一、索引簡介

? ? 再來老生常談一番，什么是索引呢？數據庫索引與書籍的索引類似。有了索引就不需要翻整本書，數據庫可以直接在索引中查找，在索引中找到條目以后，就可以直接跳轉到目標文檔的位置，這能使查找速度提高幾個數量級。

? ??然而，使用索引是有代價的：對于添加的每一個索引，每次寫操作（插入、更新、刪除）都將耗費更多的時間。這是因為，當數據發生變動時，MongoDB不僅要更新文檔，還要更新集合上的所有索引。因此，MongoDB限制每個集合上最多只能有64個索引。通常，在一個特定的集合上，不應該擁有兩個以上的索引。于是，挑選合適的字段建立索引非常重要。

• 索引基數

基數（cardinality）就是集合中某個字段擁有不同值的數量。比如 gender 字段，基數一般就男女 2個而已；而像 mobile 這樣的字段，基數就會特別大。

通常來講，一個字段的基數越高，這個字段上的索引就越有用。這是因為索引能夠迅速將搜索范圍縮小到一個比較小的結果集。對于低基數的字段，索引通常無法排除掉大量可能的匹配。假設我們在"gender"上有一個索引，需要查找名為Susan的女性用戶。通過這個索引，只能將搜索空間縮小到大約50%。

tips：在關系型數據庫中類似 gender 這樣的字段可以使用位圖索引。

• 索引原理淺析

我們以一個索引?{"age" : 1， "username" : 1} 來看看索引在MongoDB 中是如何存儲的，大致是這個樣子：

每一個索引條目都包含一個"age"字段 和 "username"字段，并且指向文檔在磁盤中的存儲位置。注意，這里的 age 嚴格的按照升序排序，并且相同的 age 對應的 username 也嚴格的按照升序排序。

來看個例子 ：db.users.find({"age" : 21}).sort({"username" : -1})

這個索引對于這個查詢來說是非常高效的，因為它可以馬上定位到 age = 21 的位置，并且age = 21 中的 username 已經是排序好的。

tips：排序方向并不重要：MongoDB可以在任意方向上對索引進行遍歷。
tips：查詢中的字段順序無關緊要，MongoDB 會自動找出可以使用索引的字段，而無視查詢的字段順序。

• $操作符如何使用索引

有一些查詢完全無法使用索引，也有一些查詢能夠比其他查詢更高效地使用索引。

$where：無法使用索引。
$nin：無法使用索引。
$exists：無法使用索引。因為在索引中，不存在的字段和null字段的存儲方式是一樣的，查詢必須遍歷每一個文檔檢查這個值是否真的為null還是根本不存在。
$ne：可以使用索引，但并不是很高效。因為必須遍歷整個索引條目才能找到結果的文檔。
$not：能夠使用索引，但通常不知道如何使用索引，從而退化成全表掃描。
$or：能夠使用索引，但是$or 查詢會將 or 的條件拆分成多個獨立的查詢，然后再將結果合并在一起。這是很低效的，不建議用。建議用 $in 取代 $or 。

設計多鍵索引的時候要記得，要把基數大的字段放在索引的前面，因為這樣能更快縮小查詢的范圍。

二、索引類型

• 復合（組合）索引

復合索引就是一個建立在多個字段上的索引。
如果查詢中有多個排序方向或者查詢條件中有多個鍵，復合索引就非常有效。

db.userInfo.ensureIndex({"age":1,"age":1})?

進行多鍵排序時，索引的方向尤為重要。盡量做到多鍵排序的方向和復合索引的方向是一致的，因為這能很大的避免在內存中進行排序的運算。
tips：相互反轉(在每個方向上都乘以-1)的索引是等價的：{"age" : 1， "user name" : -1}適用的查詢與{"age" : -1， "username" : 1}是完全一樣的。

復合索引具有雙重功能，而且對不同的查詢可以表現為不同的索引。如果有一個{"age" :1， "username" : 1}索引，"age"字段會被自動排序，就好像有一個{"age" : 1}索引一樣。因此，這個復合索引可以當作{"age" : 1}索引一樣使用。

• 唯一索引

唯一索引可以確保集合的每一個文檔的指定鍵都有唯一值。我們熟悉的 "_id" 索引就是一個唯一索引（但它不能被刪除，而其他唯一索引是可以刪除的）。

db.users.ensureIndex({"username" : 1}, {"unique" : true})

定義了唯一索引后，這個鍵就不允許插入重復的值了，否則會拋異常。
tips：A 字段不存在 和 A 字段為 null 是互斥的！

在已有的集合上創建唯一索引可能會報錯，因為集合中可能已經有重復的值了。在極少數情況下，可能希望直接刪除重復的值。創建索引時使用"dropDups"選項，如果遇到重復的值，第一個會被保留，之后的重復文檔都會被刪除。

db.users.ensureIndex({"username" : 1}, {"unique" : true, "dropDups" : true})

• 稀疏索引

在有些情況下，你可能希望唯一索引只對包含相應鍵的文檔生效。如果有一個可能存在也可能不存在的字段，但是當它存在時，它必須是唯一的，這時就可以將unique和sparse選項組合在一起使用，創建唯一稀疏索引。注意：MongoDB中的稀疏索引（sparse index）與關系型數據庫中的稀疏索引是完全不同的概念。基本上來說，MongoDB中的稀疏索引只是不需要將每個文檔都作為索引條目。并且，稀疏索引并不一定是唯一的。

db.ensureIndex({"email" : 1}, {"unique" : true, "sparse" : true})

當某個查詢使用了稀疏索引，就不會返回不包含這個字段的文檔。因為稀疏索引并沒有把每個文檔都作為索引條目。

• 覆蓋索引

如果你的查詢只需要查找索引中包含的字段，那就根本沒必要獲取實際的文檔。當一個索引包含用戶請求的所有字段，可以認為這個索引覆蓋了本次查詢。所以，盡可能使用投射篩選返回的字段，比如 {"_id":0,"age":1} 等，來實現覆蓋索引。

三、索引管理

• 新建索引

普通索引

db.userInfo.ensureIndex({"name":1},{"name","MyIndex"})
"1" 表示按照name進行升序，"-1" 表示按照name進行降序。
默認的索引以 key1_1_key2_-1 這樣的方式命名，可以手動指定索引的名字，如上。

對象索引

可以對整個對象建立索引，或者對對象的某個元素使用索引。

db.users.ensureIndex({"loc" : 1})
只有在進行與對象字段順序完全匹配的子文檔查詢時（比如db.users.find({"loc" :{"ip" : "123.456.789.000"， "city" : "Shelbyville"， "state" :"NY"}}})），查詢優化器才會使用"loc"上的索引。

db.users.ensureIndex({"loc.city" : 1})
有涉及到對象city的查詢都會使用這個索引。

數組索引

?對數組建立索引，實際上是對數組的每個元素建立一個索引條目。比如一個文檔中的數組字段有20個元素，那么該文檔就擁有了20個索引條目！所以對數組字段的索引建立要慎重。

• 刪除索引

db.userInfo.dropIndexes("name_1")
刪除指定索引

db.userInfo.dropIndexes()
刪除除了_id 以外的所有索引

• 操作索引

獲取當前索引列表：db.userInfo.getIndexes()

hint 暴力選擇某種索引：db.userInfo.find({name:'zhangsan',birthday:'1989-3-2'}).hint({"name":1,"birthday":1})

強制使用全表掃描：db.userInfo.find({"birthday" : {"$lt" :"1989-3-2"}}).hint({"$natural" : 1})

索引分析函數explain：MongoDB 3.0前 和 MongoDB 3.0后存在很大的差異，這里只簡單說明下，如果想詳細了解的話，可以關注該作者的文章：

MongoDB 3.0 前：db.driverLocation.find({"areaCode":"350203"}).explain()

cursor：表掃描方式 （basicCursor：順序查找）
nscanned：瀏覽了多少文檔
n：最終返回了幾個文檔
millis：總共耗時了多少毫秒
scanAndOrder：是否必須在內存中對數據進行排序

MongoDB 3.0 后：db.driverLocation.find({"areaCode":"350203"}).explain("executionStats")

executionTimeMillis：該query的整體查詢時間
nReturned：查詢返回的條目
totalKeysExamined：索引掃描條目
totalDocsExamined：文檔掃描條目?

轉載于:https://www.cnblogs.com/jmcui/p/8757299.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MongoDB系列四（索引）.的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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