數(shù)據(jù)庫中90%程序員面試會遇到的索引優(yōu)化問題有哪些

這篇文章主要介紹數(shù)據(jù)庫中90%程序員面試會遇到的索引優(yōu)化問題有哪些，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

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關(guān)于索引，分為以下幾點來講解（技術(shù)文）：

• 索引的概述(什么是索引,索引的優(yōu)缺點)

• 索引的基本使用（創(chuàng)建索引）

• 索引的基本原理（面試重點）

• 索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（B樹，hash）

• 創(chuàng)建索引的原則（重中之重，面試必問！敬請收藏！）

• 百萬級別或以上的數(shù)據(jù)如何刪除

一、索引的概述

1）什么是索引？

索引是一種特殊的文件(InnoDB數(shù)據(jù)表上的索引是表空間的一個組成部分)，它們包含著對數(shù)據(jù)表里所有記錄的引用指針。更通俗的說，索引就相當(dāng)于目錄。當(dāng)你在用新華字典時，幫你把目錄撕掉了，你查詢某個字開頭的成語只能從第一頁翻到第一千頁。累！把目錄還給你，則能快速定位！

2）索引的優(yōu)缺點：

可以大大加快數(shù)據(jù)的檢索速度，這也是創(chuàng)建索引的最主要的原因。，且通過使用索引，可以在查詢的過程中，使用優(yōu)化隱藏器，提高系統(tǒng)的性能。但是，索引也是有缺點的：索引需要額外的維護(hù)成本；因為索引文件是單獨存在的文件,對數(shù)據(jù)的增加,修改,刪除,都會產(chǎn)生額外的對索引文件的操作,這些操作需要消耗額外的IO,會降低增/改/刪的執(zhí)行效率。

二、索引的基本使用（真技術(shù)文）

1）創(chuàng)建索引：（三種方式）

第一種方式：

第二種方式：使用ALTER TABLE命令去增加索引：

ALTER TABLE用來創(chuàng)建普通索引、UNIQUE索引或PRIMARY KEY索引。

其中table_name是要增加索引的表名，column_list指出對哪些列進(jìn)行索引，多列時各列之間用逗號分隔。

索引名index_name可自己命名，缺省時，MySQL將根據(jù)第一個索引列賦一個名稱。另外，ALTER TABLE允許在單個語句中更改多個表，因此可以在同時創(chuàng)建多個索引。

第三種方式：使用CREATE INDEX命令創(chuàng)建

CREATE INDEX可對表增加普通索引或UNIQUE索引。（但是，不能創(chuàng)建PRIMARY KEY索引）

三、索引的基本原理（不想像別的文章那樣一大堆篇幅廢話）

索引用來快速地尋找那些具有特定值的記錄。如果沒有索引，一般來說執(zhí)行查詢時遍歷整張表。

索引的原理很簡單，就是把無序的數(shù)據(jù)變成有序的查詢

      1、把創(chuàng)建了索引的列的內(nèi)容進(jìn)行排序

      2、對排序結(jié)果生成倒排表

      3、在倒排表內(nèi)容上拼上數(shù)據(jù)地址鏈

      4、在查詢的時候，先拿到倒排表內(nèi)容，再取出數(shù)據(jù)地址鏈，從而拿到具體數(shù)據(jù)

四、索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（b樹，hash）

1）B樹索引

mysql通過存儲引擎取數(shù)據(jù)，基本上90%的人用的就是InnoDB了，按照實現(xiàn)方式分，InnoDB的索引類型目前只有兩種：BTREE（B樹）索引和HASH索引。B樹索引是Mysql數(shù)據(jù)庫中使用最頻繁的索引類型，基本所有存儲引擎都支持BTree索引。通常我們說的索引不出意外指的就是（B樹）索引（實際是用B+樹實現(xiàn)的，因為在查看表索引時，mysql一律打印BTREE，所以簡稱為B樹索引）

查詢方式：

主鍵索引區(qū):PI(關(guān)聯(lián)保存的時數(shù)據(jù)的地址)按主鍵查詢,

普通索引區(qū):si(關(guān)聯(lián)的id的地址,然后再到達(dá)上面的地址)。所以按主鍵查詢,速度最快

B+tree性質(zhì)：

1.）n棵子tree的節(jié)點包含n個關(guān)鍵字，不用來保存數(shù)據(jù)而是保存數(shù)據(jù)的索引。

2.）所有的葉子結(jié)點中包含了全部關(guān)鍵字的信息，及指向含這些關(guān)鍵字記錄的指針，且葉子結(jié)點本身依關(guān)鍵字的大小自小而大順序鏈接。

3.）所有的非終端結(jié)點可以看成是索引部分，結(jié)點中僅含其子樹中的最大（或最小）關(guān)鍵字。

4.）B+ 樹中，數(shù)據(jù)對象的插入和刪除僅在葉節(jié)點上進(jìn)行。

5.）B+樹有2個頭指針，一個是樹的根節(jié)點，一個是最小關(guān)鍵碼的葉節(jié)點。

2）哈希索引（好技術(shù)文）

簡要說下，類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中簡單實現(xiàn)的HASH表（散列表）一樣，當(dāng)我們在mysql中用哈希索引時，主要就是通過Hash算法（常見的Hash算法有直接定址法、平方取中法、折疊法、除數(shù)取余法、隨機(jī)數(shù)法），將數(shù)據(jù)庫字段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成定長的Hash值，與這條數(shù)據(jù)的行指針一并存入Hash表的對應(yīng)位置；如果發(fā)生Hash碰撞（兩個不同關(guān)鍵字的Hash值相同），則在對應(yīng)Hash鍵下以鏈表形式存儲。當(dāng)然這只是簡略模擬圖。

ps：關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有興趣深入的朋友可以關(guān)注我后查看【數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】專題，這里不做詳細(xì)講解。

五、創(chuàng)建索引的原則（重中之重）

索引雖好，但也不是無限制的使用，最好符合一下幾個原則

1） 最左前綴匹配原則，組合索引非常重要的原則，mysql會一直向右匹配直到遇到范圍查詢(>、<、between、like)就停止匹配，比如a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4 如果建立(a,b,c,d)順序的索引，d是用不到索引的，如果建立(a,b,d,c)的索引則都可以用到，a,b,d的順序可以任意調(diào)整。

2）較頻繁作為查詢條件的字段才去創(chuàng)建索引

3）更新頻繁字段不適合創(chuàng)建索引

4）若是不能有效區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的列不適合做索引列(如性別，男女未知，最多也就三種，區(qū)分度實在太低)

5）盡量的擴(kuò)展索引，不要新建索引。比如表中已經(jīng)有a的索引，現(xiàn)在要加(a,b)的索引，那么只需要修改原來的索引即可。

6）定義有外鍵的數(shù)據(jù)列一定要建立索引。

7）對于那些查詢中很少涉及的列，重復(fù)值比較多的列不要建立索引。

8）對于定義為text、image和bit的數(shù)據(jù)類型的列不要建立索引。

百萬級別或以上的數(shù)據(jù)如何刪除（真好技術(shù)文）

關(guān)于索引：由于索引需要額外的維護(hù)成本，因為索引文件是單獨存在的文件,所以當(dāng)我們對數(shù)據(jù)的增加,修改,刪除,都會產(chǎn)生額外的對索引文件的操作,這些操作需要消耗額外的IO,會降低增/改/刪的執(zhí)行效率。所以，在我們刪除數(shù)據(jù)庫百萬級別數(shù)據(jù)的時候，查詢MySQL官方手冊得知刪除數(shù)據(jù)的速度和創(chuàng)建的索引數(shù)量是成正比的。

• 所以我們想要刪除百萬數(shù)據(jù)的時候可以先刪除索引（此時大概耗時三分多鐘）

• 然后刪除其中無用數(shù)據(jù)（此過程需要不到兩分鐘）

• 刪除完成后重新創(chuàng)建索引(此時數(shù)據(jù)較少了)創(chuàng)建索引也非?？?，約十分鐘左右。

• 與之前的直接刪除絕對是要快速很多，更別說萬一刪除中斷,一切刪除會回滾。那更是坑了。

常用的數(shù)據(jù)庫索引優(yōu)化語句

使用如下的表tb_test作為示例進(jìn)行說明：

create table tb_test
(
id int not null,
age int not null, 
name varchar(30) not null,
addr varchar(50) not null
);
create unique index idx1_tb_test on tb_test(id);
create index idx2_tb_test on tb_test(name);
create index idx3_tb_test on tb_test(addr);

索引優(yōu)化建議

1.對索引列進(jìn)行計算

例如，我們想要將表tb_test中id大于100的數(shù)據(jù)記錄中的age和name查找出來。

正確的SQL語句是：

select age,name from tb_test where id > 1*100;

不建議采用的SQL語句是：

select age,name from tb_test where id/100 > 1;

2.對索引列進(jìn)行拼接

例如，我們想要將表tb_test中name為“zhou”、addr為“CQ”的記錄中的id和age查找出來。

正確的SQL語句是：

select id,age from tb_test where name='zhou' and addr='CQ';

不建議采用的SQL語句是：

select id,age from tb_test where concat(name,' ‘,addr) = ‘zhou CQ';

3.在索引列上is null或is not null的使用

例如，我們想要將表tb_test中id大于等于“0”的記錄中的age查找出來。

正確的SQL語句是：

select age from tb_test where id >= 0;

不建議采用的SQL語句是：

select age from tb_test where id is not null;

4.在索引列上or的使用

例如，我們想要將表tb_test中id等于101或102的記錄中的age和name查找出來。

正確的SQL語句(使用union)是：

select age,name from tb_test where id = 101 union select age,name from tb_test where id = 102;

不建議采用的SQL語句(使用or)是：

select age,name from tb_test where id = 101 or id = 102;

5.盡可能避免索引列在like的首字符使用通配符

例如，我們想要將表tb_test中name匹配“zho”的記錄中的id和age查找出來。

正確的SQL語句是：

select id,age from tb_test where name like ‘zho%';

不建議采用的SQL語句是：

select id,age from tb_test where name like ‘%ho%';

6.復(fù)合索引的使用

如果我們建立的索引是復(fù)合索引，那么必須使用到該索引中的第一個字段作為條件時才能保證系統(tǒng)使用該索引。

例如，我們在表tb_test上新建了如下索引：

create index idx4_tb_test on tb_test(id,name,addr);

以上索引idx4_tb_test相當(dāng)于建立了index(id)、index(id,name)、index(id,name,addr) 這3個索引。在SQL語句的where條件中單獨使用name或addr時不會使用到該索引，必須使用id時才會使用到該索引。

在我們編寫的SQL語句中，不正確地使用索引列可能會導(dǎo)致索引不被使用，而進(jìn)行全表掃描，極大地降低了數(shù)據(jù)庫的性能。因此，學(xué)習(xí)正確的索引的使用方法實在是很有必要的。

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當(dāng)前文章：數(shù)據(jù)庫中90%程序員面試會遇到的索引優(yōu)化問題有哪些
文章起源：http://bm7419.com/article26/phddjg.html

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