Skip to content

Commit b110919

Browse files
committed
Update 数据库索引.md
1 parent 121b944 commit b110919

File tree

1 file changed

+103
-145
lines changed

1 file changed

+103
-145
lines changed

docs/database/数据库索引.md

Lines changed: 103 additions & 145 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -1,136 +1,99 @@
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
5243
SELECT * 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
180139
SELECT 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
212174
ALTER 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。

0 commit comments

Comments
 (0)