【数据库】索引必知必会

什么是索引

数据库中索引（Index）是一种帮助快速查找数据的数据结构，可以把它理解为书的目录，通过索引能够快速找到数据所在位置。

索引的好处

1. 使用索引可以加快数据查找的效率，这是创建索引的最主要原因。

2. 场景的索引数据结构有：Hash表（通过hash算法快速定位数据，但不适合范围查询，因为需要每个key都进行一次hash）、二叉树（查找和修改效率都比较高），但是在InnoDB引擎中使用的索引是B+Tree，相较于二叉树，B+Tree这种多叉树，更加矮宽，更适合存储在磁盘中。

3. 通过创建唯一性索引，可以保证数据表中每一行数据的唯一性。

索引的坏处

使用索引增加了数据查找的效率，但是相对的由于索引也需要存储到磁盘，所以增加了存储的压力，并且新增数据时需要同步维护索引。但是合理的使用索引能够极大提高我们的效率！

创建索引的三种方式

1. 在执行create table时创建索引

   create table user_index(
   id  int  auto_increment   primary key,
   first_name   varchar(16),
   last_name   varchar(16),
   id_card        varchar(18),
   information   text(225),
   key    name( first_name,last_name),
   fulltext   key(information),
   unique key(id_card));
   

2. 使用alter table添加索引

   alter table table_name add index  index_name(column_list);
   

3. 使用create index命令创建索引

   create index index_name on table_name(column_list);
   

索引类型

• 普通索引

  create index index_name on table_name(column_list);
  

• 唯一索引

  create index index_name on table_name(column_list);
  

• 主键索引

  CREATE TABLE mytable( ID INT NOT NULL, username VARCHAR(16) NOT NULL, PRIMARY KEY(ID) )
  

• 组合索引

  ALTER TABLE `table` ADD INDEX name_city_age (name,city,age);
  

• 全文索引

索引数据结构

Hash表

Hash索引不支持顺序和范围查找。

B树

B树是平衡的多叉搜索树。

B+树

为了提高查找速度，其常用的数据结构是一个N叉搜索树。

B树和B+树的区别

• 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。

• 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。

• 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，可能还没有到达叶子节点，检索就结束了。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，叶子节点的顺序检索很明显。

B+树的最大优点

1. 非常善于范围查找

2. 所有的查询最终都是落在叶子结点上，查询速度树比较稳定的。

3. 由于叶子结点是数据的全集，因此就可以把叶子结点存到硬盘上，非叶子结点直接存到内存中，又进一步的大大降低了读取硬盘的次数。

面试题

为什么索引结构默认使用B+树，而不是B-Tree，Hash哈希，二叉树，红黑树?

• Hash哈希，只适合等值查询，不适合范围查询。还会产生哈希冲突。
• 一般二叉树，可能会特殊化为一个链表，相当于全表扫描。
• 红黑树，是一种特化的平衡二叉树，MySQL 数据量很大的时候，索引的体积也会很大，内存放不下的而从磁盘读取，树的层次太高的话，读取磁盘的次数就多了。
• B-Tree，叶子节点和非叶子节点都保存数据，相同的数据量，B+树更矮壮，也是就说，相同的数据量，B+树数据结构，查询磁盘的次数会更少。

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综上，索引更适用于查找多，修改少的场景。

聚簇索引

叶子结点同时存放索引和数据。注意：聚簇索引中叶子节点存储的是行数据。

非聚簇索引

索引和数据分开存放。在叶子节点中存放的是数据行的主键索引。通过非聚簇索引进行查询，会先得到一个主键ID，之后再使用主键ID去聚簇索引中的叶子节点查找数据行。

聚簇索引和非聚簇索引的区别

两者主要的区别是存储数据的不同。

• 聚簇索引叶子节点存储的是行数据；而非聚簇索引叶子节点存储的是聚簇索引（通常是主键 ID）。
• 聚簇索引查询效率更高，而非聚簇索引需要进行回表查询，性能不如聚簇索引。
• 聚簇索引一般为主键索引，而主键一个表中只能有一个，因此聚簇索引一个表中也只能有一个，而非聚簇索引则没有数量上的限制。