索引设计有哪些原则？如何避免索引失效？

索引设计10个原则

在数据库设计中，索引设计的10大原则是：

1. 选择合适的字段 ：

CREATEINDEX idx_username ONusers(username);
CREATEINDEX idx_email ONusers(email);


2. 唯一性索引 ：

CREATEUNIQUEINDEX idx_unique_email ONusers(email);


3. 覆盖索引 ：

CREATEINDEX idx_user_order ON orders(user_id, order_date, status, total_amount);


4. 多列组合索引 ：

CREATEINDEX idx_user_status ON orders(user_id, status);


5. 选择性高的字段 ：

CREATEINDEX idx_status ON orders(status);


6. 避免冗余索引 ：

7. 避免过多的索引 ：

8. 避免使用函数操作 ：

-- 错误用法
SELECT * FROM orders WHEREYEAR(create_date) = 2023;
-- 正确用法
SELECT * FROM orders WHERE create_date >= '2023-01-01'AND create_date < '2024-01-01';

9. 避免隐式类型转换 ：

-- 错误用法
SELECT * FROMusersWHERE user_id = '123';
-- 正确用法
SELECT * FROMusersWHERE user_id = 123;

10. 避免模糊匹配 ：

- 原则：在`LIKE`查询中，如果模式以通配符开头，索引将失效，应避免这种情况。
- 示例：避免使用`LIKE '%abc'`，而使用`LIKE 'abc%'`。


-- 错误用法
SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'%@gmail.com';
-- 正确用法
SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'user%@gmail.com';

通过遵循这些原则，可以设计出高效且稳定的索引，提高数据库查询性能并确保数据操作的效率。

避免索引失效常见策略

避免索引失效是确保数据库查询性能的关键。以下是一些常见策略，可以帮助避免索引失效：

1. 保持统计信息更新 ：数据库管理系统依赖统计信息来决定是否使用索引。确保统计信息是最新的可以防止索引失效。可以定期运行统计信息更新命令，例如在MySQL中使用 ANALYZE TABLE 。

2. 避免函数操作 ：在查询条件中使用函数会导致索引失效。例如， WHERE YEAR(create_date) = 2023 无法使用 create_date 上的索引。可以改为 WHERE create_date >= '2023-01-01' AND create_date < '2024-01-01' 。

3. 防止隐式类型转换 ：在查询条件中使用不同类型的数据会导致索引失效。例如，在字符串字段上使用数值进行查询。确保查询条件中的数据类型与索引字段的数据类型一致。

4. 避免模糊匹配 ：在 LIKE 查询中，如果模式以通配符开头，索引将失效。例如， LIKE '%abc' 无法使用索引，但 LIKE 'abc%' 可以使用索引。

5. 合理使用范围查询 ：范围查询（如 BETWEEN , < , > , >= , <= ）在组合索引中应放在非前导字段之后。否则，范围查询会限制索引的使用效果。例如，如果有组合索引 (user_id, order_date) ，查询 WHERE user_id = ? AND order_date > ? 可以使用索引，但 WHERE order_date > ? AND user_id = ? 则不能充分利用索引。

6. 确保查询条件包含索引的前导部分 ：对于组合索引，查询条件中必须包含索引的前导部分，否则索引不会被使用。例如，如果有组合索引 (user_id, order_date) ，查询 WHERE order_date = ? 将不会使用该索引。

7. 避免过度索引 ：虽然索引可以提高查询性能，但过多的索引会导致插入、更新和删除操作的性能下降。应平衡查询性能和数据修改操作的性能，避免创建不必要的索引。

8. 避免查询条件中使用`OR` ：如果在查询条件中使用 OR ，可能会导致索引失效。可以将 OR 条件拆分为多个单独的查询，然后使用 UNION 合并结果。例如，将 SELECT * FROM orders WHERE user_id = ? OR status = ? 改为 SELECT * FROM orders WHERE user_id = ? UNION SELECT * FROM orders WHERE status = ? 。

避免索引失效示例说明

假设有一个包含用户数据的表 users ，其结构如下：

CREATETABLEusers (
user_id INT PRIMARY KEY,
username VARCHAR(50),
email VARCHAR(100),
create_date DATE,
statusVARCHAR(20)
);


1. 避免函数操作 ：

错误用法：

SELECT * FROMusersWHEREYEAR(create_date) = 2023;


正确用法：

SELECT * FROMusersWHERE create_date >= '2023-01-01'AND create_date < '2024-01-01';


2. 防止隐式类型转换 ：

错误用法：

SELECT * FROMusersWHERE user_id = '123';


正确用法：

SELECT * FROMusersWHERE user_id = 123;


3. 避免模糊匹配 ：

错误用法：

SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'%@gmail.com';


正确用法：

SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'user%@gmail.com';


4. 合理使用范围查询 ：

假设有组合索引 (status, create_date) ：

错误用法：

SELECT * FROMusersWHERE create_date > '2023-01-01'ANDstatus = 'active';


正确用法：

SELECT * FROMusersWHEREstatus = 'active'AND create_date > '2023-01-01';


5. 确保查询条件包含索引的前导部分

对于组合索引，查询条件中必须包含索引的前导部分，否则索引不会被使用。

示例：

假设我们有一个组合索引 (user_id, order_date) 。

错误用法：

SELECT * FROM orders WHERE order_date = '2023-01-01';


在这种情况下，虽然查询中包含了 order_date ，但因为没有包含组合索引的前导部分 user_id ，所以该索引不会被使用。

正确用法：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123AND order_date = '2023-01-01';


这里包含了前导部分 user_id ，因此组合索引可以被有效使用。

6. 避免过度索引

尽管索引可以显著提高查询性能，但过多的索引会增加插入、更新和删除操作的成本。因此，索引应尽量设计得精简和有效。

示例：

假设我们有一个订单表 orders ，包含以下字段：

如果我们创建了以下索引：

CREATEINDEX idx_user_id ON orders(user_id);
CREATEINDEX idx_product_id ON orders(product_id);
CREATEINDEX idx_order_date ON orders(order_date);
CREATEINDEX idx_status ON orders(status);


虽然这些索引可以提高某些查询的性能，但对于插入、更新和删除操作来说，会有很大的性能开销。我们可以通过合并索引来减少这种开销，例如：

CREATEINDEX idx_user_product ON orders(user_id, product_id);
CREATEINDEX idx_order_status ON orders(order_date, status);


这样，我们减少了冗余索引的数量，同时依然能够提高查询性能。

7. 避免查询条件中使用 `OR`

在查询条件中使用 OR 可能会导致索引失效，因为数据库可能需要扫描多个索引或进行全表扫描。可以将 OR 条件拆分为多个单独的查询，然后使用 UNION 合并结果。

示例：

错误用法：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123ORstatus = 'shipped';


正确用法：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123
UNION
SELECT * FROM orders WHEREstatus = 'shipped';


通过拆分查询，可以更好地利用索引，避免索引失效。

8. 避免查询条件中使用非索引字段

在查询条件中使用非索引字段会导致索引失效，因为数据库需要进行全表扫描以找到匹配的记录。

示例：

假设我们有一个索引 (user_id, order_date) 。

错误用法：

SELECT * FROM orders WHERE product_id = 456AND order_date = '2023-01-01';


因为 product_id 没有索引，这个查询会导致全表扫描。

正确用法：

SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123AND order_date = '2023-01-01';


通过使用索引字段 user_id 和 order_date ，可以有效利用索引，提高查询性能。

总结

通过遵循这些策略，可以有效避免索引失效，从而提高数据库查询性能。以下是一个总结列表：

1. 保持统计信息更新

2. 避免函数操作

3. 防止隐式类型转换

4. 避免模糊匹配

5. 确保查询条件包含索引的前导部分

6. 避免过度索引

7. 避免查询条件中使用 OR

8. 避免查询条件中使用非索引字段

通过实践这些策略，可以确保索引在查询中有效使用，从而显著提高数据库的性能和响应速度。