はじめに

主キーとIndexの違いがよく分からなくなるので、
整理しようと思います。
想定しているデータベース管理システムはMySQLです。

記事の中に間違いなどあれば指摘していただけると幸いです。

主キーとは？

・primary keyとも呼ばれる（primaty keyの訳が主キー）
→ primaryは日本語で「主要の」という意味
・PRIMARY KEY制約をつけられたカラムに入るデータ
・NULL非許容、重複した値を入れることができない
→ テーブル内でのデータを一意に確定させることができる

主キーは何のために必要？

・多くのデータの中で、データを一意に定めてくれるものがあれば、検索などが簡単になるから

本でいうISBNコードのようなもの、
ISBNコードが分かれば
どの本を指しているのかを世界中の書物から特定することができ、
その書物の情報を取得することができる。
ISBNとは

主キーはこうして作られる

・PRIMARY KEY制約を設定して作られたカラムの中のデータが主キーになる

CREATE TABLE books{
    book_id PRIMARY KEY,//この中に入るデータが主キー
    name VARCHAR(255),
    author VARCHAR(255),
    publication_date DATETIME
};

上のCREATE文でできるテーブルに、データを一つ入れたもの↓

book_id	name	author	publication_date
1	hoge	hogehoge	2000/01/01

book_idカラムに設定されている「1」が主キー

PRIMARY KEY制約

・PRIMARY KEY制約はRDBで設定できる制約の一つ
以下のものが主な制約¹

制約の種類	説明
PRIMARY KEY制約	重複とNULLが許容されない、行がテーブル内で一意であることを確定させる
UNIQUE制約	NULLは許容する、値がテーブル内で一意であることを確定させる
CHECK制約	指定した条件の値のみが保存されていることを確定させる
DEFAULT制約	値が指定されないときに保存される値を決め、初期値を確定させる
FOREIGN KEY制約（外部キー）	別テーブルの主キーと参照整合性が保たれていることを確定させる

上の制約はどれもカラムに入るデータに対する制約である、
一度int型の変数にする！と決めたらその後は
制約にそぐわないデータが入るのを防いでくれる。
（制約という形でデータを確認して予期せぬアクシデントを防ぐ）

PRIMARY KEY制約はテーブルの各カラムを作る際の設定の一つであり、
その制約をつけられたカラムの中のデータが主キーとなる。

PRIMARY KEY制約の効果

PRIMARY KEY制約の効果は、
「重複とNULLが許容されない、行がテーブル内で一意であることを確定させる」
というもの

行がテーブル内で一意であることを確定させるので
例は以下のようになる。

許容される例

book_id	name	author	publication_date
1	hoge	hogehoge	2000/01/01
2	fuga	fugafuga	2010/12/25
3	piyo	piyopiyo	2000/01/01

PRIMARY KEY制約をつけられた
book_idカラムの中に入っているデータが
それぞれ異なっているので
book_idの値を指定すれば
全てのデータの中で必ずどれか一つを指していることになる

つまり「行がテーブル内で一意であることを確定させ」ていることになる

逆に以下のような例は入力の段階で弾かれる

許容されない例

book_id	name	author	publication_date
1	hoge	hogehoge	2000/01/01
2	fuga	fugafuga	2010/12/25
1	piyo	piyopiyo	2000/01/01

PRIMARY KEY制約をつけられた
book_idカラムの中に入っているデータに
重複があるので
book_idの値を指定しても
全てのデータの中でどれか一つを指すことができない

つまり「行がテーブル内で一意であることを確定させ」ることができていない

このようなデータは、データを入れようとしたときにエラーになる

主キーまとめ

・PRIMATY KEY制約をつけられたカラムに入るデータ
・テーブル内でのデータを一意に確定させることができる

Indexとは？

・日本語では「索引」という意味
・テーブルからデータを取り出すためのRDBMSの仕組み
・Indexを適切に作成し、検索時に使用することによってクエリを高速化することができる

Indexは何のために必要？

・検索を速くするため

Indexはこうして作られる

例えば、先に使用したbooksテーブルの中にデータが50万件くらい入っているとする。
そのデータの中から、特定のauthorのデータだけを抜き出したいとなった。
（それぞれのauthorのデータは50件くらい。）

単純に以下のクエリを使用すると時間がかかる。

SELECT * FROM books WHERE author = "piyo";

50万件のデータをフルスキャンして、
authorが合致するデータかどうかを
一つ一つ確認していくのでとても時間がかかる。

そこでauthorカラムにIndexを張る

CREATE INDEX author_idx ON books(author);

そうすると
対象のカラムのデータを取り出して、
高速に検索できるように昇順に並び替えたものが作成される

book_id	author
1	hogehoge
2	fugafuga
1	piyopiyo

これによって検索を速くすることができる。

主キーとIndexの違い

・主キーは、「テーブル内でのデータを一意に確定させる」もの
・Indexは「検索」を速くするためのもの

作り方も目的も全く違うということが整理できました。

なぜ主キーとIndexを混同してしまうのか？

主キーを作成すると自動的にIndexが張られる、かつ
whereやjoinする際に
主キーを使うことが多いので、
主キーが検索に使用される→検索を早くするためのIndexと混同する
ということが起こるのではないかなと思います。

参考

曽根壮大著『失敗から学ぶRDBの正しい歩き方』株式会社技術評論社、2019年
西沢夢路『基礎からのMySQL 第3版』ソフトバンククリエイティブ株式会社、2017年

SQLの制約の種類とその指定方法
 整合性制約のタイプ

主キーとインデックスの違いについて
 外部キー(foreign key)を作成するとインデックスもついてくる
 プライマリキーとインデックスの違い
 ソーシャルゲーム開発者なら知っておきたい MySQL INDEX + EXPLAIN入門

MySQLでインデックスを貼る時に読みたいページまとめ(初心者向け）
MySQLのインデックスの効果を理解する
 MySQL初級者を脱するために勉強してること -INDEX編-
インデックスの意味とメリット・デメリット

曽根壮大著『失敗から学ぶRDBの正しい歩き方』株式会社技術評論社、2019年、2ページ ↩

主キーとIndexについて整理する