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索引的知识总结

news 2025/11/2 10:18:40

索引是什么？

索引可以通俗理解为书籍目录

MYSQL的索引是一种数据结构，他可以帮助数据库高效地查询、更新数据表中的数据，索引通过一定的规则排列数据表中的记录，使得对表的查询可以通过索引的搜索来加快速度

索引数据结构的选择

1.hash 时间复杂度O（1），但他不支持范围查找

2.二叉搜索树时间复杂度：可能会退化为单边树O（N)

中序遍历是一个有序序列--》支持范围查找

磁盘的IO是制约数据库性能的主要因素

3.N叉树

每个节点可以有超过两个子节点，可以解决树高的问题，时间复杂度为O(logN）

上述这些数据结构都不能满足索引的要求，下面我们介绍B+树

4.B+树

B+树是一种经常用于数据库和文件系统等场合的平衡查找树，MYSQL索引采用这种数据结构

时间复杂度O(logN)

B+树与B树对比：1.叶子结点之间有相互连接的引用MYSQL使用的是双向链表

2.非叶子结点的值都包含在叶子结点中

3.对于B树而言，在相同树高情况下，查找的时间复杂度相同，性能均衡

（B树的详细知识会在数据结构部分介绍）

索引如何工作

索引如何工作要从MYSQL的存储结构了解

MYSQL中的页

基本知识

在.ibd文件中最重要的结构体是页Page --页是内存与磁盘交互的最小单元

页内部的地址是连续的，默认大小是16kb，即使页中无数据，也会有16kb，同时与B+树的结点对应

根据局部性原理，以页读取，减少磁盘的IO来提高性能

查看页的大小的操作

show variables like 'innode_page_size';

Linux操作系统中管理文件的最小单位是4KB，MYSQL作为一个数据库程序，以4KB大小管理数据太少了，所以定义16KB为默认页的大小

在数据落盘之前会记录各种日志，以保证重启之后可以找到没落盘的数据内容

每创建一张表生成一个保存数据的文件称为独立表空间文件，MYSQL有很多页类型，这里我们只讨论数据页/索引页

通过页号和页大小，可以计算出下一页和上一页在磁盘上的偏移量

页主体：保存真实数据的主要区域，每创建一个新页，都会自动分配两个行，页内最小行Infimun，页内最大行Suporemun 最小行和最大行不存真实信息

新页插入一个数据时，将Infimun连接到第一个数据行时，最后一行真实数据指向Suporemun

页目录最小行单独为一组，数组行的分组，每个分组最多可以容纳8条记录，超过8条时会分裂出一个新的组，最大行永远在最后一个分组中

创建分组时会在页目录中创建一个槽，槽的数量与分组的数据是一致的，槽会指定对应分组的最后一条记录，同时保存这条记录的主键值

数据页头：记录了当前页保存数据相关的信息

B+树与页

非叶子结点保存索引数据，叶子结点保存真实数据

非叶子结点：索引页，保存的是主键的值和子节点的引用

叶子结点：保存具体数据

注意：所有关于页的操作和访问都是在内存中进行的

索引的分类

1.主键索引

当一个表上定义一个主键primary key时，自动创建索引，索引的值是主键列值，InnoDB使用他为聚集索引

2.普通索引

为了提升查询索引，工作时通常为查询频繁的列创建索引，可以包含多个列

3.唯一索引

定义Unique，自动创建唯一索引不允许有重复值

4.全文索引

基于文本列上创建，加快对这些列中包含的数据查询和DML操作，用于全文搜索，仅有MyISAM和InnoDB支持

5.聚集索引

聚集索引可以标识数据行的唯一性

与主键索引是同义词，如果未定义主键，InnoDB会使用第一个Unique和Not Null作为聚集索引，如果这也没有，InnoDB会新插入行并用6字节ROW.ID来记录

6.非聚集索引/二级索引

二级索引中的每条记录都包含该行的主键列，以及二级索引指定的列

InnoDB使用这个主键值来搜索聚集索引中的行的过程叫回表查询

7.索引覆盖

通过索引查询的列包含在索引中，不用回表查询了，这种现象叫索引覆盖

注意：创建索引之后都会生成一颗索引树（也会占用磁盘空间，所以我们创建索引时要考虑）

索引的使用

创建索引

1.自动创建----内部，这里我们建议为表添加一个主键值

2.手动创建

主键索引 PRI

1.创建表时创建主键 2.创建表时单独指定主键列

3.修改表中的列为主键索引

alter table 表名 [add/ modify/drop] 要修改的内容

-- 创建表时指定主键
create table t_pk1(id bigint PRIMARY KEY auto_increment,name varchar(20)
);
desc t_pk1;-- 创建表时单独指定主键列
create table t_pk2(id bigint auto_increment,name varchar(20),PRIMARY KEY(id)
);
show index from t_pk2; 
create table t_pk3(id bigint,name varchar(20)
);
show index from t_pk3;-- 修改表中的id列为主键索引
ALTER TABLE t_pk3 ADD PRIMARY KEY(id);
ALTER TABLE t_pk3 modify id bigint auto_increment;

唯一索引 UNI

1.创建表时创建唯一键 2.创建表示单独指定唯一键

3.修改

普通索引

1.创建表时指定索引列 2.修改表

3.单独创建索引并制定索引名 create index index_name on 表名（列名）index 为关键词

创建时期：1.创建初期就知道查询频繁 2.使用过程中知道查询频繁

-- 创建表时指定普通索引
create table t_index1(id bigint primary key auto_increment,name varchar(20),sno varchar(20),index(sno)
);
desc t_index1;
create table t_index2(id bigint primary key auto_increment,name varchar(20),sno varchar(20)
);
alter table t_index2 add index(sno);-- 单独创建索引并制定索引名
create table t_index3(id bigint PRIMARY KEY auto_increment,name varchar(20),sno varchar(20)
);
create index idx_t_index3_sno on t_index3(sno);