一,索引的种类
一,从数据结构角度
B+树索引(O(log(n))):n是记录总树,底数是树的分叉数,结果就是树的层次数,关于B+树索引,可以参考MySQL索引背后的数据结构及算法原理
- B+树是一颗平衡树,如果我们对这颗树增删改的话,那肯定会破坏它的原有结构。
- 要维持平衡树,就必须做额外的工作。正因为这些额外的工作开销,导致索引会降低增删改的速度
hash索引:哈希索引就是采用一定的哈希算法,把键值换算成新的哈希值,检索时不需要类似B+树那样从根节点到叶子节点逐级查找,只需一次哈希算法即可立刻定位到相应的位置,速度非常快。
hash索引的缺点:
哈希索引也没办法利用索引完成排序
不支持最左匹配原则
在有大量重复键值情况下,哈希索引的效率也是极低的—->哈希碰撞问题。
不支持范围查询,仅仅能满足”=”,”IN”和”<=>”查询,不能使用范围查询
其检索效率非常高,索引的检索可以一次定位,不像B-Tree 索引需要从根节点到枝节点,最后才能访问到页节点这样多次的IO访问,所以 Hash 索引的查询效率要远高于 B-Tree 索引
只有Memory存储引擎显示支持hash索引
FULLTEXT索引(现在MyISAM和InnoDB引擎都支持了)
R-Tree索引(用于对GIS数据类型创建SPATIAL索引)
二,从物理存储角度
- 聚集索引(clustered index)就是以主键创建的索引
- 非聚集索引(non-clustered index)就是以非主键创建的索引
- 区别:
- 聚集索引在叶子节点存储的是表中的数据
- 非聚集索引在叶子节点存储的是主键和索引列
- 使用非聚集索引查询出数据时,拿到叶子上的主键再去查到想要查找的数据。(拿到主键再查找这个过程叫做回表)
- 区别:
三,从逻辑角度
主键索引:主键索引是一种特殊的唯一索引,不允许有空值
普通索引或者单列索引
多列索引(复合索引):复合索引指多个字段上创建的索引,只有在查询条件中使用了创建索引时的第一个字段,索引才会被使用。使用复合索引时遵循最左前缀集合;
- 我们前面知道了,如果不是聚集索引,叶子节点存储的是主键+列值
- 最终还是要“回表”,也就是要通过主键再查找一次。这样就会比较慢
- 覆盖索引就是把要查询出的列和索引是对应的,不做回表操作!
- 比如说:
- 现在我创建了索引
(username,age)
,在查询数据的时候:select username , age from user where username = 'Java3y' and age = 20
。 - 很明显地知道,我们上边的查询是走索引的,并且,要查询出的列在叶子节点都存在!所以,就不用回表了~
- 所以,能使用覆盖索引就尽量使用吧~
- 现在我创建了索引
唯一索引或者非唯一索引
空间索引:空间索引是对空间数据类型的字段建立的索引,MYSQL中的空间数据类型有4种,分别是GEOMETRY、POINT、LINESTRING、POLYGON。
MYSQL使用SPATIAL关键字进行扩展,使得能够用于创建正规索引类型的语法创建空间索引。创建空间索引的列,必须将其声明为NOT NULL,空间索引只能在存储引擎为MYISAM的表中创建
索引最左匹配原则:
索引可以简单如一个列
(a)
,也可以复杂如多个列(a, b, c, d)
,即联合索引。如果是联合索引,那么key也由多个列组成,同时,索引只能用于查找key是否存在(相等),遇到范围查询
(>、<、between、like
左匹配)等就不能进一步匹配了,后续退化为线性查找。因此,列的排列顺序决定了可命中索引的列数。
例子:
如有索引
(a, b, c, d)
,查询条件a = 1 and b = 2 and c > 3 and d = 4
,则会在每个节点依次命中a、b、c,无法命中d。(很简单:索引命中只能是相等的情况,不能是范围匹配)
索引总结
索引在数据库中是一个非常重要的知识点!上面谈的其实就是索引最基本的东西,要创建出好的索引要顾及到很多的方面:
- 1,最左前缀匹配原则。这是非常重要、非常重要、非常重要(重要的事情说三遍)的原则,MySQL会一直向右匹配直到遇到范围查询
(>,<,BETWEEN,LIKE)
就停止匹配。 - 3,尽量选择区分度高的列作为索引,区分度的公式是
COUNT(DISTINCT col) / COUNT(*)
。表示字段不重复的比率,比率越大我们扫描的记录数就越少。 - 4,索引列不能参与计算,尽量保持列“干净”。比如,
FROM_UNIXTIME(create_time) = '2016-06-06'
就不能使用索引,原因很简单,B+树中存储的都是数据表中的字段值,但是进行检索时,需要把所有元素都应用函数才能比较,显然这样的代价太大。所以语句要写成 :create_time = UNIX_TIMESTAMP('2016-06-06')
。 - 5,尽可能的扩展索引,不要新建立索引。比如表中已经有了a的索引,现在要加(a,b)的索引,那么只需要修改原来的索引即可。
- 6,单个多列组合索引和多个单列索引的检索查询效果不同,因为在执行SQL时,MySQL只能使用一个索引,会从多个单列索引中选择一个限制最为严格的索引。
参考文档:
阿里巴巴Java开发手册
二,数据库引擎
一,Innodb
InnoDB是事务型数据库首选引擎,支持事务安全表(ACID),支持行锁定和外键,InnoDB是默认的MySQL引擎。InnoDB主要特性有:
- InnoDB给MySQL提供了具有提交、回滚和崩溃恢复能力的事物安全(ACID兼容)存储引擎。InnoDB锁定在行级并且也在SELECT语句中提供一个类似Oracle的非锁定读。这些功能增加了多用户部署和性能。在SQL查询中,可以自由地将InnoDB类型的表和其他MySQL的表类型混合起来,甚至在同一个查询中也可以混合
- InnoDB是为处理巨大数据量的最大性能设计。它的CPU效率可能是任何其他基于磁盘的关系型数据库引擎锁不能匹敌的
- InnoDB支持外键完整性约束,存储表中的数据时,每张表的存储都按主键顺序存放,如果没有显示在表定义时指定主键,InnoDB会为每一行生成一个6字节的ROWID,并以此作为主键
- InnoDB被用在众多需要高性能的大型数据库站点上
二,MyIASM
MyISAM基于ISAM存储引擎,并对其进行扩展。它是在Web、数据仓储和其他应用环境下最常使用的存储引擎之一。MyISAM拥有较高的插入、查询速度,但不支持事物。MyISAM主要特性有:
大文件(达到63位文件长度)在支持大文件的文件系统和操作系统上被支持
当把删除和更新及插入操作混合使用的时候,动态尺寸的行产生更少碎片。这要通过合并相邻被删除的块,以及若下一个块被删除,就扩展到下一块自动完成
每个MyISAM表最大索引数是64,这可以通过重新编译来改变。每个索引最大的列数是16
最大的键长度是1000字节,这也可以通过编译来改变,对于键长度超过250字节的情况,一个超过1024字节的键将被用上
BLOB和TEXT列可以被索引
NULL被允许在索引的列中,这个值占每个键的0~1个字节
所有数字键值以高字节优先被存储以允许一个更高的索引压缩
每个MyISAM类型的表都有一个AUTO_INCREMENT的内部列,当INSERT和UPDATE操作的时候该列被更新,同时AUTO_INCREMENT列将被刷新。所以说,MyISAM类型表的AUTO_INCREMENT列更新比InnoDB类型的AUTO_INCREMENT更快
可以把数据文件和索引文件放在不同目录
每个字符列可以有不同的字符集
有VARCHAR的表可以固定或动态记录长度
VARCHAR和CHAR列可以多达64KB
使用MyISAM引擎创建数据库,将产生3个文件。文件的名字以表名字开始,扩展名之处文件类型:frm文件存储表定义、数据文件的扩展名为.MYD(MYData)、索引文件的扩展名时.MYI(MYIndex)
三,MEMORY
MEMORY表的每个表可以有多达32个索引,每个索引16列,以及500字节的最大键长度
MEMORY存储引擎执行HASH和BTREE缩影
可以在一个MEMORY表中有非唯一键值
MEMORY表使用一个固定的记录长度格式
MEMORY不支持BLOB或TEXT列
MEMORY支持AUTO_INCREMENT列和对可包含NULL值的列的索引
MEMORY表在所由客户端之间共享(就像其他任何非TEMPORARY表)
MEMORY表内存被存储在内存中,内存是MEMORY表和服务器在查询处理时的空闲中,创建的内部表共享
当不再需要MEMORY表的内容时,要释放被MEMORY表使用的内存,应该执行DELETE FROM或TRUNCATE TABLE,或者删除整个表(使用DROP TABLE)
四,Achive
功能 | MYISAM | Memory | InnoDB | Achive |
---|---|---|---|---|
存储限制 | 256TB | RAM | 64TB | None |
支持事务 | no | no | yes | no |
支持全文索引 | yes | no | no | no |
支持数索引 | yes | yes | yes | no |
支持哈希索引 | no | yes | no | no |
支持数据缓存 | no | N/A | yes | no |
支持外键 | no | no | yes | no |