先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Railsでアプリを作っていますが、データが増えるにつれて読み込みがどんどん遅くなってきました。何か魔法のような解決策はありませんか？」

先生

「それは『インデックス（索引）』を設定するタイミングかもしれませんね。データベースに辞書のような目次を作ることで、検索スピードを劇的に上げることができます。」

生徒

「インデックス……難しそうですね。どんな種類があって、どう使い分ければいいんでしょうか？」

先生

「単一、複合、部分……いろいろな種類がありますが、一つずつ例え話で解説していきます。基本をマスターすれば、あなたのアプリは爆速になりますよ！」

1. インデックスとは？データベースの「目次」

Ruby on Rails（ルビーオンレイルズ）の開発で、データベースからデータを探す際、もしインデックスがないと、データベースは最初から最後まで全てのデータを一行ずつチェックしなければなりません。これを「フルスキャン」と呼びます。

プログラミング未経験の方に分かりやすく例えると、インデックスは「本の索引（さくいん）」や「辞書のあいうえお順」と同じです。厚さ1000ページある本の中から特定の言葉を探すとき、一ページ目からめくっていくのは大変ですよね？でも、巻末の索引を使えば、目的のページへ一瞬でたどり着けます。この検索を速くするための目次こそが、データベースにおけるインデックスなのです。

ただし、目次を作りすぎると本が厚くなって重くなるように、インデックスも増やしすぎると「データの保存」が少し遅くなるという特徴があります。必要な場所にだけ正しく設定するのが腕の見せ所です。

2. 基本中の基本！単一カラムインデックス

最もシンプルでよく使われるのが、一つの項目（カラム）に対して設定する単一インデックスです。マイグレーションファイルの中で、検索によく使われる項目に設定します。

例えば、ユーザーの名前で検索することが多いアプリなら、nameカラムにインデックスを貼ります。これにより、名前での検索が圧倒的に速くなります。Railsでは、関連するデータを紐付けるための user_id のような項目（外部キー）には、自動的にインデックスが設定されることが一般的です。自分で追加する場合は、以下のように記述します。


class AddIndexToUsersName < ActiveRecord::Migration[7.0]
  def change
    # usersテーブルのnameカラムにインデックスを追加
    add_index :users, :name
  end
end

3. 組み合わせで力を発揮！複合インデックス

複合インデックス（マルチカラムインデックス）は、複数の項目をセットにした目次です。例えば、「苗字」と「名前」の両方を使って検索する場合に有効です。

辞書の例えで言うと、「あ」のページの中にさらに「い、う、え、お」の順で並んでいるような状態です。複合インデックスを設定する際に最も重要なのが「順番」です。[last_name, first_name] という順番でインデックスを作った場合、「苗字だけ」の検索には使えますが、「名前だけ」の検索には効率よく使えません。左側にある項目が優先されるというルールを覚えておきましょう。


class AddCompositeIndexToUsers < ActiveRecord::Migration[7.0]
  def change
    # 苗字と名前を組み合わせた検索を速くする
    add_index :users, [:last_name, :first_name]
  end
end

4. 重複を許さない！UNIQUEインデックス

UNIQUE（ユニーク）インデックスは、検索を速くするだけでなく、「同じデータが二つ以上存在してはいけない」というルールをデータベースに持たせるものです。これを「一意性制約（いちいせいせいやく）」と呼びます。

代表的な例は「メールアドレス」です。同じメールアドレスで何人も登録できてしまうと、ログイン機能が壊れてしまいますよね。UNIQUEインデックスを設定しておけば、プログラムのミスで間違って同じデータを保存しようとしても、データベース側が「それはダメだよ！」とブロックしてくれます。これはセキュリティやデータの正しさを守るために非常に重要です。


class AddUniqueIndexToUsersEmail < ActiveRecord::Migration[7.0]
  def change
    # emailが重複しないようにしつつ、検索も速くする
    add_index :users, :email, unique: true
  end
end

5. 特定の条件だけを狙い撃つ！部分インデックス

データが大量にあるけれど、実際に検索するのはその一部だけ……という時に便利なのが部分インデックスです。特定の条件に当てはまるデータだけを目次に載せます。

例えば、「退会していない現役ユーザー（deleted: false）」だけを頻繁に検索するアプリを想像してください。退会した人のデータまで目次に載せるのは無駄ですよね。条件を指定してインデックスを作ることで、目次のサイズを小さく保ち、メモリの節約とスピードアップを同時に実現できます。これを「フィルタ付きインデックス」とも呼びます。


class AddPartialIndexToUsers < ActiveRecord::Migration[7.0]
  def change
    # 有効なユーザーだけを対象にした目次を作る
    add_index :users, :email, where: "active = true"
  end
end

6. 並び替えも爆速に！順序付けインデックス

インデックスは検索だけでなく、「並び替え（ソート）」にも役立ちます。これを順序付けインデックスと呼びます。通常、データベースはデータを取ってきてから「えーっと、新しい順に並べ替えて……」という作業をしますが、目次が最初から並んでいれば、その手間が省けます。

例えば、ブログの記事一覧を「作成日時の新しい順」で常に表示する場合、作成日時の項目に「降順（大きい順）」でインデックスを貼っておきます。これにより、表示のたびに行われる並び替えの負荷をゼロに近づけることができます。パソコンが重くなる原因の多くは、こうした「並び替えの繰り返し」だったりするのです。


class AddOrderedIndexToArticles < ActiveRecord::Migration[7.0]
  def change
    # 作成日時の新しい順(DESC)で目次を作成する
    add_index :articles, :created_at, order: { created_at: :desc }
  end
end

7. インデックス設計で初心者が気をつけるべきこと

インデックスはとても便利ですが、なんでもかんでもインデックスを貼ればいいというわけではありません。以下の3つのポイントを意識しましょう。

1. 更新コスト： データを新しく保存したり変更したりするたびに、データベースは目次も書き換える必要があります。多すぎると保存処理が重くなります。
2. カーディナリティ： 「性別（男・女）」のように種類が少ない項目にインデックスを貼っても、あまり効果がありません。メールアドレスのように「人によってバラバラ」な項目ほど、インデックスは威力を発揮します。
3. 実際に検索するか： プログラムの中で一度も where や order に使わない項目には、インデックスは不要です。

まずは、外部キー（○○_id）と、ユーザーが検索に使う主要な項目、そしてUNIQUE制約が必要な場所に絞って設計してみましょう。それだけで、あなたのRailsアプリはプロ仕様のパフォーマンスに近づきます！