MySQL索引15连问

　　前言
　　金三银四很快就要来啦，准备了索引的15连问，相信大家看完肯定会有帮助的。
　　1. 索引是什么？
　　索引是一种能提高数据库查询效率的数据结构。它可以比作一本字典的目录，可以帮你快速找到对应的记录。 索引一般存储在磁盘的文件中，它是占用物理空间的。 正所谓水能载舟，也能覆舟。适当的索引能提高查询效率，过多的索引会影响数据库表的插入和更新功能。 2. MySQL索引有哪些类型
　　数据结构维度 B+树索引：所有数据存储在叶子节点，复杂度为 O(logn) ，适合范围查询。哈希索引: 适合等值查询，检索效率高，一次到位。 全文索引： MyISAM 和InnoDB 中都支持使用全文索引，一般在文本类型char,text,varchar 类型上创建。R-Tree 索引: 用来对GIS 数据类型创建SPATIAL 索引
　　物理存储维度 聚集索引：聚集索引就是以主键创建的索引，在叶子节点存储的是表中的数据。（ Innodb 存储引擎）非聚集索引：非聚集索引就是以非主键创建的索引，在叶子节点存储的是主键和索引列。（ Innodb 存储引擎）
　　逻辑维度 主键索引：一种特殊的唯一索引，不允许有空值。 普通索引： MySQL中 基本索引类型，允许空值和重复值。联合索引：多个字段创建的索引，使用时遵循最左前缀原则。 唯一索引：索引列中的值必须是唯一的，但是允许为空值。 空间索引： MySQL5.7 之后支持空间索引，在空间索引这方面遵循OpenGIS 几何数据模型规则。3. 索引什么时候会失效？查询条件包含 or ，可能导致索引失效如果字段类型是字符串， where 时一定用引号括起来，否则索引失效like 通配符可能导致索引失效。联合索引，查询时的条件列不是联合索引中的第一个列，索引失效。 在索引列上使用 mysql 的内置函数，索引失效。 对索引列运算（如， +、-、*、/ ），索引失效。索引字段上使用 （！= 或者 < >，not in） 时，可能会导致索引失效。索引字段上使用 is null， is not null ，可能导致索引失效。左连接查询或者右连接查询查询关联的字段编码格式不一样，可能导致索引失效。 mysql 估计使用全表扫描要比使用索引快,则不使用索引。 4. 哪些场景不适合建立索引？数据量少的表，不适合加索引 更新比较频繁的也不适合加索引 区分度低的字段不适合加索引（如性别） where、group by、order by 等后面没有使用到的字段，不需要建立索引已经有冗余的索引的情况（比如已经有 a,b 的联合索引，不需要再单独建立a 索引）5. 为什么要用 B+树，为什么不用二叉树？
　　可以从几个维度去看这个问题，查询是否够快，效率是否稳定，存储数据多少， 以及查找磁盘次数，为什么不是二叉树，为什么不是平衡二叉树，为什么不是 B 树，而偏偏是 B+树呢？
　　为什么不是一般二叉树？
　　如果二叉树特殊化为一个链表，相当于全表扫描。平衡二叉树相比于二叉查找 树来说，查找效率更稳定，总体的查找速度也更快。
　　为什么不是平衡二叉树呢？
　　我们知道，在内存比在磁盘的数据，查询效率快得多。如果树这种数据结构作 为索引，那我们每查找一次数据就需要从磁盘中读取一个节点，也就是我们说 的一个磁盘块，但是平衡二叉树可是每个节点只存储一个键值和数据的，如果 是 B 树，可以存储更多的节点数据，树的高度也会降低，因此读取磁盘的次数 就降下来啦，查询效率就快啦。
　　那为什么不是 B 树而是 B+树呢？ B+树非叶子节点上是不存储数据的，仅存储键值，而 B 树节点中不仅存储 键值，也会存储数据。innodb 中页的默认大小是 16KB，如果不存储数据，那 么就会存储更多的键值，相应的树的阶数（节点的子节点树）就会更大，树就 会更矮更胖，如此一来我们查找数据进行磁盘的 IO 次数有会再次减少，数据查 询的效率也会更快。 B+树索引的所有数据均存储在叶子节点，而且数据是按照顺序排列的，链 表连着的。那么 B+树使得范围查找，排序查找，分组查找以及去重查找变得 异常简单。 6. 一次B+树索引树查找过程
　　假设有以下表结构，并且初始化了这几条数据  CREATE TABLE `employee` (   `id` int(11) NOT NULL,   `name` varchar(255) DEFAULT NULL,   `age` int(11) DEFAULT NULL,   `date` datetime DEFAULT NULL,   `sex` int(1) DEFAULT NULL,   PRIMARY KEY (`id`),   KEY `idx_age` (`age`) USING BTREE ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;  insert into employee values(100,＂小伦＂,43,＂2021-01-20＂,＂0＂); insert into employee values(200,＂俊杰＂,48,＂2021-01-21＂,＂0＂); insert into employee values(300,＂紫琪＂,36,＂2020-01-21＂,＂1＂); insert into employee values(400,＂立红＂,32,＂2020-01-21＂,＂0＂); insert into employee values(500,＂易迅＂,37,＂2020-01-21＂,＂1＂); insert into employee values(600,＂小军＂,49,＂2021-01-21＂,＂0＂); insert into employee values(700,＂小燕＂,28,＂2021-01-21＂,＂1＂);
　　执行这条查询SQL，需要执行几次的树搜索操作？可以画下对应的索引树结构图~ select * from Temployee where age=32;
　　其实这个，这个大家可以先画出 idx_age 普通索引的索引结构图，大概如下：
　　再画出 id 主键索引，我们先画出聚族索引结构图，如下：
　　这条 SQL 查询语句执行大概流程是这样的： 搜索 idx_age  索引树，将磁盘块1 加载到内存，由于32<43 ,搜索左路分支，到磁盘寻址磁盘块2 。将 磁盘块2 加载到内存中，由于32<36 ,搜索左路分支，到磁盘寻址磁盘块4 。将 磁盘块4 加载到内存中，在内存继续遍历，找到age=32 的记录，取得id = 400 .拿到 id=400 后，回到id主键索引树 。搜索 id主键索引树 ，将磁盘块1 加载到内存，因为300<400<500 ,所以在选择中间分支，到磁盘寻址磁盘块3 。虽然在 磁盘块3 ，找到了id=400，但是它不是叶子节点，所以会继续往下找。到磁盘寻址磁盘块8 。将 磁盘块8 加载内存，在内存遍历，找到id=400 的记录，拿到R4 这一行的数据，好的，大功告成。7. 什么是回表？如何减少回表？
　　当查询的数据在索引树中，找不到的时候，需要回到 主键索引树 中去获取，这个过程叫做 回表 。
　　比如在 第6 小节中，使用的查询SQL select * from Temployee where age=32;
　　需要查询所有列的数据， idx_age 普通索引不能满足，需要拿到主键id的值后，再回到id 主键索引查找获取，这个过程就是回表。8. 什么是覆盖索引？
　　如果我们查询SQL的 select *  修改为 select id, age 的话，其实是不需要回表的。因为id 和age 的值，都在idx_age 索引树的叶子节点上，这就涉及到覆盖索引的知识点了。
　　覆盖索引是  select  的数据列只用从索引中就能够取得，不必回表，换句话说，查询列要被所建的索引覆盖。 9. 聊聊索引的最左前缀原则
　　索引的最左前缀原则，可以是 联合索引的最左N个字段 。比如你建立一个组合索引 （a,b,c） ，其实可以相当于建了（a），（a,b）,(a,b,c) 三个索引，大大提高了索引复用能力。
　　当然，最左前缀也可以是 字符串索引的最左M个字符。 。比如，你的普通索引树是酱紫：
　　这个SQL:  select * from employee where name like ＂小%＂ order by age desc;  也是命中索引的。
　　10. 索引下推了解过吗？什么是索引下推
　　给你这个SQL： select * from employee where name like ＂小%＂ and age=28 and sex=＂0＂;
　　其中， name 和age 为联合索引（idx_name_age ）。
　　如果是 Mysql5.6之前 ，在 idx_name_age 索引树，找出所有名字第一个字是＂小＂ 的人，拿到它们的主键id ，然后回表找出数据行，再去对比年龄和性别等其他字段。如图：
　　有些朋友可能觉得奇怪， idx_name_age（name,age) 不是联合索引嘛？为什么选出包含＂小＂ 字后，不再顺便看下年龄age 再回表呢，不是更高效嘛？所以呀，MySQL 5.6 就引入了索引下推优化，可以在索引遍历过程中，对索引中包含的字段先做判断，直接过滤掉不满足条件的记录，减少回表次数。
　　因此，MySQL5.6版本之后，选出包含 ＂小＂ 字后，顺表过滤age=28
　　11. 大表如何添加索引
　　如果一张表数据量级是千万级别以上的，那么，如何给这张表添加索引？
　　我们需要知道一点， 给表添加索引的时候 ， 是会对表加锁的 。如果不谨慎操作，有可能出现生产事故的。可以参考以下方法： 先创建一张跟原表 A 数据结构相同的新表B 。在新表 B 添加需要加上的新索引。把原表 A 数据导到新表B rename 新表B 为原表的表名A ，原表A 换别的表名；12. 如何知道语句是否走索引查询？
　　explain 查看SQL的执行计划，这样就知道是否命中索引了。
　　当 explain 与SQL 一起使用时，MySQL将显示来自优化器的有关语句执行计划的信息。
　　一般来说，我们需要重点关注 type、rows、filtered、extra、key 。1.2.1 type
　　type表示 连接类型 ，查看索引执行情况的一个重要指标。以下性能从好到坏依次： system > const > eq_ref > ref > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL system：这种类型要求数据库表中只有一条数据，是 const 类型的一个特例，一般情况下是不会出现的。const：通过一次索引就能找到数据，一般用于主键或唯一索引作为条件，这类扫描效率极高，，速度非常快。 eq_ref：常用于主键或唯一索引扫描，一般指使用主键的关联查询 ref : 常用于非主键和唯一索引扫描。 ref_or_null：这种连接类型类似于 ref ，区别在于MySQL 会额外搜索包含NULL 值的行index_merge：使用了索引合并优化方法，查询使用了两个以上的索引。 unique_subquery：类似于 eq_ref ，条件用了in 子查询index_subquery：区别于 unique_subquery ，用于非唯一索引，可以返回重复值。range：常用于范围查询，比如：between ... and 或 In 等操作 index：全索引扫描 ALL：全表扫描 1.2.2 rows
　　该列表示MySQL估算要找到我们所需的记录，需要读取的行数。对于InnoDB表，此数字是估计值，并非一定是个准确值。 1.2.3 filtered
　　该列是一个百分比的值，表里符合条件的记录数的百分比。简单点说，这个字段表示存储引擎返回的数据在经过过滤后，剩下满足条件的记录数量的比例。 1.2.4 extra
　　该字段包含有关MySQL如何解析查询的其他信息，它一般会出现这几个值： Using filesort：表示按文件排序，一般是在指定的排序和索引排序不一致的情况才会出现。一般见于order by语句 Using index ：表示是否用了覆盖索引。 Using temporary: 表示是否使用了临时表,性能特别差，需要重点优化。一般多见于group by语句，或者union语句。 Using where : 表示使用了where条件过滤. Using index condition：MySQL5.6之后新增的索引下推。在存储引擎层进行数据过滤，而不是在服务层过滤，利用索引现有的数据减少回表的数据。 1.2.5 key
　　该列表示 实际用到的索引 。一般配合 possible_keys 列一起看。13.Hash 索引和 B+树区别是什么？你在设计索引是怎么抉择的？B+树可以进行范围查询，Hash 索引不能。 B+树支持联合索引的最左侧原则，Hash 索引不支持。 B+树支持 order by 排序，Hash 索引不支持。 Hash 索引在等值查询上比 B+树效率更高。（但是索引列的重复值很多的话，Hash冲突，效率降低）。 B+树使用 like 进行模糊查询的时候，like 后面（比如%开头）的话可以起到优化的作用，Hash 索引根本无法进行模糊查询。 14. 索引有哪些优缺点？
　　优点： 索引可以加快数据查询速度，减少查询时间 唯一索引可以保证数据库表中每一行的数据的唯一性
　　缺点： 创建索引和维护索引要耗费时间 索引需要占物理空间，除了数据表占用数据空间之外，每一个索引还要占用一定的物理空间 以表中的数据进行增、删、改的时候，索引也要动态的维护。 15. 聚簇索引与非聚簇索引的区别
　　聚簇索引并不是一种单独的索引类型，而是一种 数据存储方式 。它表示索引结构和数据一起存放的索引。非聚集索引是 索引结构和数据分开存放的索引 。
　　接下来，我们分不同存存储引擎去聊哈~
　　在 MySQL 的InnoDB 存储引擎中， 聚簇索引与非聚簇索引最大的区别，在于叶节点是否存放一整行记录。聚簇索引叶子节点存储了一整行记录，而非聚簇索引叶子节点存储的是主键信息，因此，一般非聚簇索引还需要回表查询。一个表中只能拥有一个聚集索引（因为一般聚簇索引就是 主键索引 ），而非聚集索引一个表则可以存在多个。一般来说，相对于非聚簇索引，聚簇索引查询效率更高，因为不用回表。
　　而在 MyISM 存储引擎中，它的主键索引，普通索引都是非聚簇索引，因为数据和索引是分开的，叶子节点都使用一个地址指向真正的表数据。
　　来源:捡田螺的小男孩