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在 PostgreSQL 中創(chuàng)建索引時(shí)，為每個(gè)列創(chuàng)建一個(gè)索引更好，還是為 WHERE 子句的所有列創(chuàng)建一個(gè)復(fù)合索引更好？

復(fù)合索引和多個(gè)索引

關(guān)于索引的使用，有一個(gè)最常見問題：是為每個(gè)列創(chuàng)建一個(gè)索引更好，還是為WHERE子句的所有列創(chuàng)建一個(gè)索引更好？在大多數(shù)情況下，答案非常簡單：一個(gè)包含多個(gè)列的索引會(huì)更好，即多列索引或復(fù)合索引。”多列索引“ 的文檔中有詳細(xì)的解釋。

然而，無論您如何定義索引，都存在單個(gè)索引無法完美完成的查詢；例如，帶有兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立范圍條件的查詢，如下例所示：

SELECT first_name, last_name, date_of_birth
  FROM employees
 WHERE UPPER(last_name) < ?
   AND date_of_birth    < ?

在沒有過濾謂詞的情況下，不可能定義出支持此查詢的 B 樹索引。為了解釋，你只需要記住一個(gè)索引就是一個(gè)鏈表。

如果將索引定義為UPPER(LAST_NAME), DATE_OF_BIRTH（按此順序），則鏈表以 A 開頭，以 Z 結(jié)尾。僅當(dāng)有兩名員工同名時(shí)，才會(huì)考慮出生日期。如果以DATE_OF_BIRTH, UPPER(LAST_NAME)的方式定義索引，它將從最年長的員工開始，以最年輕的員工結(jié)束。在這種情況下，名稱對(duì)排序順序的影響很小。

無論您如何扭轉(zhuǎn)和調(diào)整索引的定義，條目始終沿一條鏈排列。小的條目在一端，大的條目在另一端。因此，一個(gè)索引只能支持一個(gè)范圍條件作為訪問謂詞。支持兩個(gè)獨(dú)立的范圍條件需要第二個(gè)軸線，比如像一個(gè)棋盤。然后，上面的查詢將匹配來自棋盤一角的所有條目，但索引不像一個(gè)棋盤 — 它就像一條鏈。沒有角落。

當(dāng)然，您可以接受過濾謂詞，并使用多列索引。不管怎樣，在許多情況下，這是最好的解決方案。然后，索引的定義應(yīng)該首先提及選擇率更高的列，以便它可以同訪問謂詞一起使用。每次創(chuàng)建一個(gè)復(fù)合索引時(shí)，都必須明智地選擇列的順序。但是，有一種誤解是，您應(yīng)該始終將選擇率最高的列放在第一個(gè)位置；那是錯(cuò)誤的。

重要：在定義一個(gè)復(fù)合索引時(shí)，最重要的考慮點(diǎn)是如何選擇列的順序，以便可以盡可能頻繁地使用它。

另一種選擇是使用兩個(gè)單獨(dú)的索引，每個(gè)列一個(gè)。然后，數(shù)據(jù)庫必須首先掃描這兩個(gè)索引，然后合并結(jié)果。只是重復(fù)的索引查找，就已經(jīng)涉及更多的工作了，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫必須遍歷兩個(gè)索引樹。此外，數(shù)據(jù)庫需要大量內(nèi)存和 CPU 時(shí)間，來組合中間結(jié)果。

注意：一個(gè)索引的掃描比兩個(gè)索引的掃描要快。

組合多個(gè)索引

PostgreSQL 能夠組合多個(gè)索引，來處理單個(gè)索引掃描無法實(shí)現(xiàn)的情況。“組合多個(gè)索引” 的文檔中詳細(xì)解釋了相關(guān)的算法。

在一個(gè)數(shù)據(jù)倉庫的世界中，會(huì)有許多不可預(yù)測(cè)的臨時(shí)查詢。只需單擊幾下，即可將任意條件組合到您選擇的查詢中。無法預(yù)測(cè)出WHERE子句中可能出現(xiàn)的列的組合，這使得索引的使用幾乎不可能。

多個(gè)索引的優(yōu)點(diǎn)是，它們可以很容易地組合。這意味著在單獨(dú)地索引每個(gè)列時(shí)，您可以獲得不錯(cuò)的性能。相反，如果您提前知道查詢，以便您可以創(chuàng)建定制的多列 B 樹索引，則它仍然會(huì)比組合多個(gè)索引更快。

在沒有更好的訪問路徑的情況下，PostgreSQL 會(huì)將多個(gè) B 樹索引掃描的結(jié)果轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的位圖結(jié)構(gòu)。這些結(jié)果可以高效地組合起來。位圖結(jié)構(gòu)不是持久化存儲(chǔ)的，而會(huì)在語句執(zhí)行后被丟棄，從而避免了寫數(shù)據(jù)時(shí)擴(kuò)展性差的問題。缺點(diǎn)是它需要大量的內(nèi)存和 CPU 時(shí)間。畢竟，這種方法也算是優(yōu)化器最后的一種選擇了。