PostgreSQL索引的设计原则和最佳实践

CREATE INDEX idx_orders_user_id ON orders(user_id);

CREATE INDEX idx_users_email_hash ON users USING HASH(email);

-- JSONB 索引
CREATE INDEX idx_products_attrs_gin ON products USING GIN(attributes);
-- 全文检索
CREATE INDEX idx_articles_fts ON articles USING GIN(to_tsvector('english', content));
-- 模糊搜索（需 pg_trgm 扩展）
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS pg_trgm;
CREATE INDEX idx_users_name_trgm ON users USING GIN(name gin_trgm_ops);

-- 全文检索（GiST 版本）
CREATE INDEX idx_articles_fts_gist ON articles USING GiST(to_tsvector('english', content));
-- ltree 路径索引
CREATE INDEX idx_categories_path ON categories USING GiST(path);

-- 时间序列表
CREATE INDEX idx_logs_created_brin ON logs USING BRIN(created_at);

-- 启用 pg_stat_statements
CREATE EXTENSION pg_stat_statements;
-- 查看最耗时的查询
SELECT query, calls, total_exec_time, rows
FROM pg_stat_statements
ORDER BY total_exec_time DESC
LIMIT 10;

-- 查询：SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123 AND status = 'paid';
-- 推荐索引：
CREATE INDEX idx_orders_user_status ON orders(user_id, status);

-- 查询：SELECT order_id, total FROM orders WHERE user_id = 123;
-- 普通索引：
CREATE INDEX idx_orders_user_id ON orders(user_id);  -- 需回表取 total
-- 覆盖索引：
CREATE INDEX idx_orders_user_id_covering ON orders(user_id) INCLUDE (total);
-- 执行计划：Index Only Scan（无需回表）

查询条件中有哪些列？
├─ 全是等值（=） → 任意顺序（建议高选择性列在前）
├─ 含范围（>, <, BETWEEN） → 等值列在前，范围列在后
└─ 含排序（ORDER BY） → 将排序列放在最后（若前面是等值）

-- 查询：WHERE user_id = 123 AND created_at > '2026-01-01'
-- 正确顺序：(user_id, created_at)
CREATE INDEX idx_orders_user_created ON orders(user_id, created_at);
-- 错误顺序：(created_at, user_id) → created_at 范围扫描后仍需过滤 user_id

-- 查询：WHERE status = 'paid' ORDER BY created_at DESC LIMIT 10
-- 推荐索引：(status, created_at DESC)
CREATE INDEX idx_orders_status_created ON orders(status, created_at DESC);
-- 可实现 Index Scan + Limit，避免 Sort

-- 场景：90% 的订单是 'completed'，但常查 'pending'
CREATE INDEX idx_orders_pending ON orders(user_id)
WHERE status = 'pending';
-- 查询必须包含相同条件才能使用索引
SELECT * FROM orders WHERE user_id = 123 AND status = 'pending';

-- 查看从未使用的索引
SELECT schemaname, tablename, indexname, idx_scan
FROM pg_stat_user_indexes
WHERE idx_scan = 0
ORDER BY schemaname, tablename;
-- 查看低效索引（扫描次数远低于表大小）
SELECT
    schemaname,
    tablename,
    indexname,
    idx_scan,
    pg_size_pretty(pg_relation_size(indexname::regclass)) AS index_size
FROM pg_stat_user_indexes
WHERE idx_scan < 100  -- 阈值根据业务调整
ORDER BY pg_relation_size(indexname::regclass) DESC;

-- 手动更新统计信息（大批量导入后执行）
ANALYZE table_name;
-- 调整自动分析阈值
ALTER TABLE orders SET (
    autovacuum_analyze_scale_factor = 0.05,  -- 默认 0.1
    autovacuum_analyze_threshold = 500       -- 默认 50
);

-- SSD 随机读接近顺序读，降低 random_page_cost
SET random_page_cost = 1.1;  -- 默认 4.0（机械盘）
-- 若内存充足，可降低 cpu_tuple_cost
SET cpu_tuple_cost = 0.005;  -- 默认 0.01

-- 性别只有 'M'/'F'，索引几乎无效
CREATE INDEX idx_users_gender ON users(gender);

-- 索引
CREATE INDEX idx_users_upper_email ON users(UPPER(email));
-- 查询必须完全一致
SELECT * FROM users WHERE UPPER(email) = 'ALICE@EXAMPLE.COM';  -- ✅
SELECT * FROM users WHERE UPPER(email) = lower('ALICE@EXAMPLE.COM');  -- ❌ 不匹配

-- 原查询（可能无法使用索引）
SELECT * FROM users WHERE email = 'a' OR name = 'Alice';
-- 优化后（每个分支独立使用索引）
SELECT * FROM users WHERE email = 'a'
UNION
SELECT * FROM users WHERE name = 'Alice';

-- 原查询
SELECT * FROM logs WHERE DATE(created_at) = '2026-01-25';
-- 优化后（使用范围）
SELECT * FROM logs 
WHERE created_at >= '2026-01-25' 
  AND created_at < '2026-01-26';

-- 原查询（需回表）
SELECT user_id, COUNT(*) FROM orders GROUP BY user_id;
-- 若 orders 表很大，可建覆盖索引
CREATE INDEX idx_orders_user_covering ON orders(user_id) INCLUDE (order_id);
-- 执行计划：Index Only Scan + GroupAggregate