SQLite入门与分析(八)---存储模型(3)

写在前面：接上一节，本节主要讨论索引页面格式，以及索引与查询优化的关系。

(1)索引页面格式
sqlite> select * from sqlite_master;
table|episodes|episodes|2|CREATE TABLE episodes( id integer primary key,name tex
t, cid int)
index|name_index|episodes|3|CREATE INDEX name_index on episodes(name)
第3个页面保存表 episodes的索引(也只占一个页面)。

前8个字节为页面头：
0x0A：leaf+zerodata，表示叶子页面，且页面中只有关键字，没有数据（即索引页面）；
0x0000：表示第一个空闲块的偏移为0；
0x0011：页面的单元数(记录数)，该页面含有17个记录；
0x030D：单元内容区的第一个字节的偏移(距页面起始位置)
0x00：  碎片字节数
接下来34个字节为17个单元（记录）的指针数组。第一个单元的偏移为0x03EC，如

来看看索引单元的格式：
0x13：数据的字节数，19个字节，从0x03开始。
0x03：记录头的字节数。
0x2B：第一个字段的长度，15个字节，该索引是对episodes表的name字段建的，其值为episodes表name字段的值。
0x01：第二个字段的长度，其值为0x01，即episodes表中的对应记录rowid的值。

(2)索引与order by
order by是查询中经常用到的，一些通用DBMS(比如DM，Mysql)都提供基于索引的形式来实现Order by。SQLite也是通过索引来实现Order by的。当字段有索引时，则直接通过索引很容易实现排序；另一方面，如果排序的字段没有索引，则以该字段为索引(这种情况下是聚集索引)建立一张临时表，再将临时表按顺序输出。来看看sqlite的实现吧。

在sqlite中，默认以rowid来建立聚集索引(对于没有整型值主键的情况)。如果主键字段为整型，则将其直接保存在rowid中，实现聚集索引；另一方面，如果主键是字符串，则对主键建立二级索引。非主键的索引都属于二级索引。
先来看看以整型ID为主键的情况：

/////////////// 以ID(rowid)为索引(即聚集索引)
sqlite >  explain select  *  from episodes order by id;
0 | Trace | 0 | 0 | 0 | explain select  *  from episodes order by id; | 00 |
1 | Noop | 0 | 0 | 0 || 00 |
2 | Goto | 0 | 13 | 0 || 00 |
3 | SetNumColumns | 0 | 3 | 0 || 00 |
4 | OpenRead | 0 | 2 | 0 || 00 |         ;打开表episodes,p2( = 2 )为其根页面
5 | Rewind | 0 | 11 | 0 || 00 |          ;游标指向第一条记录
6 | Rowid | 0 | 1 | 0 || 00 |            ;取出记录的rowid
7 | Column | 0 | 1 | 2 || 00 |           ;取出第1列的值
8 | Column | 0 | 2 | 3 || 00 |           ;取出第2列的值
9 | ResultRow | 1 | 3 | 0 || 00 |        ;生成记录结果
10 | Next | 0 | 6 | 0 || 01 |            ;取下一条记录
11 | Close | 0 | 0 | 0 || 00 |
12 | Halt | 0 | 0 | 0 || 00 |
13 | Transaction | 0 | 0 | 0 || 00 |
14 | VerifyCookie | 0 | 2 | 0 || 00 |
15 | TableLock | 0 | 2 | 0 | episodes | 00 |
16 | Goto | 0 | 3 | 0 || 00 |

属性有索引的情况：

//////////// /排序的实现——有索引
// 算法思想:
// (1)从索引中依次读取记录(索引记录的形式如:原索引属性-rowid的键值),并取出rowid.
// (2)根据(1)中取出的rowid,在原表中查找记录,并生成记录结果.
sqlite >  explain select  *  from episodes order by name;
0 | Trace | 0 | 0 | 0 | explain select  *  from episodes order by name; | 00 |
1 | Noop | 0 | 0 | 0 || 00 |
2 | Goto | 0 | 18 | 0 || 00 |
3 | SetNumColumns | 0 | 3 | 0 || 00 |
4 | OpenRead | 0 | 2 | 0 || 00 |                   ;打开表,p1为表游标( 0 ),p2为表根页面
5 | SetNumColumns | 0 | 2 | 0 || 00 |
6 | OpenRead | 2 | 3 | 0 | keyinfo( 1 ,BINARY) | 00 |  ;打开索引,p1为索引游标,p2为根页面
7 | Rewind | 2 | 15 | 1 | 0 | 00 |
8 | IdxRowid | 2 | 1 | 0 || 00 |                   ;从索引记录中取出rowid
9 | Seek | 0 | 1 | 0 || 00 |                       ;根据rowid从表中查找记录
10 | IdxRowid | 2 | 2 | 0 || 00 |
11 | Column | 2 | 0 | 3 || 00 |
12 | Column | 0 | 2 | 4 || 00 |
13 | ResultRow | 2 | 3 | 0 || 00 |
14 | Next | 2 | 8 | 0 || 00 |
15 | Close | 0 | 0 | 0 || 00 |
16 | Close | 2 | 0 | 0 || 00 |
17 | Halt | 0 | 0 | 0 || 00 |
18 | Transaction | 0 | 0 | 0 || 00 |
19 | VerifyCookie | 0 | 2 | 0 || 00 |
20 | TableLock | 0 | 2 | 0 | episodes | 00 |
21 | Goto | 0 | 3 | 0 || 00 |

对于没有索引的属性排序：

////////////////排序的实现——没有索引
//( 1 )按查询属性为聚集索引建立一个临时表 ;
//( 2 )按索引顺序输出结果。
sqlite> explain select * from episodes order by cid ;
0 |Trace| 0 | 0 | 0 |explain select * from episodes order by cid ; |00|
1 |OpenEphemeral| 1 | 3 | 0 |keyinfo( 1 ,BINARY)| 00 |  ; p1为临时表游标,p2为临时表列数
2 |Goto| 0 | 30 | 0 || 00 |
3 |SetNumColumns| 0 | 3 | 0 || 00 |
4 |OpenRead| 0 | 2 | 0 || 00 |        ; 打开表episodes
5 |Rewind| 0 | 16 | 0 || 00 |         ; 游标移到表的第1条记录,p1为游标下标
6 |Rowid| 0 | 1 | 0 || 00 |               ; p1为表的下标,p2指向表的记录
7 |Column| 0 | 1 | 2 || 00 |          ; 读取表p1(=0)的第1列
8 |Column| 0 | 2 | 3 || 00 |          ; 读取表p1(=0)的第2列
9 |MakeRecord| 1 | 3 | 4 || 00 |
10 |SCopy| 3 | 5 | 0 || 00 |
11 |Sequence| 1 | 6 | 0 || 00 |
12 |Move| 4 | 7 | 1 || 00 |
13 |MakeRecord| 5 | 3 | 8 || 00 |
14 |IdxInsert| 1 | 8 | 0 || 00 |      ; 该指令在索引中插入记录,相当于对表的Insert. p1为索引下标,即OpenEphemeral打开的临时表
15 |Next| 0 | 6 | 0 || 01 |
16 |Close| 0 | 0 | 0 || 00 |          ; 关闭表episodes
17 |SetNumColumns| 0 | 3 | 0 || 00 |
18 |OpenPseudo| 2 | 1 | 0 || 00 |     ; 打开临时表
19 |Sort| 1 | 28 | 0 || 00 |          ; 与Rewind功能类似
20 |Column| 1 | 2 | 4 || 00 |
21 |Integer| 1 | 8 | 0 || 00 |
22 |Insert| 2 | 4 | 8 || 00 |
23 |Column| 2 | 0 | 1 || 00 |
24 |Column| 2 | 1 | 2 || 00 |
25 |Column| 2 | 2 | 3 || 00 |
26 |ResultRow| 1 | 3 | 0 || 00 |      ; 输出临时记录
27 |Next| 1 | 20 | 0 || 00 |
28 |Close| 2 | 0 | 0 || 00 |          ;
29 |Halt| 0 | 0 | 0 || 00 |
30 |Transaction| 0 | 0 | 0 || 00 |
31 |VerifyCookie| 0 | 2 | 0 || 00 |
32 |TableLock| 0 | 2 | 0 |episodes| 00 |
33 |Goto| 0 | 3 | 0 || 00 |