深入淺出資料庫索引原理

建立索引很簡單，但是能深入理解索引原理又能恰到好處使用索引又是另外一回事。

為什麼要給表加上主鍵？

我們平時建表的時候都會為表加上主鍵，在某些關聯式資料庫中，如果建表時不指定主鍵，資料庫會拒絕建表的語句執行。事實上，乙個加了主鍵的表，並不能被稱之為「表」。乙個沒加主鍵的表，它的資料無序的放置在磁碟儲存器上，一行一行的排列的很整齊，跟我認知中的「表」很接近。如果給表上了主鍵，那麼表在磁碟上的儲存結構就由整齊排列的結構轉變成了樹狀結構，也就是上面說的「平衡樹」結構，換句話說，就是整個表就變成了乙個索引。

沒錯，再說一遍，整個表變成了乙個索引，也就是所謂的「聚集索引」。這就是為什麼乙個表只能有乙個主鍵，乙個表只能有乙個「聚集索引」，因為主鍵的作用就是把「表」的資料格式轉換成「索引（平衡樹）」的格式放置。

講完聚集索引，接下來聊一下非聚集索引，也就是我們平時經常提起和使用的常規索引。

非聚集索引和聚集索引一樣，同樣是採用平衡樹作為索引的資料結構。索引樹結構中各節點的值來自於表中的索引字段，假如給user表的name欄位加上索引，那麼索引就是由name欄位中的值構成，在資料改變時， dbms需要一直維護索引結構的正確性。如果給表中多個字段加上索引，那麼就會出現多個獨立的索引結構，每個索引（非聚集索引）互相之間不存在關聯。如下圖

每次給字段建乙個新索引，欄位中的資料就會被複製乙份出來，用於生成索引。因此，給表新增索引，會增加表的體積，占用磁碟儲存空間。

非聚集索引和聚集索引的區別在於，通過聚集索引可以直接查到需要查詢的資料，而通過非聚集索引可以查到記錄對應的主鍵值，再使用主鍵的值通過聚集索引查詢到需要的資料，如下圖

不管以任何方式查詢表，最終都會利用主鍵通過聚集索引來定位到資料，聚集索引（主鍵）是通往真實資料所在的唯一路徑。

然而，有一種例外可以不使用聚集索引就能查詢出所需要的資料，這種非主流的方法稱之為「覆蓋索引」查詢，也就是平時所說的組合索引、復合索引或者多欄位索引查詢。文章上面的內容已經指出，當為字段建立索引以後，欄位中的內容會被同步到索引之中，如果為乙個索引指定兩個字段，那麼這個兩個欄位的內容都會被同步至索引之中。

先看下面這個sql語句

建立索引

create

index index_birthday on

user_info(birthday);

//查詢生日在2023年11月1日出生使用者的使用者名稱

select

user_name

from user_info where birthday =

'1991-11-1

這句sql語句的執行過程如下

首先，通過非聚集索引index_birthday查詢birthday等於1991-11-1的所有記錄的主鍵id值

然後，通過得到的主鍵id值執行聚集索引查詢，找到主鍵id值對就的真實資料（資料行）儲存的位置

最後，從得到的真實資料中取得user_name欄位的值返回，也就是取得最終的結果

我們把birthday欄位上的索引改成雙字段的覆蓋索引，

create
index index_birthday_and_user_name on user_info(birthday, user_name);

通過非聚集索引index_birthday_and_user_name查詢birthday等於1991-11-1的葉節點的內容，然而，葉節點中除了有user_name表主鍵id的值以外， user_name欄位的值也在裡面，因此不需要通過主鍵id值的查詢資料行的真實所在，直接取得葉節點中user_name的值返回即可。通過這種覆蓋索引直接查詢的方式，可以省略不使用覆蓋索引查詢的後面兩個步驟，大大的提高了查詢效能，如下圖

再詳細說下這個覆蓋索引，也叫組合索引

組合索引，即乙個索包含多個列。(當乙個表中查詢大的情況下，where條件中有多個，那麼可以使用組合查詢,不會掃瞄表，直接從索引中獲取，查詢效率高)

它遵循最左字首匹配原則，也是就是說乙個查詢可以只使用復合索引最左側的一部份。例如索引是key index (a,b,c). 可以支援a | a,b| a,b,c 3種組合進行查詢，但不支援 b,c進行查詢 .當最左側欄位是常量引用時，索引就十分有效。

因為組合索引建立的時候先對第一維排序，再對第二維，再對第三維...（非常不嚴謹的說法，但便於初學者理解）

對於如下表結構：

create
table
test(
a int,
b int,
c int,
keya(a,b,c)
);

那麼我們看一下下列語句：

優: select
*from test where a=
10and b>
50差: 
select
*from test where b =
50優: 
select
*from test orderbya
差: select
*from test orderbyb
差: select
*from test orderbyc
優: select
*from test where a=
10orderbya
優: select
*from test where a=
10orderbyb
差: select
*from test where a=
10orderbyc
優: select
*from test where a>
10orderbya
差: select
*from test where a>
10order
by b   //
其實會索引失效
差: select
*from test where a>
10orderbyc
優: select
*from test where a=
10and b=
10orderbya
優: select
*from test where a=
10and b=
10orderbyb
優: select
*from test where a=
10and b=
10orderbyc
優: select
*from test where a=
10and b=
10orderbya
優: select
*from test where a=
10and b>
10orderbyb
差: select
*from test where a=
10and b>
10order
by c

重點：如果where條件第乙個引數取範圍值，會導致索引失效（>或者《等相關範圍查詢），後面的索引也會失效。

比如：select * from test where a>10 order by b組合索引失效。

注：在建立多列索引時，要根據業務需求，where子句中使用最頻繁的一列放在最左邊。

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