1 概述
索引支持在MongoDB中高效地执行查询。如果没有索引，MongoDB必须执行全集合扫描，即扫描集合中的每个文档，以选择与查询语句匹配的文档。这种扫描全集合的查询效率是非常低的，特别在处理大量的数据时，查询可以要花费几十秒甚至几分钟，这对网站的性能是非常致命的。
如果查询存在适当的索引，MongoDB可以使用该索引限制必须检查的文档数。
索引是特殊的数据结构，它以易于遍历的形式存储集合数据集的一小部分。索引存储特定字段或一组字段的值，按字段值排序。索引项的排序支持有效的相等匹配和基于范围的查询操作。此外，MongoDB还可以使用索引中的排序返回排序结果。
官网文档：https://docs.mongodb.com/manual/indexes/
MongoDB索引使用B树数据结构（确切的说是B-Tree，MySQL是B+Tree）
2 索引的类型
2.1 单字段索引
MongoDB支持在文档的单个字段上创建用户定义的升序/降序索引，称为单字段索引（Single Field Index）。
对于单个字段索引和排序操作，索引键的排序顺序（即升序或降序）并不重要，因为MongoDB可以在任何方向上遍历索引。
2.2 复合索引
MongoDB还支持多个字段的用户定义索引，即复合索引（Compound Index）。
复合索引中列出的字段顺序具有重要意义。例如，如果复合索引由 { userid: 1, score: -1 } 组成，则索引首先按userid正序排序，然后
在每个userid的值内，再在按score倒序排序。
2.3 其他索引
地理空间索引（Geospatial Index）、文本索引（Text Indexes）、哈希索引（Hashed Indexes）。
地理空间索引（Geospatial Index）：
- 为了支持对地理空间坐标数据的有效查询，MongoDB提供了两种特殊的索引：返回结果时使用平面几何的二维索引和返回结果时使用球面
几何的二维球面索引。
文本索引（Text Indexes）：
- MongoDB提供了一种文本索引类型，支持在集合中搜索字符串内容。这些文本索引不存储特定于语言的停止词（例如“the”、“a”、“or”），而将集合中的词作为词干，只存储根词。
哈希索引（Hashed Indexes）：
- 为了支持基于散列的分片，MongoDB提供了散列索引类型，它对字段值的散列进行索引。这些索引在其范围内的值分布更加随机，但只支
持相等匹配，不支持基于范围的查询。
3 索引的管理操作
3.1 索引的查看
说明：
- 返回一个集合中的所有索引的数组。
语法：
db.collection.getIndexes()
提示：该语法命令运行要求是MongoDB 3.0+
示例:查看comment集合中所有的索引情况
> db.comment.getIndexes()[{ "v": 2, "key": { "_id": 1 }, "name": "_id_", "ns": "articledb.comment" }]
结果中显示的是默认_id 索引。
默认_id索引：
- MongoDB在创建集合的过程中，在
_id字段上创建一个唯一的索引，默认名字为_id_，该索引可防止客户端插入两个具有相同值的文
档，您不能在_id字段上删除此索引。
注意：该索引是唯一索引，因此值不能重复，即_id值不能重复的。在分片集群中，通常使用_id 作为片键。
3.2 索引的创建
说明：
- 在集合上创建索引。
语法：
db.collection.createIndex(keys, options)
参数：
| Parameter | Type | Description |
| keys | document | 包含字段和值对的文档，其中字段是索引键，值描述该字段的索引类型。对于字段上的升序索引，请指定值1；对于降序索引，请指定值-1。比如： {字段:1或-1} ，其中1 为指定按升序创建索引，如果你想按降序来创建索引指定为 -1 即可。另外，MongoDB支持几种不同的索引类型，包括文本、地理空间和哈希索引。 |
| options | document | 可选。包含一组控制索引创建的选项的文档。有关详细信息，请参见选项详情列表。 |
options（更多选项）列表：
| Parameter | Type | Description |
| background | Boolean | 建索引过程会阻塞其它数据库操作，background可指定以后台方式创建索引，即增加"background" 可选参数。 “background” 默认值为false。 |
| unique | Boolean | 建立的索引是否唯一。指定为true创建唯一索引。默认值为false. |
| name | String | 索引的名称。如果未指定，MongoDB的通过连接索引的字段名和排序顺序生成一个索引名称。 |
| dropDups | Boolean | 3.0+版本已废弃。在建立唯一索引时是否删除重复记录,指定 true 创建唯一索引。默认值为false. |
| sparse | Boolean | 对文档中不存在的字段数据不启用索引；这个参数需要特别注意，如果设置为true的话，在索引字段中不会查询出不包含对应字段的文档.。默认值为 false. |
| expireAfterSeconds | integer | 指定一个以秒为单位的数值，完成 TTL设定，设定集合的生存时间。 |
| v | index verison | 索引的版本号。默认的索引版本取决于mongod创建索引时运行的版本。 |
| weights | document | 索引权重值，数值在 1 到 99,999 之间，表示该索引相对于其他索引字段的得分权重。 |
| default_language | string | 对于文本索引，该参数决定了停用词及词干和词器的规则的列表。 默认为英语 |
| language_override | string | 对于文本索引，该参数指定了包含在文档中的字段名，语言覆盖默认的language，默认值为language. |
提示：
- 注意在 3.0.0 版本前创建索引方法为 db.collection.ensureIndex() ，之后的版本使用了 db.collection.createIndex() 方法，ensureIndex() 还能用，但只是 createIndex() 的别名。
【示例】
（1）单字段索引示例：对 userid 字段建立索引：
> db.comment.createIndex({ userid: 1 }) { "createdCollectionAutomatically": false, "numIndexesBefore": 1, "numIndexesAfter": 2, "ok": 1 }
参数1：按升序创建索引
可以查看一下：
> db.comment.getIndexes()[{ "v": 2, "key": { "_id": 1 }, "name": "_id_", "ns": "articledb.comment" }, { "v": 2, "key": { "userid": 1 }, "name": "userid_1", "ns": "articledb.comment" }]
索引名字为`userid_1:
（2）复合索引：对 userid 和 nickname 同时建立复合（Compound）索引：
> db.comment.createIndex({ userid: 1, nickname: - 1 }) { "createdCollectionAutomatically": false, "numIndexesBefore": 2, "numIndexesAfter": 3, "ok": 1 }
查看一下索引：
> db.comment.getIndexes()[{ "v": 2, "key": { "_id": 1 }, "name": "_id_", "ns": "articledb.comment" }, { "v": 2, "key": { "userid": 1 }, "name": "userid_1", "ns": "articledb.comment" }, { "v": 2, "key": { "userid": 1, "nickname": - 1 }, "name": "userid_1_nickname_-1", "ns": "articledb.comment" }]
3.3 索引的移除
说明：可以移除指定的索引，或移除所有索引
一、指定索引的移除
语法：
db.collection.dropIndex(index)
| Parameter | Type | Description |
| index | string or document | 指定要删除的索引。可以通过索引名称或索引规范文档指定索引。若要删除文本索引，请指索引名称。 |
【示例】
删除 comment 集合中 userid 字段上的升序索引：
> db.comment.dropIndex({userid:1}) { "nIndexesWas" : 3, "ok" : 1 }
二、所有索引的移除
语法：
db.collection.dropIndexes()
【示例】
删除 spit 集合中所有索引。
> db.comment.dropIndexes() { "nIndexesWas": 2, "msg": "non-_id indexes dropped for collection", "ok": 1 }
提示： _id 的字段的索引是无法删除的，只能删除非_id字段的索引。
4 索引的使用
4.1 执行计划
分析查询性能（Analyze Query Performance）通常使用执行计划（解释计划、Explain Plan）来查看查询的情况，如查询耗费的时间、是否基于索引查询等。
那么，通常，我们想知道，建立的索引是否有效，效果如何，都需要通过执行计划查看。
语法：
db.collection.find(query,options).explain(options)
【示例】
查看根据userid查询数据的情况：
> db.comment.find({ userid: "1003" }).explain() { "queryPlanner": { "plannerVersion": 1, "namespace": "articledb.comment", "indexFilterSet": false, "parsedQuery": { "userid": { "$eq": "1003" } }, "winningPlan": { "stage": "COLLSCAN", "filter": { "userid": { "$eq": "1003" } }, "direction": "forward" }, "rejectedPlans": [] }, "serverInfo": { "host": "9ef3740277ad", "port": 27017, "version": "4.0.10", "gitVersion": "c389e7f69f637f7a1ac3cc9fae843b635f20b766" }, "ok": 1
关键点看： “stage” : “COLLSCAN”, 表示全集合扫描
下面对userid建立索引
> db.comment.createIndex({userid:1}) { "createdCollectionAutomatically" : false, "numIndexesBefore" : 1, "numIndexesAfter" : 2, "ok" : 1 }
再次查看执行计划：
> db.comment.find({ userid: "1013" }).explain() { "queryPlanner": { "plannerVersion": 1, "namespace": "articledb.comment", "indexFilterSet": false, "parsedQuery": { "userid": { "$eq": "1013" } }, "winningPlan": { "stage": "FETCH", "inputStage": { "stage": "IXSCAN", "keyPattern": { "userid": 1 }, "indexName": "userid_1", "isMultiKey": false, "multiKeyPaths": { "userid": [] }, "isUnique": false, "isSparse": false, "isPartial": false, "indexVersion": 2, "direction": "forward", "indexBounds": { "userid": ["[\"1013\", \"1013\"]"] } } }, "rejectedPlans": [] }, "serverInfo": { "host": "9ef3740277ad", "port": 27017, "version": "4.0.10", "gitVersion": "c389e7f69f637f7a1ac3cc9fae843b635f20b766" }, "ok": 1 }
关键点看： “stage” : “IXSCAN” ,基于索引的扫描
4.2 涵盖的查询
Covered Queries
当查询条件和查询的投影仅包含索引字段时，MongoDB直接从索引返回结果，而不扫描任何文档或将文档带入内存。 这些覆盖的查询可以非常有效。
更多：https://docs.mongodb.com/manual/core/query-optimization/#read-operations-covered-query
【示例】
> db.comment.find({ userid: "1003" }, { userid: 1, _id: 0 }) { "userid": "1003" }{ "userid": "1003" } > db.comment.find({ userid: "1003" }, { userid: 1, _id: 0 }).explain() { "queryPlanner": { "plannerVersion": 1, "namespace": "articledb.comment", "indexFilterSet": false, "parsedQuery": { "userid": { "$eq": "1003" } }, "winningPlan": { "stage": "PROJECTION", "transformBy": { "userid": 1, "_id": 0 }, "inputStage": { "stage": "IXSCAN", "keyPattern": { "userid": 1 }, "indexName": "userid_1", "isMultiKey": false, "multiKeyPaths": { "userid": [] }, "isUnique": false, "isSparse": false, "isPartial": false, "indexVersion": 2, "direction": "forward", "indexBounds": { "userid": ["[\"1003\", \"1003\"]"] } } }, "rejectedPlans": [] }, "serverInfo": { "host": "bobohost.localdomain", "port": 27017, "version": "4.0.10", "gitVersion": "c389e7f69f637f7a1ac3cc9fae843b635f20b766" }, "ok": 1 }
