目录

1. 为什么需要索引？
2. 创建索引的核心方法
3. 完整代码示例
4. 创建不同类型的索引
   • 单字段索引
   • 复合索引
   • 唯一索引
   • TTL 索引 (自动过期)
   • 文本索引
   • 地理空间索引
5. 索引管理
   • 查看索引
   • 删除索引
6. 最佳实践与注意事项

为什么需要索引？

想象一下没有索引的 MongoDB 集合就像一本没有目录的书，如果你想找到特定内容（"第 50 页"），你必须一页一页地翻阅（全表扫描），这非常慢。

索引 就像这本书的目录，它维护了一个特定字段或多个字段值的排序列表，并指向包含这些值的文档，当你在查询中使用了被索引的字段时，MongoDB 可以直接跳转到相关数据，而无需扫描整个集合，从而极大地提高查询速度。

权衡：

• 优点：查询速度极快，特别是对于 sort()、match() 和 equal 查询。
• 缺点：
  • 写入开销：每次插入、更新或删除文档时，MongoDB 都需要更新索引，这会降低写入速度。
  • 存储空间：索引本身会占用额外的磁盘空间。

只为经常用于查询、排序或过滤的字段创建索引。

创建索引的核心方法

在 Java 驱动中，创建索引主要通过 MongoCollection 对象的 createIndex() 方法实现。

// collection 是你的 MongoCollection<Document> 对象
collection.createIndex(indexes, options);

• indexes: 一个 Indexes 类的辅助方法，用于定义索引的字段和排序方向。
  • Indexes.ascending("fieldName"): 创建升序索引。
  • Indexes.descending("fieldName"): 创建降序索引。
  • Indexes.compoundIndex(Indexes.ascending("field1"), Indexes.descending("field2")): 创建复合索引。
• options: 一个 IndexOptions 对象，用于配置索引的高级选项，如唯一性、过期时间、名称等。

完整代码示例

这是一个完整的、可运行的 Java 示例，展示了如何连接到 MongoDB 并为 users 集合的 username 字段创建一个索引。

前提条件:

• 已安装 Java 开发环境。
• 已安装并运行 MongoDB。
• 在你的 pom.xml (Maven) 或 build.gradle (Gradle) 中添加 MongoDB Java 驱动依赖。

Maven 依赖 (pom.xml):

<dependency>
    <groupId>org.mongodb</groupId>
    <artifactId>mongodb-driver-sync</artifactId>
    <version>4.11.1</version> <!-- 请使用最新版本 -->
</dependency>

Java 代码:

import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import com.mongodb.client.model.Indexes;
import org.bson.Document;
public class CreateIndexExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建 MongoClient (推荐使用连接字符串)
        String uri = "mongodb://localhost:27017";
        try (MongoClient mongoClient = MongoClients.create(uri)) {
            // 2. 获取数据库和集合
            MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("myDatabase");
            MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("users");
            System.out.println("成功连接到 MongoDB 并获取集合 'users'.");
            // 3. 创建索引
            // 为 'username' 字段创建一个升序索引
            collection.createIndex(Indexes.ascending("username"));
            System.out.println("为 'username' 字段成功创建索引!");
            // 4. (可选) 验证索引是否创建成功
            System.out.println("集合 'users' 的所有索引:");
            collection.listIndexes().forEach(System.out::println);
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("发生错误: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行此代码后,你可以在 MongoDB 的 myDatabase 数据库中，users 集合上看到一个名为 username_1 的新索引。

创建不同类型的索引

单字段索引

最简单的索引,只基于一个字段。

// 为 'email' 字段创建升序索引
collection.createIndex(Indexes.ascending("email"));

复合索引

基于多个字段的索引,可以显著提高多条件查询的性能，字段的顺序非常重要。

// 创建一个复合索引: 先按 'status' 升序，再按 'createdDate' 降序
// 这非常适合查询 "状态为 'active' 的用户，并按创建时间倒序排列"
collection.createIndex(Indexes.compoundIndex(
    Indexes.ascending("status"), 
    Indexes.descending("createdDate")
));

唯一索引

确保集合中所有文档在指定字段上的值都是唯一的,常用于用户名、邮箱、手机号等。

import com.mongodb.client.model.IndexOptions;
// 为 'email' 字段创建唯一索引
IndexOptions options = new IndexOptions().unique(true);
collection.createIndex(Indexes.ascending("email"), options);

TTL 索引 (Time-To-Live)

用于自动在指定时间后删除文档,非常适合实现会话过期、日志清理等功能。只能创建在日期类型（Date 或 BSON Timestamp）的字段上。

import com.mongodb.client.model.IndexOptions;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
// 假设 'lastAccessedAt' 是一个 Date 类型字段
// 创建一个 TTL 索引，文档在 'lastAccessedAt' 时间后 3600 秒（1小时）被删除
IndexOptions options = new IndexOptions().expireAfter(3600L, TimeUnit.SECONDS);
collection.createIndex(Indexes.ascending("lastAccessedAt"), options);

文本索引

用于在字符串内容中执行文本搜索。

// 在 'title' 和 'content' 字段上创建文本索引
collection.createIndex(Indexes.text("title", "content"));

创建后,你可以使用 $text 操作符进行搜索：

collection.find(new Document("$text", new Document("$search", "mongodb java")));

地理空间索引

用于存储和查询地理空间数据,如经纬度坐标。

// 2dsphere 索引，用于表示球面上的点、线和多边形
// 假设 'location' 字段是一个包含经纬度的 GeoJSON 对象，如 { "type": "Point", "coordinates": [ 40.7128, -74.0060 ] }
collection.createIndex(Indexes.geo2dsphere("location"));

索引管理

查看索引

使用 listIndexes() 方法可以查看集合上所有的索引信息。

System.out.println("--- 集合 'users' 的索引列表 ---");
collection.listIndexes().forEach(index -> {
    System.out.println(index.toJson());
});

删除索引

删除索引非常灵活,可以通过索引名称或索引文档来删除。

import com.mongodb.client.model.DropIndexesOptions;
// 1. 通过索引名称删除 (最常用)
// 删除名为 'username_1' 的索引
collection.dropIndex("username_1");
// 2. 通过索引文档删除
// 删除在 'email' 字段上的升序索引
collection.dropIndex(new Document("email", 1));
// 3. 删除所有索引 (小心使用！这会保留默认的 _id 索引)
collection.dropAllIndexes();

最佳实践与注意事项

1. 在开发环境中测试：在生产环境应用索引变更前，务必在测试或预发布环境中进行充分的性能测试。
2. 分析查询模式：使用 explain() 方法分析你的查询，看看它是否正在有效地使用索引。db.collection.find({...}).explain("executionStats") 可以提供详细的执行计划。
3. 避免过多索引：不要为每个字段都创建索引，只为你真正需要的查询创建索引，否则会拖慢写入速度并占用大量磁盘空间。
4. 复合索引的顺序至关重要：将高选择性（区分度高，如 email）和等值查询（field = value）的字段放在索引前面，将排序（sort()）和范围查询（field > value）的字段放在后面。
5. 考虑后台创建：对于非常大的集合，创建索引可能会阻塞其他数据库操作，你可以在后台创建索引，但这会降低索引创建的速度。

   IndexOptions options = new IndexOptions().background(true);
   collection.createIndex(Indexes.ascending("large_field"), options);

6. 命名你的索引：为重要的索引指定一个有意义的名称，方便管理和删除。

   IndexOptions options = new IndexOptions().name("user_email_unique_idx").unique(true);
   collection.createIndex(Indexes.ascending("email"), options);

希望这份详细的指南能帮助你在 Java 项目中熟练地使用 MongoDB 索引！