資料庫的幾個概念:主鍵,外來鍵,索引,唯一索引
主鍵:
主鍵是資料表的唯一索引,比如學生表裡有學號和姓名,姓名可能有重名的,但學號確是唯一的,你要從學生表中搜索一條紀錄如查詢一個人,就只能根據學號去查詢,這才能找出唯一的一個,這就是主鍵;如:id int(10) not null primary key auto_increment ;自增長的型別 ;
外來鍵:
定義資料表
假如某個電腦生產商,它的資料庫中儲存著整機和配件的產品資訊。用來儲存整機產品資訊的表叫做 Pc;用來儲存配件供貨資訊的表叫做Parts。
在Pc表中有一個欄位,用來描述這款電腦所使用的CPU型號;
在Parts 表中相應有一個欄位,描述的正是CPU的型號,我們可以把它想成是全部CPU的型號列表。
很顯然,這個廠家生產的電腦,其使用的CPU一定是供貨資訊表(parts)中存在的型號。這時,兩個表中就存在一種約束關係(constraint)——Pc表中的CPU型號受到Parts 表中型號的約束。
首先我們來建立 parts 表:
CREATE TABLE parts (
... 欄位定義 ...,
model VARCHAR(20) NOT NULL,
... 欄位定義 ...
);
接下來是Pc表:
CREATE TABLE pc (
... 欄位定義 ...,
cpumodel VARCHAR(20) NOT NULL,
... 欄位定義 ...
};
設定索引
若要設定外來鍵,在參照表(referencing table,即Pc表) 和被參照表 (referenced table,即parts表) 中,相對應的兩個欄位必須都設定索引(index)。
對Parts表:
ALTER TABLE parts ADD INDEX idx_model (model);
這句話的意思是,為 parts 表增加一個索引,索引建立在 model 欄位上,給這個索引起個名字叫idx_model。
對Pc表也類似:
ALTER TABLE pc ADD INDEX idx_cpumodel (cpumodel);
事實上這兩個索引可以在建立表的時候就設定。這裡只是為了突出其必要性。
定義外來鍵
下面為兩張表之間建立前面所述的那種“約束”。因為pc的CPU型號必須參照parts表中的相應型號,所以我們將Pc表的cpumodel欄位設定為“外來鍵”(FOREIGN KEY),即這個鍵的參照值來自於其他表。
ALTER TABLE pc ADD CONSTRAINT fk_cpu_model
FOREIGN KEY (cpumodel)
REFERENCES parts(model);
第一行是說要為Pc表設定外來鍵,給這個外來鍵起一個名字叫做fk_cpu_model;第二行是說將本表的cpumodel欄位設定為外來鍵;第三行是說這個外來鍵受到的約束來自於Parts表的model欄位。
這樣,我們的外來鍵就可以了。如果我們試著CREATE一臺Pc,它所使用的CPU的型號是Parts表中不存在的,那麼MySQL會禁止這臺PC被CREATE出來。
級聯操作
考慮以下這種情況:
技術人員發現,一個月之前輸入到 parts 表中的某個系列的 cpu (可能有很多款)的型號全都輸錯了一個字母,現在需要改正。我們希望的是,當 parts 表中那些 Referenced Column 有所變化時,相應表中的 Referencing Column 也能自動更正。
可以在定義外來鍵的時候,在最後加入這樣的關鍵字:
ON UPDATE CASCADE; 即在主表更新時,子表(們)產生連鎖更新動作,似乎有些人喜歡把這個叫“級聯”操作。:)
如果把這語句完整的寫出來,就是:
ALTER TABLE pc ADD CONSTRAINT fk_cpu_model
FOREIGN KEY (cpumodel)
REFERENCES parts(model)
ON UPDATE CASCADE;
除了 CASCADE 外,還有 RESTRICT(禁止主表變更)、SET NULL(子表相應欄位設定為空)等操作
索引:
索引用來快速地尋找那些具有特定值的記錄,所有MySQL索引都以B-樹的形式儲存。如果沒有索引,執行查詢時MySQL必須從第一個記錄開始掃描整個表的所有記錄,直至找到符合要求的記錄。表裡面的記錄數量越多,這個操作的代價就越高。如果作為搜尋條件的列上已經建立了索引,MySQL無需掃描任何記錄即可迅速得到目標記錄所在的位置。如果表有1000個記錄,通過索引查詢記錄至少要比順序掃描記錄快100倍。
假設我們建立了一個名為people的表:
CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL, name CHAR(50) NOT NULL ); |
然後,我們完全隨機把1000個不同name值插入到people表。下圖顯示了people表所在資料檔案的一小部分:
可以看到,在資料檔案中name列沒有任何明確的次序。如果我們建立了name列的索引,MySQL將在索引中排序name列:
對於索引中的每一項,MySQL在內部為它儲存一個數據檔案中實際記錄所在位置的“指標”。因此,如果我們要查詢name等於“Mike”記錄的peopleid(SQL命令為“SELECT peopleid FROM people WHERE name='Mike';”),MySQL能夠在name的索引中查詢“Mike”值,然後直接轉到資料檔案中相應的行,準確地返回該行的peopleid(999)。在這個過程中,MySQL只需處理一個行就可以返回結果。如果沒有“name”列的索引,MySQL要掃描資料檔案中的所有記錄,即1000個記錄!顯然,需要MySQL處理的記錄數量越少,則它完成任務的速度就越快。索引的型別
MySQL提供多種索引型別供選擇:
普通索引
這是最基本的索引型別,而且它沒有唯一性之類的限制。普通索引可以通過以下幾種方式建立:
建立索引,例如CREATE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表); 修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD INDEX [索引的名字] (列的列表); 建立表的時候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], INDEX [索引的名字] (列的列表) ); |
唯一性索引
這種索引和前面的“普通索引”基本相同,但有一個區別:索引列的所有值都只能出現一次,即必須唯一。唯一性索引可以用以下幾種方式建立:
建立索引,例如CREATE UNIQUE INDEX <索引的名字> ON tablename (列的列表); 修改表,例如ALTER TABLE tablename ADD UNIQUE [索引的名字] (列的列表); 建立表的時候指定索引,例如CREATE TABLE tablename ( [...], UNIQUE [索引的名字] (列的列表) ); |
主鍵
主鍵是一種唯一性索引,但它必須指定為“PRIMARY KEY”。如果你曾經用過AUTO_INCREMENT型別的列,你可能已經熟悉主鍵之類的概念了。主鍵一般在建立表的時候指定,例如“CREATE TABLE tablename ( [...], PRIMARY KEY (列的列表) ); ”。但是,我們也可以通過修改表的方式加入主鍵,例如“ALTER TABLE tablename ADD PRIMARY KEY (列的列表); ”。每個表只能有一個主鍵。
全文索引
MySQL從3.23.23版開始支援全文索引和全文檢索。在MySQL中,全文索引的索引型別為FULLTEXT。全文索引可以在VARCHAR或者TEXT型別的列上建立。它可以通過CREATE TABLE命令建立,也可以通過ALTER TABLE或CREATE INDEX命令建立。對於大規模的資料集,通過ALTER TABLE(或者CREATE INDEX)命令建立全文索引要比把記錄插入帶有全文索引的空表更快。本文下面的討論不再涉及全文索引,要了解更多資訊,請參見MySQL documentation。
單列索引與多列索引
索引可以是單列索引,也可以是多列索引。下面我們通過具體的例子來說明這兩種索引的區別。假設有這樣一個people表:
CREATE TABLE people ( peopleid SMALLINT NOT NULL AUTO_INCREMENT, firstname CHAR(50) NOT NULL, lastname CHAR(50) NOT NULL, age SMALLINT NOT NULL, townid SMALLINT NOT NULL, PRIMARY KEY (peopleid) ); |
下面是我們插入到這個people表的資料:
這個資料片段中有四個名字為“Mikes”的人(其中兩個姓Sullivans,兩個姓McConnells),有兩個年齡為17歲的人,還有一個名字與眾不同的Joe Smith。
這個表的主要用途是根據指定的使用者姓、名以及年齡返回相應的peopleid。例如,我們可能需要查詢姓名為Mike Sullivan、年齡17歲使用者的peopleid(SQL命令為SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age=17;)。由於我們不想讓MySQL每次執行查詢就去掃描整個表,這裡需要考慮運用索引。
首先,我們可以考慮在單個列上建立索引,比如firstname、lastname或者age列。如果我們建立firstname列的索引(ALTER TABLE people ADD INDEX firstname (firstname);),MySQL將通過這個索引迅速把搜尋範圍限制到那些firstname='Mike'的記錄,然後再在這個“中間結果集”上進行其他條件的搜尋:它首先排除那些lastname不等於“Sullivan”的記錄,然後排除那些age不等於17的記錄。當記錄滿足所有搜尋條件之後,MySQL就返回最終的搜尋結果。
由於建立了firstname列的索引,與執行表的完全掃描相比,MySQL的效率提高了很多,但我們要求MySQL掃描的記錄數量仍舊遠遠超過了實際所需要的。雖然我們可以刪除firstname列上的索引,再建立lastname或者age列的索引,但總地看來,不論在哪個列上建立索引搜尋效率仍舊相似。
為了提高搜尋效率,我們需要考慮運用多列索引。如果為firstname、lastname和age這三個列建立一個多列索引,MySQL只需一次檢索就能夠找出正確的結果!下面是建立這個多列索引的SQL命令:
ALTER TABLE people ADD INDEX fname_lname_age (firstname,lastname,age); |
由於索引檔案以B-樹格式儲存,MySQL能夠立即轉到合適的firstname,然後再轉到合適的lastname,最後轉到合適的age。在沒有掃描資料檔案任何一個記錄的情況下,MySQL就正確地找出了搜尋的目標記錄!
那麼,如果在firstname、lastname、age這三個列上分別建立單列索引,效果是否和建立一個firstname、lastname、age的多列索引一樣呢?答案是否定的,兩者完全不同。當我們執行查詢的時候,MySQL只能使用一個索引。如果你有三個單列的索引,MySQL會試圖選擇一個限制最嚴格的索引。但是,即使是限制最嚴格的單列索引,它的限制能力也肯定遠遠低於firstname、lastname、age這三個列上的多列索引。
最左字首
多列索引還有另外一個優點,它通過稱為最左字首(Leftmost Prefixing)的概念體現出來。繼續考慮前面的例子,現在我們有一個firstname、lastname、age列上的多列索引,我們稱這個索引為fname_lname_age。當搜尋條件是以下各種列的組合時,MySQL將使用fname_lname_age索引:
firstname,lastname,age firstname,lastname firstname |
從另一方面理解,它相當於我們建立了(firstname,lastname,age)、(firstname,lastname)以及(firstname)這些列組合上的索引。下面這些查詢都能夠使用這個fname_lname_age索引:
SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan' AND age='17'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike' AND lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE firstname='Mike'; The following queries cannot use the index at all: SELECT peopleid FROM people WHERE lastname='Sullivan'; SELECT peopleid FROM people WHERE age='17'; SELECT peopleid FROM people WHERE lastname='Sullivan' AND age='17'; |
選擇索引列
在效能優化過程中,選擇在哪些列上建立索引是最重要的步驟之一。可以考慮使用索引的主要有兩種型別的列:在WHERE子句中出現的列,在join子句中出現的列。請看下面這個查詢:
SELECT age ## 不使用索引 FROM people WHERE firstname='Mike' ## 考慮使用索引 AND lastname='Sullivan' ## 考慮使用索引 |
這個查詢與前面的查詢略有不同,但仍屬於簡單查詢。由於age是在SELECT部分被引用,MySQL不會用它來限制列選擇操作。因此,對於這個查詢來說,建立age列的索引沒有什麼必要。下面是一個更復雜的例子:
SELECT people.age, ##不使用索引 town.name ##不使用索引 FROM people LEFT JOIN town ON people.townid=town.townid ##考慮使用索引 WHERE firstname='Mike' ##考慮使用索引 AND lastname='Sullivan' ##考慮使用索引 |
與前面的例子一樣,由於firstname和lastname出現在WHERE子句中,因此這兩個列仍舊有建立索引的必要。除此之外,由於town表的townid列出現在join子句中,因此我們需要考慮建立該列的索引。
唯一索引:
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“員工個人資料”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。