在我們日常開發中,針對mysql的sql優化,最簡單、最常用的方式就是為查詢條件加索引。那麼為什麼加個索引,sql的效能就能有明顯的提公升呢?這是因為針對沒有索引的sql語句,查詢是在磁碟中全表掃瞄過濾的,我們知道計算機中磁碟效能是最低的,相對於cpu和記憶體來說,慢的可不是一點半點。那麼索引中是怎麼查詢過濾的呢?索引中其實是採用了b+樹的方式,在記憶體中過濾完資料之後,才到磁碟中獲取具體的資料,相對於在磁碟中過濾來說,效能當然會提高很多。我們來看一下具體的索引過濾方式。
mysql中的不同儲存引擎的儲存方式是不同的,例如,在innodb引擎中使用的是聚簇索引,myisam使用的是非聚簇索引。關於聚簇索引和非聚簇索引的區別我們後面會說到,這裡主要說一下innodb中的索引。innodb索引型別有很多,大致分為兩大類,一種是主鍵索引,一種是普通索引。之所以分為這兩種,是因為他們在查詢過濾的過程中不太一樣。其他的索引後面會講到。
普通索引
如上圖所示,我們看到在普通索引中,索引是以b+樹的形式儲存的,先大概介紹下b+樹。b+樹的每個節點可以儲存多個元素,所有的中間節點元素都同時存在於子節點,在子節點元素中是最大(或最小)元素(如圖中的2就是這樣)。b+樹中的每個元素不儲存資料指標,只用來索引,所有資料指標都儲存在葉子節點,同時葉子節點是以鍊錶的形式儲存的。在上圖中我們可以看出b+樹範圍查詢,只需要查詢到範圍初始最小節點的位置,然後在鍊錶中遍歷到最大節點的位置,即可拿到範圍資料。具體b+樹流程在這不做詳解,感興趣的可以自行看下資料。
所以使用b+樹的優點在於,所有的中間節點都是儲存的索引,只有葉子節點儲存的是資料的指標,所以,所以磁碟頁中可以儲存更多的節點元素,也就是說可以讓樹的高度變得更低,來減少io的次數。另外因為b+樹每次都要查詢到葉子節點來獲取指標,所以b+樹是穩定查詢。
我們了解完b+樹之後,可以看到普通索引中的儲存方式跟b+樹中不同的是,它的葉子節點中儲存的是主鍵id。拿到主鍵之後需要再去主鍵的b+樹中獲取到具體的資料資訊,這個過程我們稱之為回表。從這裡我們也可以看出,主鍵索引和普通索引的區別就在於不需要回表。如上圖。
為什麼要遵守最左字首原則
在上圖中,因為我們是name、age、***的組合索引,所以每乙個name、age、***是乙個節點。這個時候的排序方式就變成了從name開始排序,name排序完成的情況下再依次講age、***進行排序。比如是 2 、8 、5為乙個組合,5 、 3 、2為乙個組合,3 、 6 、5為乙個組合,這幾個組合是怎麼排序的呢?他們的排序順序為 2 、8 、5 --> 3 、6 、5 --> 5 、3 、2。這個時候我們發現其實它是首先按照第乙個字段排序的,在保證第乙個字段有序的情況下,再依次對後面的字段進行排序。
也就是說在建立聯合索引(a,b,c)的時候,只用(a,c)查的話,只能用到a的索引,無法用到c的索引,因為聯合索引的b+樹,首先是根據a來排序的,也就是說a是絕對有序的,b,c基本上是無序的。
我們先解答開篇,之所以加了索引之後sql語句的效率會提高,是因為索引的底層資料結構是b+樹。b+樹的中間節點都是儲存的索引,只有葉子節點儲存的是資料的指標(普通索引是儲存的id),所以,所以磁碟頁中可以儲存更多的節點元素,也就是說可以讓樹的高度變得更低,來減少io的次數。
另外我們還知道了innodb使用的是聚簇索引,myisam使用的是非聚簇索引。
聚簇索引又分為主鍵索引和輔助索引,主鍵索引的b+樹中的葉子節點是直接儲存的資料。輔助索引的b+樹葉子節點中儲存的是主鍵id。非聚簇索引b+樹的葉子節點中儲存的是資料的指標。
還有就是遵守最左字首原則是因為,b+樹中是從最左邊開始排序的,保證最左有序的情況下再依次對後面進行排序。所以無論什麼情況下最左都是有序的,要知道,b+樹本身就是需要有序才能成立,無序的資料是沒辦法獲取的哦!
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