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MySQL索引

    本文介紹了資料庫索引，及其優、缺點。針對MySQL索引的特點、應用進行了詳細的描述。分析了如何避免MySQL無法使用，如何使用EXPLAIN分析查詢語句，如何最佳化MySQL索引的應用。本文摘自《MySQL 5權威指南》(3rd)的8.9節。(2007.07.05最後更新)

    索引是一種特殊的檔案(InnoDB資料表上的索引是資料表空間的一個組成部分)，它們包含著對資料表裡所有記錄的引用指標。
    註：[1]索引不是萬能的！索引可以加快資料檢索操作，但會使資料修改操作變慢。每修改資料記錄，索引就必須重新整理一次。為了在某種程式上彌補這一缺陷，許多SQL命令都有一個DELAY_KEY_WRITE項。這個選項的作用是暫時制止MySQL在該命令每插入一條新記錄和每修改一條現有之後立刻對索引進行重新整理，對索引的重新整理將等到全部記錄插入/修改完畢之後再進行。在需要把許多新記錄插入某個資料表的場合，DELAY_KEY_WRITE選項的作用將非常明顯。[2]另外，索引還會在硬碟上佔用相當大的空間。因此應該只為最經常查詢和最經常排序的資料列建立索引。注意，如果某個資料列包含許多重複的內容，為它建立索引就沒有太大的實際效果。
    從理論上講，完全可以為資料表裡的每個欄位分別建一個索引，但MySQL把同一個資料表裡的索引總數限制為16個。
    1. InnoDB資料表的索引
    與MyISAM資料表相比，索引對InnoDB資料的重要性要大得多。在InnoDB資料表上，索引對InnoDB資料表的重要性要在得多。在InnoDB資料表上，索引不僅會在搜尋資料記錄時發揮作用，還是資料行級鎖定機制的苊、基礎。"資料行級鎖定"的意思是指在事務操作的執行過程中鎖定正在被處理的個別記錄，不讓其他使用者進行訪問。這種鎖定將影響到(但不限於)SELECT...LOCK IN SHARE MODE、SELECT...FOR UPDATE命令以及INSERT、UPDATE和DELETE命令。
    出於效率方面的考慮，InnoDB資料表的資料行級鎖定實際發生在它們的索引上，而不是資料表自身上。顯然，資料行級鎖定機制只有在有關的資料表有一個合適的索引可供鎖定的時候才能發揮效力。
    2. 限制
    如果WEHERE子句的查詢條件裡有不等號(WHERE coloum != ...)，MySQL將無法使用索引。
    類似地，如果WHERE子句的查詢條件裡使用了函數(WHERE DAY(column) = ...)，MySQL也將無法使用索引。
    在JOIN操作中(需要從多個資料表提取資料時)，MySQL只有在主鍵和外鍵的資料類型相同時才能使用索引。
    如果WHERE子句的查詢條件裡使用比較操作符LIKE和REGEXP，MySQL只有在搜尋模板的第一個字元不是萬用字元的情況下才能使用索引。比如說，如果查詢條件是LIKE 'abc%'，MySQL將使用索引；如果查詢條件是LIKE '%abc'，MySQL將不使用索引。
    在ORDER BY操作中，MySQL只有在排序條件不是一個查詢條件運算式的情況下才使用索引。(雖然如此，在涉及多個資料表查詢裡，即使有索引可用，那些索引在加快ORDER BY方面也沒什麼作用)
    如果某個資料列裡包含許多重複的值，就算為它建立了索引也不會有很好的效果。比如說，如果某個資料列裡包含的淨是些諸如"0/1"或"Y/N"等值，就沒有必要為它建立一個索引。
    
    普通索引、唯一索引和主索引
    1. 普通索引
    普通索引(由關鍵字KEY或INDEX定義的索引)的唯一任務是加快對資料的訪問速度。因此，應該只為那些最經常出現在查詢條件(WHERE column = ...)或排序條件(ORDER BY column)中的資料列建立索引。只要有可能，就應該選擇一個資料最整齊、最緊湊的資料列(如一個整數類型的資料列)來建立索引。
    2. 唯一索引
    普通索引允許被索引的資料列包含重複的值。比如說，因為人有可能同名，所以同一個姓名在同一個"員工設定檔"資料表裡可能出現兩次或更多次。
    如果能確定某個資料列將只包含彼此各不相同的值，在為這個資料列建立索引的時候就應該用關鍵字UNIQUE把它定義為一個唯一索引。這麼做的好處：一是簡化了MySQL對這個索引的管理工作，這個索引也因此而變得更有效率；二是MySQL會在有新記錄插入資料表時，自動檢查新記錄的這個欄位的值是否已經在某個記錄的這個欄位裡出現過了；如果是，MySQL將拒絕插入那條新記錄。也就是說，唯一索引可以保證資料記錄的唯一性。事實上，在許多場合，人們建立唯一索引的目的往往不是為了提高訪問速度，而只是為了避免資料出現重複。
    3. 主索引
    在前面已經反覆多次強調過：必須為主鍵欄位建立一個索引，這個索引就是所謂的"主索引"。主索引與唯一索引的唯一區別是：前者在定義時使用的關鍵字是PRIMARY而不是UNIQUE。
    4. 外鍵索引
    如果為某個外鍵欄位定義了一個外鍵約束條件，MySQL就會定義一個內部索引來協助自己以最有效率的方式去管理和使用外鍵約束條件。
    5. 複合索引
    索引可以覆蓋多個資料列，如像INDEX(columnA, columnB)索引。這種索引的特點是MySQL可以有選擇地使用一個這樣的索引。如果查詢操作只需要用到columnA資料列上的一個索引，就可以使用複合索引INDEX(columnA, columnB)。不過，這種用法僅適用於在複合索引中排列在前的資料列組合。比如說，INDEX(A, B, C)可以當做A或(A, B)的索引來使用，但不能當做B、C或(B, C)的索引來使用。
    6. 索引的長度
    在為CHAR和VARCHAR類型的資料列定義索引時，可以把索引的長度限制為一個給定的字元個數(這個數字必須小於這個欄位所允許的最大字元個數)。這麼做的好處是可以產生一個尺寸比較小、檢索速度卻比較快的索引檔案。在絕大多數應用裡，資料庫中的字串資料大都以各種各樣的名字為主，把索引的長度設定為10~15個字元已經足以把搜尋範圍縮小到很少的幾條資料記錄了。
    在為BLOB和TEXT類型的資料列建立索引時，必須對索引的長度做出限制；MySQL所允許的最大索引長度是255個字元。

    全文索引
    文字欄位上的普通索引只能加快對出現在欄位內容最前面的字串(也就是欄位內容開頭的字元)進行檢索操作。如果欄位裡存放的是由幾個、甚至是多個單詞構成的較大段文字，普通索引就沒什麼作用了。這種檢索往往以LIKE %word%的形式出現，這對MySQL來說很複雜，如果需要處理的資料量很大，回應時間就會很長。
    這類場合正是全文索引(full-text index)可以大顯身手的地方。在產生這種類型的索引時，MySQL將把在文本中出現的所有單詞建立為一份清單，查詢操作將根據這份清單去檢索有關的資料記錄。全文索引即可以隨資料表一同建立，也可以等日後有必要時再使用下面這條命令添加：
        ALTER TABLE tablename ADD FULLTEXT(column1, column2)
    有了全文索引，就可以用SELECT查詢命令去檢索那些包含著一個或多個給定單詞的資料記錄了。下面是這類查詢命令的基本文法：
        SELECT * FROM tablename
        WHERE MATCH(column1, column2) AGAINST('word1', 'word2', 'word3')
    上面這條命令將把column1和column2欄位裡有word1、word2和word3的資料記錄全部查詢出來。
    註解：InnoDB資料表不支援全文索引。

    查詢和索引的最佳化
    只有當資料庫裡已經有了足夠多的測試資料時，它的效能測試結果才有實際參考價值。如果在測試資料庫裡只有幾百條資料記錄，它們往往在執行完第一條查詢命令之後就被全部載入到記憶體裡，這將使後續的查詢命令都執行得非常快--不管有沒有使用索引。只有當資料庫裡的記錄超過了1000條、資料總量也超過了MySQL伺服器上的記憶體總量時，資料庫的效能測試結果才有意義。
    在不確定應該在哪些資料列上建立索引的時候，人們從EXPLAIN SELECT命令那裡往往可以獲得一些協助。這其實只是簡單地給一條普通的SELECT命令加一個EXPLAIN關鍵字作為首碼而已。有了這個關鍵字，MySQL將不是去執行那條SELECT命令，而是去對它進行分析。MySQL將以表格的形式把查詢的執行過程和用到的索引(如果有的話)等資訊列出來。
    在EXPLAIN命令的輸出結果裡，第1列是從資料庫讀取的資料表的名字，它們按被讀取的先後順序排列。type列指定了本資料表與其它資料表之間的關聯關係(JOIN)。在各種類型的關聯關係當中，效率最高的是system，然後依次是const、eq_ref、ref、range、index和All(All的意思是：對應於上一級資料表裡的每一條記錄，這個資料表裡的所有記錄都必須被讀取一遍--這種情況往往可以用一索引來避免)。
    possible_keys資料列給出了MySQL在搜尋資料記錄時可選用的各個索引。key資料列是MySQL實際選用的索引，這個索引按位元組計算的長度在key_len資料列裡給出。比如說，對於一個INTEGER資料列的索引，這個位元組長度將是4。如果用到了複合索引，在key_len資料列裡還可以看到MySQL具體使用了它的哪些部分。作為一般規律，key_len資料列裡的值越小越好(意思是更快)。
    ref資料列給出了關聯關係中另一個資料表裡的資料列的名字。row資料列是MySQL在執行這個查詢時預計會從這個資料表裡讀出的資料行的個數。row資料列裡的所有數位乘積可以讓我們大致瞭解這個查詢需要處理多少組合。
    最後，extra資料列提供了與JOIN操作有關的更多資訊，比如說，如果MySQL在執行這個查詢時必須建立一個臨時資料表，就會在extra列看到using temporary字樣。