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数据库中索引到底对哪些sql操作具有提速作用？

数据库中的索引对SQL操作的提速作用

索引是数据库性能优化的关键工具，它能显著加速特定类型的SQL操作，但并非对所有操作都有效。以下是索引对各类SQL操作的影响分析：

一、显著提速的操作

1. 精确匹配查询（=）

SELECT * FROM users WHERE user_id = 100;  -- 主键/唯一索引极快
SELECT * FROM products WHERE sku = 'ABC-123';  -- 普通索引加速

2. 范围查询（>, <, BETWEEN）

SELECT * FROM orders WHERE order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31';
SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000;

3. 排序操作（ORDER BY）

SELECT * FROM customers ORDER BY last_name;  -- 如果last_name有索引

4. 分组操作（GROUP BY）

SELECT department_id, COUNT(*) FROM employees GROUP BY department_id;

5. 连接操作（JOIN）

SELECT * FROM orders JOIN customers ON orders.customer_id = customers.id;

6. 部分LIKE查询

SELECT * FROM products WHERE name LIKE 'Apple%';  -- 前缀匹配可用B-tree索引

7. 唯一性检查：索引加速了作为唯一约束的字段的重复值检测

-- 创建唯一索引后，以下插入操作会快速检查重复
CREATE UNIQUE INDEX idx_unique_email ON users(email);
INSERT INTO users(email) VALUES ('[e-mail]'); -- 依赖索引快速检查

二、有限提速或无效的操作

1. 非前缀LIKE查询

SELECT * FROM products WHERE name LIKE '%Pro';  -- 标准索引无效

2. 全表扫描操作

SELECT * FROM small_table;  -- 索引无帮助

3. 使用函数的列查询

SELECT * FROM users WHERE LOWER(username) = 'admin';  -- 需函数索引

4. OR条件的非索引列

SELECT * FROM logs WHERE id = 100 OR message = 'error';  -- 若message无索引

5. 不等于(!=/<>)查询

SELECT * FROM products WHERE status != 'DISCONTINUED';  -- 通常全表扫描

三、特殊索引的提速场景

1. GIN/GIST索引

-- 数组包含查询（tags 列是数组类型，如 TEXT[], VARCHAR[] 等）
SELECT * FROM articles WHERE tags @> ARRAY['postgresql'];-- JSONB查询(找出 order_details JSON字段中 status 值为 'shipped' 的所有订单)
SELECT * FROM orders WHERE order_details->>'status' = 'shipped';-- 全文搜索（在 docs 表中查找 content 字段包含'数据库'这个词的所有文档）
SELECT * FROM docs WHERE to_tsvector(content) @@ to_tsquery('数据库');

2. 空间索引（GiST/SP-GiST）

SELECT * FROM locations WHERE ST_Distance(geom, ST_Point(0,0)) < 1000;

3. 哈希索引

-- 仅适用于简单等值比较
SELECT * FROM sessions WHERE session_token = 'abc123';

四、索引失效的常见情况

1. 数据类型不匹配

   SELECT * FROM users WHERE id = '100';  -- id是整数但用字符串比较
   

2. 隐式类型转换

   SELECT * FROM products WHERE serial_code = 12345;  -- serial_code是VARCHAR
   

3. 使用NOT IN

   SELECT * FROM customers WHERE id NOT IN (1, 2, 3);
   

4. 索引列参与计算

   SELECT * FROM accounts WHERE balance + 100 > 500;
   

最佳实践建议

1. EXPLAIN验证：使用EXPLAIN ANALYZE确认索引是否被使用

2. 复合索引顺序：遵循最左前缀原则

   CREATE INDEX idx_name ON table (col1, col2, col3);
   -- 有效: WHERE col1=? / WHERE col1=? AND col2=?
   -- 无效: WHERE col2=?
   

3. 选择性高的列：优先为高区分度的列建索引

4. 监控维护：定期重建碎片化索引

   REINDEX INDEX index_name;
   

索引是数据库查询的"路线图"，合理使用通常能提升性能10-100倍，但不当使用反而会降低写入性能并增加存储开销。应根据实际查询模式设计索引策略。