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索引是一种用于快速查询和检索数据的数据结构。常见的索引结构有: B 树, B+树和 Hash。
索引的作用就相当于目录的作用。打个比方: 我们在查字典的时候,如果没有目录,那我们就只能一页一页的去找我们需要查的那个字,速度很慢。如果有目录了,我们只需要先去目录里查找字的位置,然后直接翻到那一页就行了。
可以大大加快 数据的检索速度(大大减少的检索的数据量), 这也是创建索引的最主要的原因。毕竟大部分系统的读请求总是大于写请求的。 另外,通过创建唯一性索引,可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。
Hash 索引定位快
Hash 索引指的就是 Hash 表,最大的优点就是能够在很短的时间内,根据 Hash 函数定位到数据所在的位置,这是 B+树所不能比的。
Hash 冲突问题
知道 HashMap 或 HashTable 的同学,相信都知道它们最大的缺点就是 Hash 冲突了。不过对于数据库来说这还不算最大的缺点。
Hash 索引不支持顺序和范围查询(Hash 索引不支持顺序和范围查询是它最大的缺点。
试想一种情况:
SELECT * FROM tb1 WHERE id < 500;
B+树是有序的,在这种范围查询中,优势非常大,直接遍历比 500 小的叶子节点就够了。而 Hash 索引是根据 hash 算法来定位的,难不成还要把 1 - 499 的数据,每个都进行一次 hash 计算来定位吗?这就是 Hash 最大的缺点了。
数据表的主键列使用的就是主键索引。
一张数据表有只能有一个主键,并且主键不能为 null,不能重复。
在 mysql 的 InnoDB 的表中,当没有显示的指定表的主键时,InnoDB 会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,则选择该字段为默认的主键,否则 InnoDB 将会自动创建一个 6Byte 的自增主键。
二级索引又称为辅助索引,是因为二级索引的叶子节点存储的数据是主键。也就是说,通过二级索引,可以定位主键的位置。
唯一索引,普通索引,前缀索引等索引属于二级索引。
PS:不懂的同学可以暂存疑,慢慢往下看,后面会有答案的,也可以自行搜索。
二级索引:
聚集索引即索引结构和数据一起存放的索引。主键索引属于聚集索引。
在 Mysql 中,InnoDB 引擎的表的 .ibd
文件就包含了该表的索引和数据,对于 InnoDB 引擎表来说,该表的索引(B+树)的每个非叶子节点存储索引,叶子节点存储索引和索引对应的数据。
聚集索引的查询速度非常的快,因为整个 B+树本身就是一颗多叉平衡树,叶子节点也都是有序的,定位到索引的节点,就相当于定位到了数据。
非聚集索引即索引结构和数据分开存放的索引。
二级索引属于非聚集索引。
MYISAM 引擎的表的.MYI 文件包含了表的索引, 该表的索引(B+树)的每个叶子非叶子节点存储索引, 叶子节点存储索引和索引对应数据的指针,指向.MYD 文件的数据。
非聚集索引的叶子节点并不一定存放数据的指针, 因为二级索引的叶子节点就存放的是主键,根据主键再回表查数据。
更新代价比聚集索引要小 。非聚集索引的更新代价就没有聚集索引那么大了,非聚集索引的叶子节点是不存放数据的
这是 Mysql 的表的文件截图:
聚集索引和非聚集索引:
非聚集索引不一定回表查询。
试想一种情况,用户准备使用 SQL 查询用户名,而用户名字段正好建立了索引。
SELECT name FROM table WHERE name='guang19';
那么这个索引的 key 本身就是 name,查到对应的 name 直接返回就行了,无需回表查询。
即使是 MYISAM 也是这样,虽然 MYISAM 的主键索引确实需要回表, 因为它的主键索引的叶子节点存放的是指针。但是如果 SQL 查的就是主键呢?
SELECT id FROM table WHERE id=1;
主键索引本身的 key 就是主键,查到返回就行了。这种情况就称之为覆盖索引了。
如果一个索引包含(或者说覆盖)所有需要查询的字段的值,我们就称之为“覆盖索引”。我们知道在 InnoDB 存储引擎中,如果不是主键索引,叶子节点存储的是主键+列值。最终还是要“回表”,也就是要通过主键再查找一次。这样就会比较慢覆盖索引就是把要查询出的列和索引是对应的,不做回表操作!
覆盖索引即需要查询的字段正好是索引的字段,那么直接根据该索引,就可以查到数据了, 而无需回表查询。
如主键索引,如果一条 SQL 需要查询主键,那么正好根据主键索引就可以查到主键。
再如普通索引,如果一条 SQL 需要查询 name,name 字段正好有索引, 那么直接根据这个索引就可以查到数据,也无需回表。
覆盖索引:
单列索引即由一列属性组成的索引。
联合索引即由多列属性组成索引。
假设创建的联合索引由三个字段组成:
ALTER TABLE table ADD INDEX index_name (num,name,age)
那么当查询的条件有为:num / (num AND name) / (num AND name AND age)时,索引才生效。所以在创建联合索引时,尽量把查询最频繁的那个字段作为最左(第一个)字段。查询的时候也尽量以这个字段为第一条件。
但可能由于版本原因(我的 mysql 版本为 8.0.x),我创建的联合索引,相当于在联合索引的每个字段上都创建了相同的索引:
无论是否符合最左前缀原则,每个字段的索引都生效:
虽然我目前的 Mysql 版本较高,好像不遵守最左前缀原则,索引也会生效。 但是我们仍应遵守最左前缀原则,以免版本更迭带来的麻烦。
索引字段的数据应该尽量不为 NULL,因为对于数据为 NULL 的字段,数据库较难优化。如果字段频繁被查询,但又避免不了为 NULL,建议使用 0,1,true,false 这样语义较为清晰的短值或短字符作为替代。
我们创建索引的字段应该是查询操作非常频繁的字段。
被作为 WHERE 条件查询的字段,应该被考虑建立索引。
经常用于连接的字段可能是一些外键列,对于外键列并不一定要建立外键,只是说该列涉及到表与表的关系。对于频繁被连接查询的字段,可以考虑建立索引,提高多表连接查询的效率。
虽然索引能带来查询上的效率,但是维护索引的成本也是不小的。 如果一个字段不被经常查询,反而被经常修改,那么就更不应该在这种字段上建立索引了。
因为索引是需要占用磁盘空间的,可以简单理解为每个索引都对应着一颗 B+树。如果一个表的字段过多,索引过多,那么当这个表的数据达到一个体量后,索引占用的空间也是很多的,且修改索引时,耗费的时间也是较多的。如果是联合索引,多个字段在一个索引上,那么将会节约很大磁盘空间,且修改数据的操作效率也会提升。
冗余索引指的是索引的功能相同,能够命中索引(a, b)就肯定能命中索引(a) ,那么索引(a)就是冗余索引。如(name,city )和(name )这两个索引就是冗余索引,能够命中前者的查询肯定是能够命中后者的 在大多数情况下,都应该尽量扩展已有的索引而不是创建新索引。
前缀索引仅限于字符串类型,较普通索引会占用更小的空间,所以可以考虑使用前缀索引带替普通索引。
大多数情况下,索引查询都是比全表扫描要快的。但是如果数据库的数据量不大,那么使用索引也不一定能够带来很大提升。
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