11## 索引
22
3- #### 什么是索引?
4- ** 索引是一种用于快速查询和检索数据的数据结构。
5- 见的索引结构有: B树, B+树和Hash。**
3+ ## 什么是索引?
4+ ** 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。**
65
7- > 打个比方: 我们在查字典的时候,如果没有目录,
8- > 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。
9- >
10- > 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。
11-
12- <u >索引的作用就相当于目录的作用。</u >
6+ 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。
137
14- #### 索引的优点
15- ** 索引最大的优点就是数据的检索效率高,这也是为什么要创建和使用索引的原因。
16- 毕竟大部分系统的读请求总是大于写请求的。**
8+ ## 索引的优缺点分析
179
18- #### 索引的缺点
19- * 创建索引和维护索引需要耗费许多时间。
20- > 当对表中的数据进行增删改的时候,如果数据有索引,
21- > 那么索引也需要动态的修改,会降低SQL执行效率。
10+ ### 索引的优点
11+ ** 索引最大的优点就是数据的检索效率高,这也是为什么要创建和使用索引的原因。毕竟大部分系统的读请求总是大于写请求的。**
2212
23- * 占用物理存储空间
24- > 索引需要使用物理文件存储,也会耗费一定空间。
13+ ### 索引的缺点
14+ 1 . ** 创建索引和维护索引需要耗费许多时间** :当对表中的数据进行增删改的时候,如果数据有索引,那么索引也需要动态的修改,会降低SQL执行效率。
15+ 2 . ** 占用物理存储空间** :索引需要使用物理文件存储,也会耗费一定空间。
2516
26- #### B树和B+树区别
27- * B树的所有节点既存放 键(key) 也存放 数据(data);
28- 而B+树只有叶子节点存放 key 和 data,其他内节点只存放key。
17+ ## B树和B+树区别
2918
19+ * B树的所有节点既存放 键(key) 也存放 数据(data);而B+树只有叶子节点存放 key 和 data,其他内节点只存放key。
3020* B树的叶子节点都是独立的;B+树的叶子节点有一条引用链指向与它相邻的叶子节点。
31-
3221* B树的检索的过程相当于对范围内的每个节点的关键字做二分查找,
3322可能还没有到达叶子节点,检索就结束了。
3423而B+树的检索效率就很稳定了,任何查找都是从根节点到叶子节点的过程,
3524叶子节点的顺序检索很明显。
3625
3726![ B+树] ( ../../media/pictures/database/B+树.png )
3827
39- #### Hash索引 和 B+树索引 优劣
40- * Hash索引定位快
41- > 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,
42- > 根据Hash函数定位到数据所在的位置,这是B+树所不能比的。
28+ ## Hash索引和 B+树索引优劣分析
29+
30+ ** Hash索引定位快**
4331
44- * Hash冲突
45- > 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。
46- > 不过对于数据库来说这还不算最大的缺点。
32+ 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。
4733
48- * 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。)
49- > 试想一种情况:
34+ ** Hash冲突问题**
35+
36+ 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。
37+
38+ ** 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。**
39+
40+ 试想一种情况:
5041
5142```` text
5243SELECT * FROM tb1 WHERE id < 500;
5344````
5445
55- > B+树是有序的,在这种范围查询中,优势非常大,
56- > 直接遍历比500小的叶子节点就够了。
57- >
58- > 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,
59- > 每个都进行一次hash计算来定位吗?这就是Hash最大的缺点了。
46+ 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。
6047
6148---
6249
63- ### 索引类型
50+ ## 索引类型
6451
65- #### 主键索引(Primary Key)
52+ ### 主键索引(Primary Key)
6653** 数据表的主键列使用的就是主键索引。**
6754
6855** 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。**
6956
70- ** 在mysql的InnoDB的表中,当没有显示的指定表的主键时,
71- InnoDB会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,
72- 则选择改字段为默认的主键,否则InnoDB将会自动创建一个6Byte的自增主键。**
57+ ** 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,则选择改字段为默认的主键,否则InnoDB将会自动创建一个6Byte的自增主键。**
7358
74- #### 二级索引(辅助索引)
75- ** 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。
76- 也就是说,通过二级索引,可以定位主键的位置。**
59+ ### 二级索引(辅助索引)
60+ ** 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。**
7761
7862唯一索引,普通索引,前缀索引等索引属于二级索引。
7963
80- < u > 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。</ u >
64+ ** 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。**
8165
82- * 唯一索引(Unique Key)
83- > 唯一索引也是一种约束。
84-
85- ** 唯一索引的属性列不能出现重复的数据,但是允许数据为NULL,一张表允许创建多个唯一索引。**
86-
87- > 建立唯一索引的目的大部分时候都是为了该属性列的数据的唯一性,而不是为了查询效率。
88-
89- * 普通索引(Index)
90- ** 普通索引的唯一作用就是为了快速查询数据,
91- 一张表允许创建多个普通索引,并允许数据重复和NULL。**
92-
93- * 前缀索引(Prefix)
94- ** 前缀索引只适用于字符串类型的数据。**
95-
96- > 前缀索引是对文本的前几个字符创建索引,相比普通索引建立的数据更小,
97- > 因为只取前几个字符。
98-
99- * 全文索引(Full Text)
100- > 全文索引主要是为了检索大文本数据中的关键字的信息,
101- > 是目前搜索引擎数据库使用的一种技术。
102- > Mysql5.6之前只有MYISAM引擎支持全文索引,5.6之后InnoDB也支持了全文索引。
66+ 1 . ** 唯一索引(Unique Key)** :唯一索引也是一种约束。** 唯一索引的属性列不能出现重复的数据,但是允许数据为NULL,一张表允许创建多个唯一索引。** 建立唯一索引的目的大部分时候都是为了该属性列的数据的唯一性,而不是为了查询效率。
67+ 2 . ** 普通索引(Index)** :** 普通索引的唯一作用就是为了快速查询数据,一张表允许创建多个普通索引,并允许数据重复和NULL。**
68+ 3 . ** 前缀索引(Prefix)** :前缀索引只适用于字符串类型的数据。前缀索引是对文本的前几个字符创建索引,相比普通索引建立的数据更小,
69+ 因为只取前几个字符。
70+ 4 . ** 全文索引(Full Text)** :全文索引主要是为了检索大文本数据中的关键字的信息,是目前搜索引擎数据库使用的一种技术。Mysql5.6之前只有MYISAM引擎支持全文索引,5.6之后InnoDB也支持了全文索引。
10371
10472二级索引:
10573![ B+树] ( ../../media/pictures/database/B+树二级索引(辅助索引).png )
10674
107- ### 聚集索引与非聚集索引
108-
109- #### 聚集索引
110- ** 聚集索引即索引结构和数据一起存放的索引。**
75+ ## 聚集索引与非聚集索引
11176
112- ** 主键索引属于聚集索引。**
77+ ### 聚集索引
78+ ** 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。**
11379
114- > 在Mysql中,InnoDB引擎的表的.ibd文件就包含了该表的索引和数据,
115- > 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,
116- > 叶子节点存储索引和索引对应的数据。
80+ 在Mysql中,InnoDB引擎的表的.ibd文件就包含了该表的索引和数据,
81+ 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,
82+ 叶子节点存储索引和索引对应的数据。
11783
11884#### 聚集索引的优点
119- > 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,
120- > 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。
85+ 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,
86+ 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。
12187
12288#### 聚集索引的缺点
123- * 依赖于有序的数据
124- > 因为B+树是多路平衡树,如果索引的数据不是有序的,
125- > 那么就需要在插入时排序,如果数据是整型还好,
126- > 否则类似于字符串或UUID这种又长又难比较的数据,插入或查找的速度肯定比较慢。
89+ 1 . ** 依赖于有序的数据** :因为B+树是多路平衡树,如果索引的数据不是有序的,
90+ 那么就需要在插入时排序,如果数据是整型还好,
91+ 否则类似于字符串或UUID这种又长又难比较的数据,插入或查找的速度肯定比较慢。
92+ 2 . ** 更新代价大** : 如果对索引列的数据被修改时,那么对应的索引也将会被修改,
93+ 而且况聚集索引的叶子节点还存放着数据,修改代价肯定是较大的,
94+ 所以对于主键索引来说,主键一般都是不可被修改的。
12795
128- * 更新代价大
129- > 如果对索引列的数据被修改时,那么对应的索引也将会被修改,
130- > 而且况聚集索引的叶子节点还存放着数据,修改代价肯定是较大的,
131- > 所以对于主键索引来说,主键一般都是不可被修改的。
132-
133- #### 非聚集索引
96+ ### 非聚集索引
13497
13598** 非聚集索引即索引结构和数据分开存放的索引。**
13699
@@ -144,15 +107,11 @@ InnoDB会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,
144107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。**
145108
146109#### 非聚集索引的优点
147- * 更新代价比聚集索引要小
148- > 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
110+ ** 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
149111
150112#### 非聚集索引的缺点
151- * 跟聚集索引一样,非聚集索引也依赖于有序的数据
152-
153- * 可能会二次查询(回表)
154- > 这应该是非聚集索引最大的缺点了。
155- > 当查到索引对应的指针或主键后,可能还需要根据指针或主键再到数据文件或表中查询。
113+ 1 . 跟聚集索引一样,非聚集索引也依赖于有序的数据
114+ 2 . ** 可能会二次查询(回表)** :这应该是非聚集索引最大的缺点了。 当查到索引对应的指针或主键后,可能还需要根据指针或主键再到数据文件或表中查询。
156115
157116这是Mysql的表的文件截图:
158117
@@ -162,7 +121,7 @@ InnoDB会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,
162121
163122![ B+树] ( ../../media/pictures/database/B+树索引.png )
164123
165- #### 非聚集索引一定回表查询吗(覆盖索引)?
124+ ### 非聚集索引一定回表查询吗(覆盖索引)?
166125** 非聚集索引不一定回表查询。**
167126
168127> 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。
@@ -174,16 +133,18 @@ InnoDB会自动先检查表中是否有唯一索引的字段,如果有,
174133> 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。
175134
176135** 即使是MYISAM也是这样,虽然MYISAM的主键索引确实需要回表,
177- 因为它的主键索引的叶子节点存放的是指针。**
178- ** 但是如果SQL查的就是主键呢? **
136+ 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? **
137+
179138``` text
180139SELECT id FROM table WHERE id=1;
181140```
182141
183- > 主键索引本身的key就是主键,查到返回就行了。
184- > 这种情况就称之为覆盖索引了。
142+ 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。
143+
144+ ## 覆盖索引
145+
146+ 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!
185147
186- #### 覆盖索引
187148** 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,
188149而无需回表查询。**
189150
@@ -197,81 +158,78 @@ SELECT id FROM table WHERE id=1;
197158
198159---
199160
200- ### 索引创建原则
161+ ## 索引创建原则
201162
202- #### 单列索引
163+ ### 单列索引
203164单列索引即由一列属性组成的索引。
204165
205- #### 联合索引(多列索引)
166+ ### 联合索引(多列索引)
206167联合索引即由多列属性组成索引。
207168
208- #### 最左前缀原则
209- > 假设创建的联合索引由三个字段组成:
169+ ### 最左前缀原则
170+
171+ 假设创建的联合索引由三个字段组成:
210172
211173``` text
212174ALTER TABLE table ADD INDEX index_name (num,name,age)
213175```
214176
215- > 那么当查询的条件有为:
216- > num / (num AND name) / (num AND name AND age)时,索引才生效。
217- > 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。
218- > 查询的时候也尽量以这个字段为第一条件。
177+ 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。
219178
220- 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,
221- 相当于在联合索引的每个字段上都创建了相同的索引:
179+ > 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:
222180
223181![ 联合索引(多列索引)] ( ../../media/pictures/database/联合索引(多列索引).png )
224182
225183无论是否符合最左前缀原则,每个字段的索引都生效:
226184
227185![ 联合索引生效] ( ../../media/pictures/database/联合索引之查询条件生效.png )
228186
229- #### 索引创建注意点
230- * 最左前缀原则
231- > 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。
232- > 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。
187+ ## 索引创建注意点
233188
234- * 选择合适的字段
189+ ### 最左前缀原则
235190
191+ 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。
192+ 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。
236193
237- 1.不为NULL的字段
238- >>> 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。
239- >>> 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
240- >>> 这样语义较为清晰的短值或短字符作为替代。
194+ ### 选择合适的字段
241195
242- 2.被频繁查询的字段
243- >>> 我们创建索引的字段应该是查询操作非常频繁的字段。
196+ #### 1.不为NULL的字段
244197
245- 3.被作为条件查询的字段
246- >>> 被作为WHERE条件查询的字段,应该被考虑建立索引。
198+ 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。
247199
248- 4.被经常频繁用于连接的字段
249- >>> 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,
250- >>> 只是说该列涉及到表与表的关系。
251- >>> 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。
200+ #### 2.被频繁查询的字段
252201
253- * 不合适的字段
202+ 我们创建索引的字段应该是查询操作非常频繁的字段。
254203
204+ #### 3.被作为条件查询的字段
255205
256- 1.被频繁更新的字段应该慎重建立索引
206+ 被作为WHERE条件查询的字段,应该被考虑建立索引。
257207
258- >>> 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。
259- >>> 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。
208+ #### 4.被经常频繁用于连接的字段
260209
261- 2.不被经常查询的字段没有必要建立索引
210+ 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。
262211
263- * 尽可能的考虑建立联合索引而不是单列索引
264- > 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。
265- > 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,
266- > 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。
267- >
268- > 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,
269- > 且修改数据的操作效率也会提升。
212+ ### 不合适创建索引的字段
213+
214+ #### 1.被频繁更新的字段应该慎重建立索引
215+
216+ 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。
217+ 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。
218+
219+ #### 2.不被经常查询的字段没有必要建立索引
220+
221+ #### 3.尽可能的考虑建立联合索引而不是单列索引
222+
223+ 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。
224+ 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,
225+ 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。
226+
227+ 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。
228+
229+ #### 4.考虑在字符串类型的字段上使用前缀索引代替普通索引
230+
231+ 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。
270232
271- * 考虑在字符串类型的字段上使用前缀索引代替普通索引
272- > 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,
273- > 所以可以考虑使用前缀索引带替普通索引。
233+ ### 使用索引一定能提高查询性能吗?
274234
275- * 使用索引一定能提高查询性能吗?
276- > 大多数情况下,索引查询都是比全表扫描要快的。
277- > 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。
235+ 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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