MongoDB學習筆記(六) MongoDB索引用法和效率分析

MongoDB中的索引其實類似於關系型數據庫，都是為了提高查詢和排序的效率的，並且實現原理也基本一致。由於集合中的鍵(字段)可以是普通數據 類型，也可以是子文檔。MongoDB可以在各種類型的鍵上創建索引。下面分別講解各種類型的索引的創建，查詢，以及索引的維護等。

一、創建索引

　　 1. 默認索引

　　MongoDB有個默認的“_id”的鍵，他相當於“主鍵”的角色。集合創建後系統會自動創建一個索引在“_id”鍵上，它是默認索引，索引名叫“_id_”，是無法被刪除的。我們可以通過以下方式查看：

復制代碼 代碼如下:
var _idIndex = mongoCollection.Metadata.Indexes.Single(x => x.Key == "_id_");
Console.WriteLine(_idIndex);

2. 單列索引

　　在單個鍵上創建的索引就是單列索引，例如我們要在“UserInfo”集合上給“UserName”鍵創建一個單列索引，語法如下：（1表示正序，-1逆序）

復制代碼 代碼如下: mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "UserName", 1 } }, false);

　　接著，我們用同樣方法查找名為“_UserName_”的索引

復制代碼 代碼如下:
var _UserName_Index = mongoCollection.Metadata.Indexes.Single(x => x.Key == "_UserName_");
Console.WriteLine(_UserName_Index);

3.組合索引

　　另外，我們還可以同時對多個鍵創建組合索引。如下代碼創建了按照“UserId”正序，“UserName”逆序的組合索引:

復制代碼 代碼如下: mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "UserId", 1 }, { "UserName", -1 } }, false);

4.子文檔索引

　　我們可以對文檔類型的鍵創建各種索引，例如單列索引，如下創建用戶詳細信息“Detail”的單列索引：

復制代碼 代碼如下: mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "Detail", 1 } }, false);

對子文檔的鍵創建組合索引：例如在“Detail.Address”和“Detail.Age”上創建組合索引：

復制代碼 代碼如下: mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "Detail.Address", 1 }, { "Detail.Age", -1 } }, false);

5.唯一索引

　　唯一索引限制了對當前鍵添加值時，不能添加重復的信息。值得注意的是，當文檔不存在指定鍵時，會被認為鍵值是“null”，所以“null”也會被認為是重復的，所以一般被作為唯一索引的鍵，最好都要有鍵值對。

　　對“UserId”創建唯一索引(這時候最後一個參數為“true”)：

復制代碼 代碼如下: mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "UserId", 1 } }, true);

二、維護索引

1. 查詢索引

　　通過索引名查詢的方式已有介紹。但有時候，我們可能忘記了索引名，怎麼查詢呢？

　　下面提供一個遍歷全部索引的方法，打印全部索引信息：

復制代碼 代碼如下:
foreach (var index in mongoCollection.Metadata.Indexes)
 {
     Console.WriteLine(index.Value);
}

　　輸出結果示例：

復制代碼 代碼如下:
{ "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" }

可見，集合的索引也是通過一個集合來維護的。name表示索引名，ns表示索引屬於哪個庫哪個集合，key表示索引在哪個鍵上，正序還是逆序，unique表示是否為唯一索引，等等...

　　 2. 刪除索引

　　新手常陷入的誤區是，認為集合被刪除，索引就不存在了。關系型數據庫中，表被刪除了，索引也不會存在。在MongoDB中不存在刪除集合的說法，就算集合數據清空，索引都是還在的，要移除索引還需要手工刪除。

　　例如，刪除名為“_UserName_”的索引：

復制代碼 代碼如下:
mongoCollection.Metadata.DropIndex("_UserName_");

下面提供刪除除默認索引外其他全部索引的方法:

復制代碼 代碼如下:
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詢效率呢？我們在這裡通過一個例子來測試。比較同樣的數據在無索引和有索引的情況下的查詢速度。

　　首先，我們通過這樣一個方法插入10W條數據:

復制代碼 代碼如下:
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("當前有" + mongoCollection.FindAll().Documents.Count() + "條數據");
}

　然後，實現一個方法用來創建索引:

復制代碼 代碼如下:
public void CreateIndexForData()
{
    mongoCollection.Metadata.CreateIndex(new Document { { "Data", 1 } }, false);
}

還有排序的方法：

復制代碼 代碼如下: public void SortForData()
{
    mongoCollection.FindAll().Sort(new Document { { "Data", 1 } });
}

　運行測試代碼如下:

復制代碼 代碼如下:
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("無索引排序執行時間：" + watch1.Elapsed);

    indexBll.CreateIndexForData();

    Stopwatch watch2 = new Stopwatch();
    watch2.Start();
    for (int i = 0; i < 1; i++) indexBll.SortForData();
    Console.WriteLine("有索引排序執行時間：" +