索引設計有哪些原則？如何避免索引失效？

索引設計10個原則

在資料庫設計中，索引設計的10大原則是：

1. 選擇合適的欄位 ：

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


2. 唯一性索引 ：

CREATEUNIQUEINDEX idx_unique_email ONusers(email);


3. 覆蓋索引 ：

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


4. 多列組合索引 ：

CREATEINDEX idx_user_status ON orders(user_id, status);


5. 選擇性高的欄位 ：

CREATEINDEX idx_status ON orders(status);


6. 避免冗余索引 ：

7. 避免過多的索引 ：

8. 避免使用函式操作 ：

-- 錯誤用法
SELECT * FROM orders WHEREYEAR(create_date) = 2023;
-- 正確用法
SELECT * FROM orders WHERE create_date >= '2023-01-01'AND create_date < '2024-01-01';

9. 避免隱式型別轉換 ：

-- 錯誤用法
SELECT * FROMusersWHERE user_id = '123';
-- 正確用法
SELECT * FROMusersWHERE user_id = 123;

10. 避免模糊匹配 ：

- 原則：在`LIKE`查詢中，如果模式以通配符開頭，索引將失效，應避免這種情況。
- 範例：避免使用`LIKE '%abc'`，而使用`LIKE 'abc%'`。


-- 錯誤用法
SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'%@gmail.com';
-- 正確用法
SELECT * FROMusersWHERE email LIKE'user%@gmail.com';

透過遵循這些原則，可以設計出高效且穩定的索引，提高資料庫查詢效能並確保數據操作的效率。

避免索引失效常見策略

避免索引失效是確保資料庫查詢效能的關鍵。以下是一些常見策略，可以幫助避免索引失效：

1. 保持統計資訊更新 ：資料庫管理系統依賴統計資訊來決定是否使用索引。確保統計資訊是最新的可以防止索引失效。可以定期執行統計資訊更新命令，例如在MySQL中使用 ANALYZE TABLE 。

2. 避免函式操作 ：在查詢條件中使用函式會導致索引失效。例如， WHERE YEAR(create_date) = 2023 無法使用 create_date 上的索引。可以改為 WHERE create_date >= '2023-01-01' AND create_date < '2024-01-01' 。

3. 防止隱式型別轉換 ：在查詢條件中使用不同型別的數據會導致索引失效。例如，在字串欄位上使用數值進行查詢。確保查詢條件中的數據型別與索引欄位的數據型別一致。

4. 避免模糊匹配 ：在 LIKE 查詢中，如果模式以通配符開頭，索引將失效。例如， LIKE '%abc' 無法使用索引，但 LIKE 'abc%' 可以使用索引。

5. 合理使用範圍查詢 ：範圍查詢（如 BETWEEN , < , > , >= , <= ）在組合索引中應放在非前導欄位之後。否則，範圍查詢會限制索引的使用效果。例如，如果有組合索引 (user_id, order_date) ，查詢 WHERE user_id = ? AND order_date > ? 可以使用索引，但 WHERE order_date > ? AND user_id = ? 則不能充分利用索引。

6. 確保查詢條件包含索引的前導部份 ：對於組合索引，查詢條件中必須包含索引的前導部份，否則索引不會被使用。例如，如果有組合索引 (user_id, order_date) ，查詢 WHERE order_date = ? 將不會使用該索引。

7. 避免過度索引 ：雖然索引可以提高查詢效能，但過多的索引會導致插入、更新和刪除操作的效能下降。應平衡查詢效能和數據修改操作的效能，避免建立不必要的索引。

8. 避免查詢條件中使用`OR` ：如果在查詢條件中使用 OR ，可能會導致索引失效。可以將 OR 條件拆分為多個單獨的查詢，然後使用 UNION 合並結果。例如，將 SELECT * FROM orders WHERE user_id = ? OR status = ? 改為 SELECT * FROM orders WHERE user_id = ? UNION SELECT * FROM orders WHERE status = ? 。

避免索引失效範例說明

假設有一個包含使用者數據的表 users ，其結構如下：

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


1. 避免函式操作 ：

錯誤用法：

SELECT * FROMusersWHEREYEAR(create_date) = 2023;


正確用法：

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


2. 防止隱式型別轉換 ：

錯誤用法：

SELECT * FROMusersWHERE user_id = '123';


正確用法：

SELECT * FROMusersWHERE user_id = 123;


3. 避免模糊匹配 ：

錯誤用法：

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


正確用法：

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


4. 合理使用範圍查詢 ：

假設有組合索引 (status, create_date) ：

錯誤用法：

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


正確用法：

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


5. 確保查詢條件包含索引的前導部份

對於組合索引，查詢條件中必須包含索引的前導部份，否則索引不會被使用。

範例：

假設我們有一個組合索引 (user_id, order_date) 。

錯誤用法：

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


在這種情況下，雖然查詢中包含了 order_date ，但因為沒有包含組合索引的前導部份 user_id ，所以該索引不會被使用。

正確用法：

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


這裏包含了前導部份 user_id ，因此組合索引可以被有效使用。

6. 避免過度索引

盡管索引可以顯著提高查詢效能，但過多的索引會增加插入、更新和刪除操作的成本。因此，索引應盡量設計得精簡和有效。

範例：

假設我們有一個訂單表 orders ，包含以下欄位：

如果我們建立了以下索引：

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);


雖然這些索引可以提高某些查詢的效能，但對於插入、更新和刪除操作來說，會有很大的效能開銷。我們可以透過合並索引來減少這種開銷，例如：

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


這樣，我們減少了冗余索引的數量，同時依然能夠提高查詢效能。

7. 避免查詢條件中使用 `OR`

在查詢條件中使用 OR 可能會導致索引失效，因為資料庫可能需要掃描多個索引或進行全表掃描。可以將 OR 條件拆分為多個單獨的查詢，然後使用 UNION 合並結果。

範例：

錯誤用法：

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


正確用法：

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


透過拆分查詢，可以更好地利用索引，避免索引失效。

8. 避免查詢條件中使用非索引欄位

在查詢條件中使用非索引欄位會導致索引失效，因為資料庫需要進行全表掃描以找到匹配的記錄。

範例：

假設我們有一個索引 (user_id, order_date) 。

錯誤用法：

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


因為 product_id 沒有索引，這個查詢會導致全表掃描。

正確用法：

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


透過使用索引欄位 user_id 和 order_date ，可以有效利用索引，提高查詢效能。

總結

透過遵循這些策略，可以有效避免索引失效，從而提高資料庫查詢效能。以下是一個總結列表：

1. 保持統計資訊更新

2. 避免函式操作

3. 防止隱式型別轉換

4. 避免模糊匹配

5. 確保查詢條件包含索引的前導部份

6. 避免過度索引

7. 避免查詢條件中使用 OR

8. 避免查詢條件中使用非索引欄位

透過實踐這些策略，可以確保索引在查詢中有效使用，從而顯著提高資料庫的效能和響應速度。