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MySQL索引

MySQL索引

什么是索引

MySQL官方对索引的定义为：索引（Index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构
数据库如何查询数据
顺序查找、二分查找、二叉树查找等，这些查找算法都只能应用于特定的数据结构，但是数据本身的组织结构不可能完全满足各种数据结构（理论上不可能同时将两列都按照顺序组织）
所以在数据之外，数据库系统还维护满足特定查找算法的数据结构。这些数据结构以某种方式引用（指向）数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法。这种数据结构，就是索引
索引的优点 索引可以大大减少服务器需要扫描的数据量
索引可以帮助服务器避免排序和临时表
索引可以将随机IO变为顺序IO
MySQL支持的索引类型
在MySQL中，索引属于存储引擎级别的概念，不同存储引擎对索引的实现方式是不同的
MYSQL目前提供了一下4种索引。
- B-Tree 索引：最常见的索引类型，大部分引擎都支持B树索引。
- HASH 索引：只有Memory引擎支持，使用场景简单。
【MySQL索引】- R-Tree 索引(空间索引)：空间索引是MyISAM的一种特殊索引类型，主要用于地理空间数据类型。
- Full-text (全文索引)：全文索引也是MyISAM的一种特殊索引类型，主要用于全文索引，InnoDB从MYSQL5.6版本提供对全文索引的支持。
Mysql目前不支持函数索引，但是能对列的前面某一部分进行索引，例如标题title字段，可以只取title的前10个字符进行索引，这个特性可以大大缩小索引文件的大小，但前缀索引也有缺点，在排序Order By和分组Group By 操作的时候无法使用。用户在设计表结构的时候也可以对文本列根据此特性进行灵活设计
普通索引、UNIQUE索引、主键索引
B-Tree和B+Tree
B-Tree


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B+Tree


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是B-Tree的变种，广泛应用于MySQL中
与B-Tree相比，B+Tree有以下不同点：
1. 每个节点的指针上限为2d而不是2d+1。
2. 内节点不存储data，只存储key；叶子节点不存储指针
也可以对叶子节点加上指向下一个叶子节点的顺序，带有顺序访问指针的B+Tree


MySQL索引
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MySQL为什么选择B-Tree和B+Tree
一般使用磁盘I/O次数评价索引结构的优劣。
先从B-Tree分析，根据B-Tree的定义，可知检索一次最多需要访问h个节点。数据库系统的设计者巧妙利用了磁盘预读原理，将一个节点的大小设为等于一个页，这样每个节点只需要一次I/O就可以完全载入。为了达到这个目的，在实际实现B-Tree还需要使用如下技巧：
每次新建节点时，直接申请一个页的空间，这样就保证一个节点物理上也存储在一个页里，加之计算机存储分配都是按页对齐的，就实现了一个node只需一次I/O。
B-Tree中一次检索最多需要h-1次I/O（根节点常驻内存），渐进复杂度为O(h)=O(logdN)。一般实际应用中，出度d是非常大的数字，通常超过100，因此h非常小（通常不超过3）。
综上所述，用B-Tree作为索引结构效率是非常高的。
而红黑树这种结构，h明显要深的多。由于逻辑上很近的节点（父子）物理上可能很远，无法利用局部性，所以红黑树的I/O渐进复杂度也为O(h)，效率明显比B-Tree差很多
MySQL索引的实现
在MySQL中，索引属于存储引擎级别的概念，不同存储引擎对索引的实现方式是不同的
MyISAM索引实现
MyISAM引擎使用B+Tree作为索引结构，叶节点的data域存放的是数据记录的地址


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在MyISAM中，主索引和辅助索引（Secondary key）在结构上没有任何区别，只是主索引要求key是唯一的，而辅助索引的key可以重复
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MyISAM中索引检索的算法为首先按照B+Tree搜索算法搜索索引，如果指定的Key存在，则取出其data域的值，然后以data域的值为地址，读取相应数据记录。

MyISAM的索引方式也叫做“非聚集”的，之所以这么称呼是为了与InnoDB的聚集索引区分。
InnoDB索引实现

虽然InnoDB也使用B+Tree作为索引结构，但具体实现方式却与MyISAM截然不同。
第一个重大区别是InnoDB的数据文件本身就是索引文件。MyISAM索引文件和数据文件是分离的，索引文件仅保存数据记录的地址。而在InnoDB中，表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构，这棵树的叶节点data域保存了完整的数据记录。这个索引的key是数据表的主键，因此InnoDB表数据文件本身就是主索引
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图是InnoDB主索引（同时也是数据文件）的示意图，可以看到叶节点包含了完整的数据记录。这种索引叫做聚集索引。因为InnoDB的数据文件本身要按主键聚集，所以InnoDB要求表必须有主键（MyISAM可以没有），如果没有显式指定，则MySQL系统会自动选择一个可以唯一标识数据记录的列作为主键，如果不存在这种列，则MySQL自动为InnoDB表生成一个隐含字段作为主键，这个字段长度为6个字节，类型为长整形。

第二个与MyISAM索引的不同是InnoDB的辅助索引data域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说，InnoDB的所有辅助索引都引用主键作为data域。例如，图为定义在Col3上的一个辅助索引：
MySQL索引
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聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效，但是辅助索引搜索需要检索两遍索引：首先检索辅助索引获得主键，然后用主键到主索引中检索获得记录。

了解不同存储引擎的索引实现方式对于正确使用和优化索引都非常有帮助，例如知道了InnoDB的索引实现后，就很容易明白为什么不建议使用过长的字段作为主键，因为所有辅助索引都引用主索引，过长的主索引会令辅助索引变得过大。再例如，用非单调的字段作为主键在InnoDB中不是个好主意，因为InnoDB数据文件本身是一颗B+Tree，非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持B+Tree的特性而频繁的分裂调整，十分低效，而使用自增字段作为主键则是一个很好的选择。
【注】这些都是之前网上找的资料没有记录出处。在此说明一下哈，并非原创

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