Sql Server系列：索引基础

1 索引概念

　　索引用于快速查找在某个列中某个特定值的行，不使用索引，数据库必须从第1条记录开始读完整个表，知道找出需要的行。表越大，查询数据所花费的时间越多。如果表中查询的列有索引，数据库能快速到达一个位置去查找数据，而不必遍历所有数据。

　　索引是一个单独的、存储在磁盘上的数据库结构，包含对数据表里所有记录的引用指针。使用索引用于快速找出一个或多个列中有特定值的行，对相关列使用索引是降低查询操作时间的最佳途径。索引包含由表或试图中的一列或多列生成的键。

　　索引的优点：

　　◊ 通过创建唯一索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。

　　◊ 可以大大加快数据的查询速度，这也是创建索引的最主要的原因。

　　◊ 实现数据的参照完整性，可以加速表和表之间的连接。

　　◊ 在使用分组和排序子句进行数据查询时，可以显著减少查询中分组和排序的时间。

　　索引的缺点：

　　◊ 创建索引和维护索引需要耗费时间，并且随着数据量的增加所消耗的时间会增加。

　　◊ 索引需要占用磁盘空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占用一定的物理空间。如果有大量的索引，索引文件可能比数据文件更快达到最大文件大小。

　　◊ 当对表中的数据进行添加、修改和删除的时候，索引需要动态维护，这样降低了数据的维护速度。

2 索引的分类

　　SQL Server中索引有两种：聚集索引和非聚集索引。它们的区别是在物理数据的存储方式上。

2.1 聚集索引

　　聚集索引基于数据行的键值，在表内排序和存储这些数据行。每个表只能有一个聚集索引，因为数据行本身只能按一个顺序存储。

　　创建聚集索引时需要考虑的几个因素：

　　◊ 每个表只能有一个聚集索引

　　◊ 表中的物理顺序和索引中行的物理顺序是相同的，创建任何非聚集索引之前要首先创建聚集索引，这是因为聚集索引改变了表中行的物理顺序。

　　◊ 关键值的唯一性使用UNIQUE关键字或者由内部的唯一标识符明确维护。

　　◊ 在索引的创建过程中，SQL Server临时使用当前数据库的磁盘空间，所以要保证有足够的空间创建聚集索引。

2.2 非聚集索引

　　非聚集索引具有完全独立于数据行的结构，使用非聚集索引不用将物理数据页的数据按列排序。非聚集索引包含索引键值和指向表数据存储位置的行定位器。

　　可以对表或索引视图创建多个非聚集索引。设计非聚集索引是为了改善经常使用的、没有建立聚集索引的查询的性能。

　　查询优化器在查找数据值时，先查找非聚集索引以找到数据值在表中的位置，然后直接从该位置检索数据。这使得非聚集索引成为完全匹配查询的最佳选择，因为索引中包含所查找的数据值在表中的精确位置的项。

　　考虑使用非聚集索引的查询情况：

　　◊ 使用JOIN或GROUP BY子句。应为连接和分组操作中所涉及的列创建多个非聚集索引，为任何外键列创建聚集索引。

　　◊ 包含大量唯一值的字段。

　　◊ 不返回大型结果集的查询。创建筛选索引以覆盖从大型表中返回定义完善的行子集的查询。

　　◊ 经常包含在查询的搜索条件中的列。

3 创建索引

　　SQL Server中创建索引的两中方法：在SQL Server Management Studio的对象资源管理器中，通过图形化工具创建或使用T-SQL语句创建。

3.1 使用SQL Server Management Studio对象资源管理器创建

　　◊ 在【对象资源管理器】中，展开【数据库】找到需要创建索引的数据表节点，展开该节点下的子节点，右击【索引】节点，在弹出的快捷菜单中选择【新建索引】->【非聚集索引】。

　　◊ 在打开的【新建索引】界面选择需要创建索引的列，进而创建索引。

3.2 T-SQL创建索引

　　CREATE INDEX语法：

CREATE [ UNIQUE ] [ CLUSTERED | NONCLUSTERED ] INDEX index_name
    ON <object> ( column [ ASC | DESC ] [ ,...n ] )
    [ INCLUDE ( column_name [ ,...n ] ) ]
    [ WHERE <filter_predicate> ]
    [ WITH ( <relational_index_option> [ ,...n ] ) ]
    [ ON { partition_scheme_name ( column_name )
         | filegroup_name
         | default
         }
    ]
    [ FILESTREAM_ON { filestream_filegroup_name | partition_scheme_name | "NULL" } ]

[ ; ]

<object> ::=
{
    [ database_name. [ schema_name ] . | schema_name. ]
    table_or_view_name
}

<relational_index_option> ::=
{
    PAD_INDEX = { ON | OFF }
  | FILLFACTOR = fillfactor
  | SORT_IN_TEMPDB = { ON | OFF }
  | IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF }
  | STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF }
  | STATISTICS_INCREMENTAL = { ON | OFF }
  | DROP_EXISTING = { ON | OFF }
  | ONLINE = { ON | OFF }
  | ALLOW_ROW_LOCKS = { ON | OFF }
  | ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF }
  | MAXDOP = max_degree_of_parallelism
  | DATA_COMPRESSION = { NONE | ROW | PAGE}
     [ ON PARTITIONS ( { <partition_number_expression> | <range> }
     [ , ...n ] ) ]
}

　　创建索引：

IF EXISTS (SELECT name from sys.indexes
             WHERE name = N'IX_Product_CategoryID')
    DROP INDEX IX_Product_CategoryID ON [dbo].[Product];
GO
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Product_CategoryID
    ON [dbo].[Product]([CategoryID]);

　　创建过滤索引:

CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Product_CategoryID
ON [dbo].[Product]([CategoryID])
WHERE [UnitPrice] > 10

4 查看表或试图的索引信息

　　系统存储过程sp_helpindex可以返回某个表或试图的索引信息。

　　语法：

sp_helpindex [ @objname = ] 'name'

　　查看表中包含的全部索引：

EXEC sp_helpindex N'Product'

5 查看索引的统计信息

　　索引的统计信息可以用来分析索引性能，更好地维护索引。

DBCC SHOW_STATISTICS (N'Portal.dbo.Product', N'IX_CategoryID')

6 重命名索引

　　系统存储过程sp_rename可以用于更改索引的名称，其语法格式如下：

sp_rename [ @objname = ] 'object_name' , [ @newname = ] 'new_name'
    [ , [ @objtype = ] 'object_type' ] 

　　示例：

EXEC sp_rename 'dbo.Product.IX_CategoryID' , 'IX_Product_CategoryID' , 'INDEX'

7 修改索引

7.1 ALTER INDEX语法

ALTER INDEX { index_name | ALL }
    ON <object>
    { REBUILD
        [ PARTITION = ALL ]
        [ WITH ( <rebuild_index_option> [ ,...n ] ) ]
        | [ PARTITION = partition_number
              [ WITH ( <single_partition_rebuild_index_option> ) [ ,...n ] ]
          ]
    | DISABLE
    | REORGANIZE
        [ PARTITION = partition_number ]
        [ WITH ( LOB_COMPACTION = { ON | OFF } ) ]
    | SET ( <set_index_option> [ ,...n ] )
    }
[ ; ]

<object> ::=
{
    [ database_name. [ schema_name ] . | schema_name. ]
    table_or_view_name
}

<rebuild_index_option > ::=
{
    PAD_INDEX = { ON | OFF }
  | FILLFACTOR = fillfactor
  | SORT_IN_TEMPDB = { ON | OFF }
  | IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF }
  | STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF }
  | STATISTICS_INCREMENTAL = { ON | OFF }
  | ONLINE = { ON [ ( <low_priority_lock_wait> ) ] | OFF }
  | ALLOW_ROW_LOCKS = { ON | OFF }
  | ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF }
  | MAXDOP = max_degree_of_parallelism
  | DATA_COMPRESSION = { NONE | ROW | PAGE | COLUMNSTORE | COLUMNSTORE_ARCHIVE }
     [ ON PARTITIONS ( { <partition_number_expression> | <range> }
     [ , ...n ] ) ]
}
<range> ::=
<partition_number_expression> TO <partition_number_expression>

<single_partition_rebuild_index_option> ::=
{
    SORT_IN_TEMPDB = { ON | OFF }
  | MAXDOP = max_degree_of_parallelism
  | DATA_COMPRESSION = { NONE | ROW | PAGE | COLUMNSTORE | COLUMNSTORE_ARCHIVE} }
  | ONLINE = { ON [ ( <low_priority_lock_wait> ) ] | OFF }
}

<set_index_option>::=
{
    ALLOW_ROW_LOCKS = { ON | OFF }
  | ALLOW_PAGE_LOCKS = { ON | OFF }
  | IGNORE_DUP_KEY = { ON | OFF }
  | STATISTICS_NORECOMPUTE = { ON | OFF }
}

<low_priority_lock_wait>::=
{
    WAIT_AT_LOW_PRIORITY ( MAX_DURATION = <time> [ MINUTES ] ,
                           ABORT_AFTER_WAIT = { NONE | SELF | BLOCKERS } )
}

7.2 示例

　　禁用索引

ALTER INDEX [IX_CategoryID] ON [dbo].[Product] DISABLE

　　重新启用索引

ALTER INDEX [IX_CategoryID] ON [dbo].[Product] REBUILD

8 删除索引

　　DROP INDEX语法：

DROP INDEX
{ <drop_relational_or_xml_or_spatial_index> [ ,...n ]
| <drop_backward_compatible_index> [ ,...n ]
}

<drop_relational_or_xml_or_spatial_index> ::=
    index_name ON <object>
    [ WITH ( <drop_clustered_index_option> [ ,...n ] ) ]

<drop_backward_compatible_index> ::=
    [ owner_name. ] table_or_view_name.index_name 

<object> ::=
{
    [ database_name. [ schema_name ] . | schema_name. ]
    table_or_view_name
}

<drop_clustered_index_option> ::=
{
    MAXDOP = max_degree_of_parallelism
  | ONLINE = { ON | OFF }
  | MOVE TO { partition_scheme_name ( column_name )
            | filegroup_name
            | "default"
            }
  [ FILESTREAM_ON { partition_scheme_name
            | filestream_filegroup_name
            | "default" } ]
}

　　示例：

DROP INDEX [dbo].[Product].[IX_Product_CategoryID]

DROP INDEX [IX_Product_CategoryID] ON [dbo].[Product]