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>MySQL索引分析和優(yōu)化 創(chuàng)建者：webmaster 更新時(shí)間：2005-05-17 00:00
索引用來(lái)快速地尋找那些具有特定值的記錄，所有MySQL索引都以B-樹(shù)的形式保存。如果沒(méi)有索引，執(zhí)行查詢時(shí)MySQL必須從第一個(gè)記錄開(kāi)始掃描整個(gè)表的所有記錄，直至找到符合要求的記錄。表里面的記錄數(shù)量越多，這個(gè)操作的代價(jià)就越高。如果作為搜索條件的列上已經(jīng)創(chuàng)建了索引，MySQL無(wú)需掃描任何記錄即可迅速得到目標(biāo)記錄所在的位置。如果表有1000個(gè)記錄，通過(guò)索引查找記錄至少要比順序掃描記錄快100倍。
假設(shè)我們創(chuàng)建了一個(gè)名為people的表：
CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL, name CHAR(50) NOT NULL );
然后，我們完全隨機(jī)把1000個(gè)不同name值插入到people表。下圖顯示了people表所在數(shù)據(jù)文件的一小部分：
可以看到，在數(shù)據(jù)文件中name列沒(méi)有任何明確的次序。如果我們創(chuàng)建了name列的索引，MySQL將在索引中排序name列：
對(duì)于索引中的每一項(xiàng)，MySQL在內(nèi)部為它保存一個(gè)數(shù)據(jù)文件中實(shí)際記錄所在位置的“指針”。因此，如果我們要查找name等于“Mike”記錄的peopleid（SQL命令為“SELECT peopleid FROM people WHERE name='Mike';”），MySQL能夠在name的索引中查找“Mike”值，然后直接轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)文件中相應(yīng)的行，準(zhǔn)確地返回該行的peopleid（999）。在這個(gè)過(guò)程中，MySQL只需處理一個(gè)行就可以返回結(jié)果。如果沒(méi)有“name”列的索引，MySQL要掃描數(shù)據(jù)文件中的所有記錄，即1000個(gè)記錄！顯然，需要MySQL處理的記錄數(shù)量越少，則它完成任務(wù)的速度就越快。
索引的類型
MySQL提供多種索引類型供選擇：
普通索引
這是最基本的索引類型，而且它沒(méi)有唯一性之類的限制。普通索引可以通過(guò)以下幾種方式創(chuàng)建：
創(chuàng)建索引，例如CREATE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);
修改表，例如ALTER TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表);
創(chuàng)建表的時(shí)候指定索引，例如CREATE TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) );
唯一性索引
這種索引和前面的“普通索引”基本相同，但有一個(gè)區(qū)別：索引列的所有值都只能出現(xiàn)一次，即必須唯一。唯一性索引可以用以下幾種方式創(chuàng)建：
創(chuàng)建索引，例如CREATE UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表);
修改表，例如ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表);
創(chuàng)建表的時(shí)候指定索引，例如CREATE TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表)
);
主鍵
主鍵是一種唯一性索引，但它必須指定為“PRIMARY KEY”。如果你曾經(jīng)用過(guò)AUTO_INCREMENT類型的列，你可能已經(jīng)熟悉主鍵之類的概念了。主鍵一般在創(chuàng)建表的時(shí)候指定，例如“CREATE TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) ); ”。但是，我們也可以通過(guò)修改表的方式加入主鍵，例如“ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表); ”。每個(gè)表只能有一個(gè)主鍵。
全文索引
MySQL從3.23.23版開(kāi)始支持全文索引和全文檢索。在MySQL中，全文索引的索引類型為FULLTEXT。全文索引可以在VARCHAR或者TEXT類型的列上創(chuàng)建。它可以通過(guò)CREATE TABLE命令創(chuàng)建，也可以通過(guò)ALTER TABLE或CREATE INDEX命令創(chuàng)建。對(duì)于大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，通過(guò)ALTER TABLE（或者CREATE INDEX）命令創(chuàng)建全文索引要比把記錄插入帶有全文索引的空表更快。本文下面的討論不再涉及全文索引，要了解更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)MySQL documentation。
單列索引與多列索引
索引可以是單列索引，也可以是多列索引。下面我們通過(guò)具體的例子來(lái)說(shuō)明這兩種索引的區(qū)別。假設(shè)有這樣一個(gè)people表：
CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL AUTO_INCREMENT, firstname CHAR(50)
NOT NULL, lastname CHAR(50) NOT NULL, age SMALLINT NOT NULL, townid SMALLINT NOT
NULL, PRIMARY KEY (peopleid) );
下面是我們插入到這個(gè)people表的數(shù)據(jù)：
這個(gè)數(shù)據(jù)片段中有四個(gè)名字為“Mikes”的人（其中兩個(gè)姓Sullivans，兩個(gè)姓McConnells），有兩個(gè)年齡為17歲的人，還有一個(gè)名字與眾不同的Joe Smith。
這個(gè)表的主要用途是根據(jù)指定的用戶姓、名以及年齡返回相應(yīng)的peopleid。例如，我們可能需要查找姓名為Mike Sullivan、年齡17歲用戶的peopleid（SQL命令為SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age=17;）。由于我們不想讓MySQL每次執(zhí)行查詢就去掃描整個(gè)表，這里需要考慮運(yùn)用索引。
首先，我們可以考慮在單個(gè)列上創(chuàng)建索引，比如firstname、lastname或者age列。如果我們創(chuàng)建firstname列的索引（ALTER TABLE people ADD INDEX firstname (firstname);），MySQL將通過(guò)這個(gè)索引迅速把搜索范圍限制到那些firstname='Mike'的記錄，然后再在這個(gè)“中間結(jié)果集”上進(jìn)行其他條件的搜索：它首先排除那些lastname不等于“Sullivan”的記錄，然后排除那些age不等于17的記錄。當(dāng)記錄滿足所有搜索條件之后，MySQL就返回最終的搜索結(jié)果。
由于建立了firstname列的索引，與執(zhí)行表的完全掃描相比，MySQL的效率提高了很多，但我們要求MySQL掃描的記錄數(shù)量仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際所需要的。雖然我們可以刪除firstname列上的索引，再創(chuàng)建lastname或者age列的索引，但總地看來(lái)，不論在哪個(gè)列上創(chuàng)建索引搜索效率仍舊相似。
為了提高搜索效率，我們需要考慮運(yùn)用多列索引。如果為firstname、lastname和age這三個(gè)列創(chuàng)建一個(gè)多列索引，MySQL只需一次檢索就能夠找出正確的結(jié)果！下面是創(chuàng)建這個(gè)多列索引的SQL命令：
ALTER TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age);
由于索引文件以B-樹(shù)格式保存，MySQL能夠立即轉(zhuǎn)到合適的firstname，然后再轉(zhuǎn)到合適的lastname，最后轉(zhuǎn)到合適的age。在沒(méi)有掃描數(shù)據(jù)文件任何一個(gè)記錄的情況下，MySQL就正確地找出了搜索的目標(biāo)記錄！
那么，如果在firstname、lastname、age這三個(gè)列上分別創(chuàng)建單列索引，效果是否和創(chuàng)建一個(gè)firstname、lastname、age的多列索引一樣呢？答案是否定的，兩者完全不同。當(dāng)我們執(zhí)行查詢的時(shí)候，MySQL只能使用一個(gè)索引。如果你有三個(gè)單列的索引，MySQL會(huì)試圖選擇一個(gè)限制最嚴(yán)格的索引。但是，即使是限制最嚴(yán)格的單列索引，它的限制能力也肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于firstname、lastname、age這三個(gè)列上的多列索引。
最左前綴
多列索引還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它通過(guò)稱為最左前綴（Leftmost Prefixing）的概念體現(xiàn)出來(lái)。繼續(xù)考慮前面的例子，現(xiàn)在我們有一個(gè)firstname、lastname、age列上的多列索引，我們稱這個(gè)索引為fname_lname_age。當(dāng)搜索條件是以下各種列的組合時(shí)，MySQL將使用fname_lname_age索引：
firstname，lastname，age
firstname，lastname
firstname
從另一方面理解，它相當(dāng)于我們創(chuàng)建了(firstname，lastname，age)、(firstname，lastname)以及(firstname)這些列組合上的索引。下面這些查詢都能夠使用這個(gè)fname_lname_age索引：
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND
age='17'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND
lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike'; The
following queries cannot use the index at all: SELECT peopleid FROM people WHERE
lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE age='17'; SELECT peopleid
FROM people WHERE lastname='Sullivan' AND age='17';
選擇索引列
在性能優(yōu)化過(guò)程中，選擇在哪些列上創(chuàng)建索引是最重要的步驟之一?？梢钥紤]使用索引的主要有兩種類型的列：在WHERE子句中出現(xiàn)的列，在join子句中出現(xiàn)的列。請(qǐng)看下面這個(gè)查詢：
SELECT age ## 不使用索引 FROM people WHERE firstname='Mike' ## 考慮使用索引 AND
lastname='Sullivan' ## 考慮使用索引
這個(gè)查詢與前面的查詢略有不同，但仍屬于簡(jiǎn)單查詢。由于age是在SELECT部分被引用，MySQL不會(huì)用它來(lái)限制列選擇操作。因此，對(duì)于這個(gè)查詢來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建age列的索引沒(méi)有什么必要。下面是一個(gè)更復(fù)雜的例子：
SELECT people.age, ##不使用索引 town.name ##不使用索引 FROM people LEFT JOIN town ON
people.townid=town.townid ##考慮使用索引 WHERE firstname='Mike' ##考慮使用索引 AND
lastname='Sullivan' ##考慮使用索引
與前面的例子一樣，由于firstname和lastname出現(xiàn)在WHERE子句中，因此這兩個(gè)列仍舊有創(chuàng)建索引的必要。除此之外，由于town表的townid列出現(xiàn)在join子句中，因此我們需要考慮創(chuàng)建該列的索引。
那么，我們是否可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為應(yīng)該索引WHERE子句和join子句中出現(xiàn)的每一個(gè)列呢？差不多如此，但并不完全。我們還必須考慮到對(duì)列進(jìn)行比較的操作符類型。MySQL只有對(duì)以下操作符才使用索引：<，<=，=，>，>=，BETWEEN，IN，以及某些時(shí)候的LIKE?？梢栽贚IKE操作中使用索引的情形是指另一個(gè)操作數(shù)不是以通配符（%或者_(dá)）開(kāi)頭的情形。例如，“SELECT peopleid FROM people WHERE firstname LIKE 'Mich%';”這個(gè)查詢將使用索引，但“SELECT peopleid FROM people WHERE firstname LIKE '%ike';”這個(gè)查詢不會(huì)使用索引。
分析索引效率
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了一些如何選擇索引列的知識(shí)，但還無(wú)法判斷哪一個(gè)最有效。MySQL提供了一個(gè)內(nèi)建的SQL命令幫助我們完成這個(gè)任務(wù)，這就是EXPLAIN命令。EXPLAIN命令的一般語(yǔ)法是：EXPLAIN。你可以在MySQL文檔找到有關(guān)該命令的更多說(shuō)明。下面是一個(gè)例子： 相關(guān)文章
EXPLAIN SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan'
AND age='17';
這個(gè)命令將返回下面這種分析結(jié)果：
table type possible_keys key key_len ref rows Extra
people ref fname_lname_age fname_lname_age 102 const,const,const 1 Where used
下面我們就來(lái)看看這個(gè)EXPLAIN分析結(jié)果的含義。
table：這是表的名字。
type：連接操作的類型。下面是MySQL文檔關(guān)于ref連接類型的說(shuō)明：
“對(duì)于每一種與另一個(gè)表中記錄的組合，MySQL將從當(dāng)前的表讀取所有帶有匹配索引值的記錄。如果連接操作只使用鍵的最左前綴，或者如果鍵不是UNIQUE或PRIMARY KEY類型（換句話說(shuō)，如果連接操作不能根據(jù)鍵值選擇出唯一行），則MySQL使用ref連接類型。如果連接操作所用的鍵只匹配少量的記錄，則ref是一種好的連接類型?！?
在本例中，由于索引不是UNIQUE類型，ref是我們能夠得到的最好連接類型。
如果EXPLAIN顯示連接類型是“ALL”，而且你并不想從表里面選擇出大多數(shù)記錄，那么MySQL的操作效率將非常低，因?yàn)樗獟呙枵麄€(gè)表。你可以加入更多的索引來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。預(yù)知更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)MySQL的手冊(cè)說(shuō)明。
possible_keys：
可能可以利用的索引的名字。這里的索引名字是創(chuàng)建索引時(shí)指定的索引昵稱；如果索引沒(méi)有昵稱，則默認(rèn)顯示的是索引中第一個(gè)列的名字（在本例中，它是“firstname”）。默認(rèn)索引名字的含義往往不是很明顯。
Key：
它顯示了MySQL實(shí)際使用的索引的名字。如果它為空（或NULL），則MySQL不使用索引。
key_len：
索引中被使用部分的長(zhǎng)度，以字節(jié)計(jì)。在本例中，key_len是102，其中firstname占50字節(jié)，lastname占50字節(jié)，age占2字節(jié)。如果MySQL只使用索引中的firstname部分，則key_len將是50。
ref：
它顯示的是列的名字（或單詞“const”），MySQL將根據(jù)這些列來(lái)選擇行。在本例中，MySQL根據(jù)三個(gè)常量選擇行。
rows：
MySQL所認(rèn)為的它在找到正確的結(jié)果之前必須掃描的記錄數(shù)。顯然，這里最理想的數(shù)字就是1。
Extra：
這里可能出現(xiàn)許多不同的選項(xiàng)，其中大多數(shù)將對(duì)查詢產(chǎn)生負(fù)面影響。在本例中，MySQL只是提醒我們它將用WHERE子句限制搜索結(jié)果集。
索引的缺點(diǎn)
到目前為止，我們討論的都是索引的優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，索引也是有缺點(diǎn)的。
首先，索引要占用磁盤空間。通常情況下，這個(gè)問(wèn)題不是很突出。但是，如果你創(chuàng)建每一種可能列組合的索引，索引文件體積的增長(zhǎng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)數(shù)據(jù)文件。如果你有一個(gè)很大的表，索引文件的大小可能達(dá)到操作系統(tǒng)允許的最大文件限制。
第二，對(duì)于需要寫入數(shù)據(jù)的操作，比如DELETE、UPDATE以及INSERT操作，索引會(huì)降低它們的速度。這是因?yàn)镸ySQL不僅要把改動(dòng)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)文件，而且它還要把這些改動(dòng)寫入索引文件。
【結(jié)束語(yǔ)】在大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，索引是提高速度的一個(gè)關(guān)鍵因素。不管表的結(jié)構(gòu)是多么簡(jiǎn)單，一次500000行的表掃描操作無(wú)論如何不會(huì)快。如果你的網(wǎng)站上也有這種大規(guī)模的表，那么你確實(shí)應(yīng)該花些時(shí)間去分析可以采用哪些索引，并考慮是否可以改寫查詢以優(yōu)化應(yīng)用。要了解更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)MySQL manual。另外注意，本文假定你所使用的MySQL是3.23版，部分查詢不能在3.22版MySQL上執(zhí)行。
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