响索引的重建。
唯一索引 (Unique Index)
简介：
- 唯一索引保证列的值是唯一的，但允许 NULL 值。
- 一个表可以有多个唯一索引。
特点：
- 强制列值的唯一性，防止重复数据。
- 可以在多个列上创建唯一索引。
注意事项：
- 普通索引适用于查询频繁但没有唯一性要求的列。
- 普通索引的列值可以重复且允许 NULL 值。
普通索引 (Index)
简介：
- 普通索引是最基本的索引类型，没有唯一性约束。
- 可以在表的一个或多个列上创建。
特点：
- 提高查询速度，没有唯一性要求。
- 可以在多列上创建组合索引。
注意事项：
- 普通索引适用于查询频繁但没有唯一性要求的列。
- 普通索引的列值可以重复且允许 NULL 值。
全文索引 (Fulltext Index)
简介：
- 全文索引用于全文搜索，可以在 CHAR、VARCHAR 和 TEXT 列上创建。
- 适用于 InnoDB 和 MyISAM 存储引擎。
特点：
- 支持自然语言全文检索和布尔全文检索。
- 适用于包含大量文本数据的列，如文章内容、评论等。
注意事项：
- 全文索引在插入和更新数据时的性能开销较大。
- 适用于需要全文检索的场景，如搜索引擎、博客系统等。
组合索引 (Composite Index)
简介：
- 组合索引是指在多个列上创建的索引。
- 可以包含多个列，通常用于联合查询。
特点：
- 提高多列组合查询的性能。
- 左前缀原则：索引可以被部分列使用，但必须从最左边的列开始。
注意事项：
- 组合索引遵循最左前缀原则，查询条件必须包含最左边的列。
- 组合索引的列顺序应根据查询频率和过滤条件进行设计。
空间索引 (Spatial Index)
简介：
- 空间索引用于存储和查询地理空间数据，适用于 MyISAM 存储引擎。
- 主要用于 GIS（地理信息系统）应用。
特点：
- 支持对空间数据类型（如 POINT、LINESTRING、POLYGON）进行快速查询。
- 适用于存储地理位置信息的数据表。
注意事项：
- 空间索引只适用于 MyISAM 存储引擎，不支持 InnoDB。
- 适用于地理信息系统和空间数据分析。
覆盖索引
简介：
覆盖索引（Covering Index）指的是索引中包含查询所需的所有列，这样在执行查询时可以直接从索引中获取数据，无需访问数据表。
特点：
- 提高查询性能，因为避免了回表查询。
- 覆盖索引通常是一个组合索引。
注意事项：
- 覆盖索引需要包含查询中所有涉及的列，包括 SELECT 子句和 WHERE 子句中的列。
- 如果索引不覆盖所有查询列，MySQL 将需要回表查询以获取缺失的数据，失去了覆盖索引的优势。
索引的规则
创建索引的基本规则
- 唯一性：确保索引列的唯一性，以避免重复数据。例如，使用 UNIQUE 约束创建唯一索引。
- 选择性：选择性高的列适合创建索引。选择性是指不同值的数量与总记录数的比例，越接近 1 越好。
- 频繁使用：对经常出现在 WHERE 子句中的列创建索引。
- 组合索引：对于多个列一起使用的查询，创建组合索引。例如，WHERE 子句中同时使用 col1 和 col2，则可以创建 (col1, col2) 的组合索引，遵循最左原则，锁定最少数据索引字段放在最左边。
- 排序使用：ORDER BY，GROUP BY，DISTINCT的字段需要添加在索引的后面，避免生成临时表。
- Join使用：在join字段上建立索引。
索引的最佳实践
- 前缀索引：对于较长的字符串列，可以使用前缀索引，只索引前 N 个字符，以节省空间。
- 覆盖索引：使用包含查询所有列的索引，可以避免回表查询，提高性能。
- 适当数量：并非越多索引越好，索引过多会影响写操作性能，合理创建索引，保持适当数量。
索引的注意事项
索引的维护
- 定期重建索引：对于频繁更新的表，定期重建索引可以提高查询性能。
- 监控索引使用情况：使用 MySQL 提供的性能_schema 或 EXPLAIN 命令监控索引的使用情况，及时调整索引。
索引的局限性
- 存储空间：索引会占用额外的存储空间，表的索引越多，所需的存储空间越大。
- 写操作开销：每次插入、更新和删除操作都会导致索引的更新，因此索引过多会影响写操作的性能。
- 索引失效：不合理的查询可能导致索引失效，例如在索引列上进行函数操作、使用不等号查询或类型不匹配等。
索引失效的情况
- 不等于操作：<> 操作符可能导致索引失效。
- 函数操作：在索引列上使用函数会导致索引失效。
- 类型不匹配：查询条件中的数据类型与索引列类型不匹配，会导致索引失效。
- 使用 OR：在多个条件之间使用 OR 可能会导致索引失效，尤其是当 OR 条件中的列没有索引时。
- Like %使用：禁止使用%前缀模糊查询，例如LIKE “%ganji”，索引失效。
- 非等值操作：WHERE条件中的非等值条件（IN、BETWEEN、<、<=、>、>=）会导致使用不了联合索引的后面字段，注意避免。
- 隐式转化操作：避免where条件进行隐式类型转化，导致索引失效。
结论
索引是提高 MySQL 查询性能的重要工具，但在使用索引时需要遵循一定的规则和最佳实践，以避免常见的索引失效问题。通过合理设计和维护索引，可以显著提升数据库的性能和响应速度。希望本文对你在 MySQL 索引的使用和优化方面有所帮助。
作者介绍
吴守阳，51CTO社区编辑，拥有8年DBA工作经验，熟练管理MySQL、Redis、MongoDB等开源数据库。精通性能优化、备份恢复和高可用性架构设计。善于故障排除和自动化运维，保障系统稳定可靠。具备良好的团队合作和沟通能力，致力于为企业提供高效可靠的数据库解决方案。
