【NOSQL】非关系型数据库MongoDB （ MongoDB索引用法和效率分析 ）

MongoDB中的索引其实类似于关系型数据库，都是为了提高查询和排序的效率的，并且实现原理也基本一致。由于集合中的键(字段)可以是普通数据类型，也可以是子文档。MongoDB可以在各种类型的键上创建索引。下面分别讲解各种类型的索引的创建，查询，以及索引的维护等。

一、创建索引

　　 1. 默认索引

　　MongoDB有个默认的“_id”的键，他相当于“主键”的角色。集合创建后系统会自动创建一个索引在“_id”键上，它是默认索引，索引名叫“_id_”，是无法被删除的。我们可以通过以下方式查看：

var _idIndex = mongoCollection.Metadata.Indexes.Single(x => x.Key =="_id_");
Console.WriteLine(_idIndex);

　　 2. 单列索引

　　在单个键上创建的索引就是单列索引，例如我们要在“UserInfo”集合上给“UserName”键创建一个单列索引，语法如下：（1表示正序，-1逆序）

mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "UserName", 1 } },false);

　　接着，我们用同样方法查找名为“_UserName_”的索引

var _UserName_Index = mongoCollection.Metadata.Indexes.Single(x => x.Key =="_UserName_");
Console.WriteLine(_UserName_Index);

　　 3.组合索引

　　另外，我们还可以同时对多个键创建组合索引。如下代码创建了按照“UserId”正序，“UserName”逆序的组合索引:

mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "UserId", 1 }, {"UserName", -1 } },false);

　　 4.子文档索引

　　我们可以对文档类型的键创建各种索引，例如单列索引，如下创建用户详细信息“Detail”的单列索引：

mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "Detail", 1 } },false);

　　对子文档的键创建组合索引：例如在“Detail.Address”和“Detail.Age”上创建组合索引：

mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "Detail.Address", 1 }, {"Detail.Age", -1 } },false);

　　 5.唯一索引

　　唯一索引限制了对当前键添加值时，不能添加重复的信息。值得注意的是，当文档不存在指定键时，会被认为键值是“null”，所以“null”也会被认为是重复的，所以一般被作为唯一索引的键，最好都要有键值对。

　　对“UserId”创建唯一索引(这时候最后一个参数为“true”)：

mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "UserId", 1 } },true);

二、维护索引

　　 1. 查询索引

　　通过索引名查询的方式已有介绍。但有时候，我们可能忘记了索引名，怎么查询呢？

　　下面提供一个遍历全部索引的方法，打印全部索引信息：

foreach(var index inmongoCollection.Metadata.Indexes)
 {
     Console.WriteLine(index.Value);
}

　　输出结果示例：

{ "name":"_id_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"_id": 1 } }
{ "name":"_UserId_unique_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"UserId": 1 },"unique":true,"_id":"4d8f406ab8a4730b78000005" }
{ "name":"_UserName_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"UserName": 1 },"unique":false,"_id":"4d8f406ab8a4730b78000006" }
{ "name":"_Detail.Address_Detail.Age_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"Detail.Address": 1,"Detail.Age": -1 },"unique":false,"_id":"4d8f406ab8a4730b78000007" }
{ "name":"_UserId_UserName_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"UserId": 1,"UserName": -1 },"unique":false,"_id":"4d8f406ab8a4730b78000008" }
{ "name":"_Detail_","ns":"myDatabase.UserInfo","key": {"Detail": 1 },"unique":false,"_id":"4d8f406ab8a4730b78000009" }

　　可见，集合的索引也是通过一个集合来维护的。name表示索引名，ns表示索引属于哪个库哪个集合，key表示索引在哪个键上，正序还是逆序，unique表示是否为唯一索引，等等...

　　 2. 删除索引

　　新手常陷入的误区是，认为集合被删除，索引就不存在了。关系型数据库中，表被删除了，索引也不会存在。在MongoDB中不存在删除集合的说法，就算集合数据清空，索引都是还在的，要移除索引还需要手工删除。

　　例如，删除名为“_UserName_”的索引：

mongoCollection.Metadata.DropIndex("_UserName_");

　　　　下面提供删除除默认索引外其他全部索引的方法:

public void DropAllIndex()
{
    var listIndexes = mongoCollection.Metadata.Indexes.ToList();
    for(int i = 0; i < listIndexes.Count; i++)
    {
        if(listIndexes[i].Key != "_id_")
        {
            mongoCollection.Metadata.DropIndex(listIndexes[i].Key);
        }
    }
}

三、索引的效率

　　MongoDB的索引到底能不能提高查询效率呢？我们在这里通过一个例子来测试。比较同样的数据在无索引和有索引的情况下的查询速度。

　　首先，我们通过这样一个方法插入10W条数据:

public void InsertBigData()
{
    var random =new Random();
    for(int i = 1; i < 100000; i++)
    {
        Document doc =new Document();

        doc["ID"] = i;
        doc["Data"] ="data" + random.Next(100000);

        mongoCollection.Save(doc);
    }

    Console.WriteLine("当前有"+ mongoCollection.FindAll().Documents.Count() + "条数据");
}

　　然后，实现一个方法用来创建索引:

public void CreateIndexForData()
{
    mongoCollection.Metadata.CreateIndex(newDocument { { "Data", 1 } },false);
}

　还有排序的方法：

public void SortForData()
{
    mongoCollection.FindAll().Sort(newDocument { { "Data", 1 } });
}

　运行测试代码如下:

static void Main(string[] args)
{
    IndexBLL indexBll =new IndexBLL();
    indexBll.DropAllIndex();
    indexBll.DeleteAll();
    indexBll.InsertBigData();

    Stopwatch watch1 =new Stopwatch();
    watch1.Start();
    for(int i = 0; i < 1; i++) indexBll.SortForData();
    Console.WriteLine("无索引排序执行时间："+ watch1.Elapsed);

    indexBll.CreateIndexForData();

    Stopwatch watch2 =new Stopwatch();
    watch2.Start();
    for(int i = 0; i < 1; i++) indexBll.SortForData();
    Console.WriteLine("有索引排序执行时间："+ watch2.Elapsed);

}

　　最后执行程序查看结果：

　　

　　多次测试表明在有索引的情况下，查询效率要高于无索引的效率。