MongoDB 的索引是提高查詢性能的核心機制，類似于傳統關系型數據庫的索引。以下是對 MongoDB 索引的詳細說明：

一、索引基礎
1. 索引的作用
加速查詢：通過索引快速定位數據，避免全集合掃描（COLLSCAN）。

排序優化：索引可以加速排序操作（如 sort()）。

唯一性約束：通過唯一索引（unique: true）確保字段值不重復。

稀疏性控制：稀疏索引（sparse: true）僅對存在該字段的文檔創建索引。

2. 默認索引
MongoDB 自動為 _id 字段創建唯一索引，不可刪除。

二、索引類型
1. 單字段索引（Single Field Index）
對單個字段創建索引：

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復制
db.collection.createIndex({ field: 1 }) ?// 1 表示升序，-1 表示降序
適用于精確匹配或范圍查詢的字段。

2. 復合索引（Compound Index）
對多個字段聯合創建索引：

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復制
db.collection.createIndex({ field1: 1, field2: -1 })
字段順序重要：查詢條件中字段的順序需與索引一致或前綴匹配。

排序優化：索引字段的順序會影響 sort() 的性能。

3. 多鍵索引（Multikey Index）
自動為數組字段中的每個元素創建索引：

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復制
db.collection.createIndex({ arrayField: 1 })
適用于查詢數組中的元素（如 arrayField: value）。

4. 文本索引（Text Index）
支持全文搜索：

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復制
db.collection.createIndex({ content: "text" })
支持多字段聯合文本索引：

javascript
復制
db.collection.createIndex({ title: "text", description: "text" })
5. 地理空間索引（Geospatial Index）
2dsphere：支持球面幾何查詢（如經緯度）：

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復制
db.places.createIndex({ location: "2dsphere" })
2d：支持平面幾何查詢（適用于舊版本）。

6. 哈希索引（Hashed Index）
對字段值計算哈希后創建索引，常用于分片鍵：

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復制
db.collection.createIndex({ field: "hashed" })
7. TTL 索引（Time-To-Live Index）
自動刪除過期文檔（如日志數據）：

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db.logs.createIndex({ createdAt: 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 })
8. 唯一索引（Unique Index）
確保字段值唯一：

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復制
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })
9. 稀疏索引（Sparse Index）
僅索引包含該字段的文檔：

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復制
db.users.createIndex({ phone: 1 }, { sparse: true })
三、索引管理
1. 查看索引
javascript
復制
db.collection.getIndexes() ?// 查看集合的所有索引
2. 刪除索引
javascript
復制
db.collection.dropIndex("indexName") ?// 刪除指定索引
db.collection.dropIndexes() ? ? ? ? ? // 刪除所有索引（保留 _id 索引）
3. 重建索引
javascript
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db.collection.reIndex() ?// 重建所有索引（慎用，可能阻塞操作）
四、索引使用策略
1. 索引選擇
MongoDB 查詢優化器會自動選擇最優索引。

可通過 explain() 分析查詢執行計劃：

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復制
db.collection.find({ field: "value" }).explain("executionStats")
2. 覆蓋查詢（Covered Query）
如果查詢結果完全由索引字段提供，無需回表查文檔：

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復制
// 創建復合索引
db.users.createIndex({ name: 1, age: 1 })
// 覆蓋查詢示例
db.users.find({ name: "Alice" }, { _id: 0, name: 1, age: 1 })
3. 索引交集（Index Intersection）
MongoDB 可以將多個索引的結果合并，但通常復合索引更高效。

五、索引的限制與注意事項
內存占用：

索引存儲在內存中，大集合的索引可能占用較多內存。

寫操作開銷：

索引會降低插入、更新、刪除操作的性能。

索引鍵大小限制：

索引鍵（Index Key）的總大小不能超過 1024 字節。

查詢模式匹配：

某些查詢可能無法使用索引（如正則表達式未左錨定）。

六、最佳實踐
優先使用復合索引：避免創建過多單字段索引。

避免全集合掃描：對高頻查詢字段建立索引。

索引選擇性：高基數（唯一值多）的字段更適合建索引。

監控索引使用：

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db.collection.aggregate([{ $indexStats: {} }])
刪除冗余索引：定期清理未使用的索引。

示例場景
場景 1：查詢優化
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// 創建復合索引
db.orders.createIndex({ customerId: 1, orderDate: -1 })

// 查詢最近訂單
db.orders.find({ customerId: 123 }).sort({ orderDate: -1 })
場景 2：唯一約束
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復制
// 確保用戶名唯一
db.users.createIndex({ username: 1 }, { unique: true })
通過合理設計索引，可以顯著提升 MongoDB 的查詢性能，但需根據實際場景權衡讀寫開銷。