MySQL索引常見的模型及優缺點總結

什麼是索引？索引又是用來幹什麼的？

一句話概括就是：索引就是為了調高資料的查詢效率

就像書的目錄一樣，如果你想找到某個知識點，通常我們都是翻看書的目錄。同樣，索引其實就是資料庫表的「目錄」。

索引的常見模型

實現索引的資料結構有很多，最常見的也是比較簡單的資料結構有雜湊表，有序陣列和搜尋樹。

雜湊表雜湊表是一種以鍵-值（key-value）形式儲存資料的結構，我們只需要輸入查詢的鍵key，就可以得到對應的值value。雜湊的思路是，把值放在陣列裡，用乙個雜湊函式把key換成乙個確定的位置，然後把value放在陣列的這個位置。

但是會有一種情況，就是多個不同的key有可能通過雜湊函式的換算得到相同的位置，解決這種情況就是在這個位置拉出乙個鍊錶。

假如我們有一張使用者表，使用者暱稱（nickname）字段使用的是雜湊索引，我們需要根據暱稱查詢使用者資訊，這時雜湊索引的示意圖如下所示：

示意圖中，user3和user4根據nickname欄位算出來的位置都是4，所以在4位置用了乙個鍊錶表示，當我們在查詢的時候，比如我們根據nickname4查詢，查詢步驟就是：先使用雜湊函式計算nickname3得到4，然後遍歷鍊錶直到找到user4。

優點：因為雜湊索引是根據索引字段計算位置，所以它的插入和根據key的查詢會很快。

缺點：因為雜湊索引是計算位置，而這個位置不一定是遞增的，所以使用雜湊索引做範圍查詢速度會很慢。如果要根據範圍查詢資料，就必須全部掃瞄一遍索引才能找到。

適合場景：雜湊表適用於等值查詢的場景，比如redis或者其他的nosql資料庫。

有序陣列

還是上面的例子，如果是使用有序陣列索引的話，示意圖如下：

這個陣列是根據nickname遞增順序儲存的，如果我們要查nickname2對應的使用者資訊，用二分查詢就可以很快找到對應的結果，時間複雜度為o(log(n))。

當然這個資料結構也是支援範圍查詢的，如果我們想要查到[nicknamex,nicknamey]這個區間的使用者資訊，我們只需要根據二分查詢找到第乙個nicknamex，然後向右遍歷陣列，找到找到最後乙個nicknamey的使用者即可。

優點：有序陣列因為存入的資料已經是排好序的，所以根據等值查到和範圍查到都比較快。

缺點：如果我們需要往陣列中間插入乙個值或者刪除中間的某個值，那就需要挪動這個值所在位置後面的所有元素，成本比較高。

適合場景：有序陣列適用於靜態儲存引擎，儲存不會再修改的資料，比如某個城市過去的人口數。

二叉搜尋樹

還是上面的例子，如果是二叉搜尋樹的話，示意圖如下：

二叉樹特點：每個節點的左兒子小於父節點，父節點小於右兒子。如果我們要查user2的話，跟著上圖我們的查詢路徑就是：usera -> userb -> userd -> user2。時間複雜度為o(log(n))。

優點：查詢效率高

缺點：因為索引不止存在於記憶體中，也要寫到磁碟裡。如果乙個二叉樹高度為20，我們查詢某個使用者資訊就要訪問20次磁碟，這個效率是非常低的。

適用場景：二叉樹適用於表資料比較少的引擎。

為了減少樹的高度，也就是減少對磁碟的訪問，資料庫索引就不能用二叉樹。那麼既然有二叉數，那就有n叉樹，這裡的n取決於資料塊的大小。

在mysql中，索引是在儲存引擎層實現的，不同儲存引擎的索引使用的資料結構可能都不一樣。innodb的索引使用的資料結構為b+樹。

innodb的索引模型

在innodb中，表都是根據主鍵順序以索引的i形式存放的，這種儲存方式的表稱為索引組織表。每乙個索引在innddb中都對應一棵b+樹。

假如我們有下面一張表：

create
table t(
id int
primary
key, 
k int
notnull
,index
(k))
engine
=innodb
;

表中 r1~r5 的 (id,k) 值分別為 (100,1)、(200,2)、(300,3)、(500,5) 和 (600,6)，兩棵樹的示例示意圖如下：

從圖中可以看出，根據葉子節點的資料，索引型別分為主鍵索引和非主鍵索引。

主鍵索引和非主鍵索引的區別：

主鍵索引的葉子節點存的是整行資料，在innodb裡，主鍵索引也叫做聚簇索引；非主鍵索引的葉子節點存的內容是主鍵的值，在innodb裡，非主鍵索引也叫做二級索引。

如果根據主鍵查詢，則只需要查詢id索引樹即可；如果根據非主鍵索引查詢（查詢的資料不只有主鍵），則需要查詢k索引樹找到對應的主鍵，然後根據主鍵到id索引在查詢一次。這個過程叫回表。

結束！