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索引

在此页面上

  • Overview
  • 查询覆盖和性能
  • 操作注意事项
  • 索引类型
  • 单字段索引和复合索引
  • 多键索引（数组字段索引）
  • Text Indexes
  • 地理空间索引
  • Unique Indexes
  • 通配符索引 (Wildcard Indexes)
  • 聚集索引
  • 删除索引
  • 使用索引规范文档删除索引
  • 使用名称字段删除索引
  • 使用通配符删除索引

Overview

在本指南中，您可以学习如何通过 MongoDB Java 驱动程序使用索引。

MongoDB 中的索引支持高效执行查询。如果没有索引，MongoDB 必须扫描集合中的每个文档（集合扫描），才能找到与每个查询匹配的文档。这些集合扫描很慢，可能会对应用程序的性能产生负面影响。如果查询存在适当的索引，MongoDB 就可以使用该索引来限制必须检查的文档数量。

索引还：

  • 支持高效分类

  • 启用地理空间搜索等特殊功能

  • 支持添加约束，确保字段值唯一

  • 支持更多

提示

查找要更新的文档时，更新操作会使用索引；查找要删除的文档时，删除操作会使用索引；聚合管道的某些阶段也会使用索引。

查询覆盖和性能

对 MongoDB 执行查询时，您的命令可以包含各种元素：

  • 用于指定您要查找的字段和值的查询条件

  • 影响查询执行的选项（例如 读关注）

  • 用于指定 MongoDB 应返回字段的投影条件（可选）

  • 排序条件，用于指定从 MongoDB 返回文档的顺序（可选）

当查询、投影和排序中指定的所有字段均位于同一索引时，MongoDB 会直接从此索引返回结果，而这也被称为覆盖查询。

重要

排序顺序

排序条件必须与索引的顺序一致或相反。

考虑字段上的索引， name按升序 (AZ) 排列，而age按降序 (9-0) 排列：

name_1_age_-1

当您按以下任一方式对数据进行排序时，MongoDB 会使用此索引：

  • name 升序， age降序

  • name 降序，age 升序

指定name和 age升序或name和age降序排序将需要进行内存中排序。

有关如何确保索引涵盖查询条件和投影的更多信息，请参阅MongoDB手册中有关查询覆盖的文章。

操作注意事项

为了提高查询性能，请对您应用程序查询操作中的常见字段，以及其他能返回已排序结果的操作中的常见字段建立索引。您添加的每个索引在活动状态下都会占用一定磁盘空间和内存，因此您应当跟踪索引的内存和磁盘使用情况，以便进行容量规划。此外，当写入操作更新了一个被索引的字段时，MongoDB 也必须更新相关索引。

由于 MongoDB 支持动态模式，因此应用程序可以查询事先无法知道名称或具有任意名称的字段。MongoDB 4.2 引入了通配符索引，以帮助支持这些查询。通配符索引并不是为了取代基于工作负载的索引规划而设计的。

有关设计数据模型和选择适合应用程序的索引的更多信息，请参阅 MongoDB Server数据建模和索引。

索引类型

MongoDB支持多种不同的索引类型来支持数据查询。 以下部分描述了最常见的索引类型，并提供了创建每种索引类型的示例代码。 有关索引类型的完整列表，请参阅索引。

提示

MongoDB Java 驱动程序提供了索引类，其中包含静态工厂方法可为不同的 MongoDB 索引键类型创建索引规范文档。

以下示例使用 createIndex() 方法创建各种索引以及以下设置：

import com.mongodb.DuplicateKeyException;
import com.mongodb.MongoCommandException;
import com.mongodb.client.*;
import com.mongodb.client.model.IndexOptions;
import com.mongodb.client.model.Indexes;
import com.mongodb.client.model.Sorts;
import com.mongodb.client.model.geojson.Point;
import com.mongodb.client.model.geojson.Position;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
import org.bson.Document;
import org.bson.conversions.Bson;
import static com.mongodb.client.model.Filters.*;
import static com.mongodb.client.model.Projections.*;
final String uri = "mongodb+srv://<atlas-uri>/<dbname>?retryWrites=true&w=majority";
mongoClient = MongoClients.create(uri);
database = mongoClient.getDatabase("sample_mflix");
collection = database.getCollection("movies");

单字段索引和复合索引

单字段索引

单字段索引是对集合文档中的单字段进行引用的索引。其提高了单字段查询和排序性能，并支持 TTL 索引，可在一定时间后或特定时钟时间自动从集合中删除文档。

注意

_id_ 索引是单字段索引的一个示例。创建新集合时，会在 _id 字段上自动创建此索引。

以下示例将对 title 字段按升序创建索引：

String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.ascending("title"));
System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));

以下是前面代码片段中创建的索引将涵盖的查询示例：

Bson filter = eq("title", "Batman");
Bson sort = Sorts.ascending("title");
Bson projection = fields(include("title"), excludeId());
FindIterable<Document> cursor = collection.find(filter).sort(sort).projection(projection);

有关更多信息，请参阅 MongoDB Server 手册中的单字段索引。

复合索引

复合索引包含对集合文档中多个字段的引用，从而提高查询和排序性能。

提示

在此处阅读有关复合索引、索引前缀和排序顺序的更多信息。

以下示例在 type 和 rated 字段上创建复合索引：

String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.ascending("type", "rated"));
System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));

以下是前面代码片段中创建的索引将涵盖的查询示例：

Bson filter = and(eq("type", "movie"), eq("rated", "G"));
Bson sort = Sorts.ascending("type", "rated");
Bson projection = fields(include("type", "rated"), excludeId());
FindIterable<Document> cursor = collection.find(filter).sort(sort).projection(projection);

有关更多信息，请参阅 MongoDB Server 手册中的复合索引。

多键索引（数组字段索引）

多键索引可提高使用包含数组值的索引指定字段的查询性能。您可以使用与单字段或复合索引相同的语法定义多键索引。

以下示例在 rated、genres（字符串数组）和 title 字段上创建了复合多键索引：

String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.ascending("rated", "genres", "title"));
System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));

以下是前面代码片段中创建的索引将涵盖的查询示例：

Bson filter = and(eq("genres", "Animation"), eq("rated", "G"));
Bson sort = Sorts.ascending("title");
Bson projection = fields(include("title", "rated"), excludeId());
FindIterable<Document> cursor = collection.find(filter).sort(sort).projection(projection);

多键索引在查询覆盖、索引绑定计算和排序行为方面的行为与其他索引不同。 有关多键索引的完整说明，包括对其行为和限制的讨论，请参阅MongoDB手册中的多键索引页面。

Text Indexes

文本索引支持对字符串内容进行文本搜索查询。这些索引可以包括任何值为字符串或字符串元素数组的字段。MongoDB 还支持各种语言的文本搜索。在创建索引时，可以指定默认语言作为选项。

提示

文本索引不同于功能更强大的Atlas Full Text Search索引。 Atlas用户应使用Atlas Search 。

单个字段

以下示例在 plot 字段上创建一个文本索引：

try {
    String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.text("plot"));
    System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));
// Prints a message if a text index already exists with a different configuration 
} catch (MongoCommandException e) {
    if (e.getErrorCodeName().equals("IndexOptionsConflict"))
        System.out.println("there's an existing text index with different options");
}

以下查询示例将使用在前面的代码片段中创建的索引。 请注意，由于文本索引不包含排序顺序，因此省略了sort 。

Bson filter = text("java coffee shop");
Bson projection = fields(include("fullplot"), excludeId());
FindIterable<Document> cursor = collection.find(filter).projection(projection);

多个字段

一个collection只能包含一个文本索引。如果要为多个文本字段创建文本索引，则需要创建复合索引。 对复合索引中的所有文本字段运行文本搜索。

以下代码段为 title 和 genre 字段创建复合文本索引：

collection.createIndex(Indexes.compoundIndex(Indexes.text("title"), Indexes.text("genre")));

如需了解更多信息，请参阅以下“服务器手册条目”：

地理空间索引

MongoDB支持使用2 dsphere 索引查询地理空间坐标数据。 通过2dsphere索引，您可以查询地理空间数据的包含、相交和邻近范围。 有关查询地理空间数据的更多信息，请参阅地理空间查询。

要创建2dsphere索引，您必须指定仅包含GeoJSON对象的字段。 有关此类型的更多详细信息，请参阅有关GeoJSON对象的MongoDB Server手册页面。

以下样本文档中的 location.geo 字段来自 sample_mflix 数据库中的 theaters 集合，且为用于描述影院坐标的 GeoJSON 点对象：

{
   "_id" : ObjectId("59a47286cfa9a3a73e51e75c"),
   "theaterId" : 104,
   "location" : {
      "address" : {
         "street1" : "5000 W 147th St",
         "city" : "Hawthorne",
         "state" : "CA",
         "zipcode" : "90250"
      },
      "geo" : {
         "type" : "Point",
         "coordinates" : [
            -118.36559,
            33.897167
         ]
      }
   }
}

以下示例在 location.geo 字段上创建一个 2dsphere 索引：

重要

尝试在地理空间索引覆盖的字段上创建地理空间索引会导致错误。

try {
    String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.geo2dsphere("location.geo"));
    System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));
// Prints a message if a geospatial index already exists with a different configuration 
} catch (MongoCommandException e) {
    if (e.getErrorCodeName().equals("IndexOptionsConflict"))
        System.out.println("there's an existing geospatial index with different options");
}

以下是使用 "location.geo" 索引进行地理空间查询的示例。

// Stores the coordinates of the NY MongoDB headquarters
Point refPoint = new Point(new Position(-73.98456, 40.7612));
// Retrieves documents that represent locations up to 1000 meters from the specified point directly from the geospatial index
// Creates a filter to match a document 
Bson filter = near("location.geo", refPoint, 1000.0, 0.0);
FindIterable<Document> cursor = collection.find(filter);

MongoDB 还支持 2d 索引，用于计算欧几里德平面上的距离，以及处理 MongoDB 2.2 及更早版本中使用的“旧版坐标对”语法。有关更多信息，请参阅 MongoDB Server 手册中的“地理空间查询”页面。

Unique Indexes

唯一索引可确保索引字段不存储重复值。默认情况下，MongoDB 在创建集合期间会在 _id 字段上创建唯一索引。要创建唯一索引，请指定要防止重复的字段或字段组合，并将 unique 选项设置为 true。

以下示例在 theaterId 字段上创建唯一的降序索引：

try {
    IndexOptions indexOptions = new IndexOptions().unique(true);
    String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.descending("theaterId"), indexOptions);
    System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));
// Prints a message if the "theaterID" field contains duplicate values
} catch (DuplicateKeyException e) {
    System.out.printf("duplicate field values encountered, couldn't create index: \t%s\n", e);
}

重要

如果您执行的写入操作存储了违反唯一索引的重复值，则 MongoDB Java 驱动程序将引发DuplicateKeyException ，并且 MongoDB 将引发类似于以下内容的错误：

E11000 duplicate key error index

有关更多信息，请参阅 MongoDB 服务器手册中的唯一索引页面。

通配符索引 (Wildcard Indexes)

通配符索引可对未知或任意字段进行查询。如果您使用的是动态模式，则这些索引可能很有用。

以下示例将对 location 字段的所有值（包括嵌套在子文档和数组中的值）创建升序通配符索引：

String resultCreateIndex = collection.createIndex(Indexes.ascending("location.$**")); 
System.out.println(String.format("Index created: %s", resultCreateIndex));

有关更多信息，请参阅 MongoDB 服务器手册中的通配符索引页面。

聚集索引

集群化索引指示集合存储按键值排序的文档。要创建集群化索引，请在创建集合时指定集群化索引选项，其中 _id 字段作为键，唯一字段为 true。

以下示例对 vendors 集合中的 _id 字段创建集群索引：

MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("tea");
ClusteredIndexOptions clusteredIndexOptions = new ClusteredIndexOptions(new Document("_id", 1), true);
CreateCollectionOptions createCollectionOptions = new CreateCollectionOptions().clusteredIndexOptions(clusteredIndexOptions);
database.createCollection("vendors", createCollectionOptions);

有关详细信息，请参阅 MongoDB Server 手册部分：

删除索引

您可以删除针对 _id 字段的所有未使用索引，但默认唯一索引除外。

以下几节将介绍了删除索引的方法：

  • 使用索引规范文档

  • 使用索引名称字段

  • 使用通配符删除所有索引

使用索引规范文档删除索引

将索引规范文档传递给 dropIndex() 方法以从集合中删除索引。索引规范文档是一个 Bson 实例，用于指定指定字段的索引类型。

以下代码片段将删除某一集合中针对 title 字段的升序索引：

collection.dropIndex(Indexes.ascending("title"));

重要

如果要删除文本索引，则必须改用索引的名称。有关详细信息，请参阅使用名称字段删除索引部分。

使用名称字段删除索引

将索引的 name 字段传递给 dropIndex() 方法，以从集合中删除索引。

如果您需要查找索引的名称，请使用listIndexes() name方法查看索引中字段的值。

以下代码片段将检索并打印集合中的所有索引：

collection.listIndexes().forEach(doc -> System.out.println(doc.toJson()));

如果您对包含文本索引的集合调用 listIndex()，输出可能如下所示：

{ "v": 2, "key": {"_id": 1}, "name": "_id_" }
{ "v": 2, "key": {"_fts": "text", "_ftsx": 1}, "name": "title_text", "weights": {"title": 1},
"default_language": "english", "language_override": "language", "textIndexVersion": 3 }

输出结果显示现有索引的名称为 "_id" 和 "title_text"。

以下代码片段将从集合中删除“title_text”索引：

collection.dropIndex("title_text");

注意

不能从复合文本索引中删除单个字段。您必须删除整个索引，然后创建新索引，才能更新索引字段。

使用通配符删除索引

从 MongoDB 4.2 开始，您可以在集合上调用 dropIndexes() 方法来删除所有索引：

collection.dropIndexes();

对于 MongoDB 的早期版本，请将“*”作为参数传递给对集合上 dropIndex() 的调用：

collection.dropIndex("*");

有关本节中方法的更多信息，请参阅以下 API 文档：

后退

聚合(Aggregation)

来年

事务