<span>索引(一)</span>

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B 树索引可用于在使用：

=

>

>=

<

<=

in

between  and

like

运算符:


（一）索引定义。在我们添加完索引之后，mysql一般通过btree算法生成一个索引文件，在查询数据库时，找到索引文件进行遍历(折半查找大幅查询效率)，找到相应的键从而获取数据。

（二）索引分类。

   1、普通索引。最基本的索引，没有任何限制。

alter table table_name      add index    index_name(firstname,lastname,age) ; 

   2、唯一索引。与普通索引类似，不同的就是：索引列的值必须唯一，但允许有空值（注意和主键不同）。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一。

   3、主键索引。它是一种特殊的唯一索引，不允许有空值。

alter table table_name      add primary key(主键列名称) ; 

   4、全文索引。针对较大的数据，生成全文索引很耗时好空间。

    （1）创建表的同时创建全文索引。create table。

create table article (
id int auto_increment not null primary key,
title varchar(200),
body text,
fulltext(title, body)
) type=myisam;

    （2）alter table 方式。（可以省掉index关键字）

alter table  student add fulltext              address_fulltext(address)；

alter table  student add fulltext index    address_fulltext(address);

    （3）直接创建。

create fulltext index addressinfo_fulltext on student(address,information);

create fulltext index 全文索引名称   on  表名称(列名称列表);

注意此处的index关键字不能省略。

       （4）删除索引。

drop index 全文索引名称   on  数据库名.表名;

alter table 数据库名.表名   drop index   全文索引名称;

   5、组合索引。为了更多的提高mysql效率可建立组合索引，遵循”最左前缀“原则。

   6、哈希索引。mysql中只有在memory引擎显示支持哈希索引。

   7、B树索引。B-tree索引能够加快访问数据的速度，因为存储引擎不再需要经行全表扫描来获取需要的数据，取而代之的是从根节点开始搜索。根节点的槽中存放了指向子节点的指针，存储引擎根据这些指针向下查找。通常比较节点页的值和要查找的值可以找到合适的指针进入下层子节点。

如上图，是一颗B-tree，关于B-tree的定义可以参见B-tree，这里只说一些重点，浅蓝色的块我们称之为一个磁盘块，可以看到每个磁盘块包含几个数据项（深蓝色所示）和指针（黄色所示），如磁盘块1包含数据项17和35，包含指针P1、P2、P3，P1表示小于17的磁盘块，P2表示在17和35之间的磁盘块，P3表示大于35的磁盘块。真实的数据存在于叶子节点即3、5、9、10、13、15、28、29、36、60、75、79、90、99。非叶子节点只不存储真实的数据，只存储指引搜索方向的数据项，如17、35并不真实存在于数据表中。

B-tree的查找过程。如图所示，如果要查找数据项29，那么首先会把磁盘块1由磁盘加载到内存，此时发生一次IO，在内存中用二分查找确定29在17和35之间，锁定磁盘块1的P2指针，内存时间因为非常短（相比磁盘的IO）可以忽略不计，通过磁盘块1的P2指针的磁盘地址把磁盘块3由磁盘加载到内存，发生第二次IO，29在26和30之间，锁定磁盘块3的P2指针，通过指针加载磁盘块8到内存，发生第三次IO，同时内存中做二分查找找到29，结束查询，总计三次IO。真实的情况是，3层的B-tree可以表示上百万的数据，如果上百万的数据查找只需要三次IO，性能提高将是巨大的，如果没有索引，每个数据项都要发生一次IO，那么总共需要百万次的IO，显然成本非常非常高。
   （1）通过上面的分析，我们知道IO次数取决于b+数的高度h，假设当前数据表的数据为N，每个磁盘块的数据项的数量是m，则有h=㏒(m+1)N，当数据量N一定的情况下，m越大，h越小；而m = 磁盘块的大小 / 数据项的大小，磁盘块的大小也就是一个数据页的大小，是固定的，如果数据项占的空间越小，数据项的数量越多，树的高度越低。这就是为什么每个数据项，即索引字段要尽量的小，比如int占4字节，要比bigint8字节少一半。这也是为什么B-tree要求把真实的数据放到叶子节点而不是内层节点，一旦放到内层节点，磁盘块的数据项会大幅度下降，导致树增高。当数据项等于1时将会退化成线性表。
   （2）当B-tree的数据项是复合的数据结构，比如(name,age,sex)的时候，b+数是按照从左到右的顺序来建立搜索树的，比如当(张三,20,F)这样的数据来检索的时候，B-tree会优先比较name来确定下一步的所搜方向，如果name相同再依次比较age和sex，最后得到检索的数据；但当(20,F)这样的没有name的数据来的时候，B-tree就不知道下一步该查哪个节点，因为建立搜索树的时候name就是第一个比较因子，必须要先根据name来搜索才能知道下一步去哪里查询。比如当(张三,F)这样的数据来检索时，B-tree可以用name来指定搜索方向，但下一个字段age的缺失，所以只能把名字等于张三的数据都找到，然后再匹配性别是F的数据了， 这个是非常重要的性质，即索引的最左匹配特性。
B-tree索引适用于全值匹配、匹配最左前缀、匹配列前缀、匹配范围值。注意：B-tree的高度一般都在2-4层，这也就是说查找某一键值的行记录最多只要2到4次IO，花费0.02-0.04秒左右。

（三）索引代价。

   1、创建索引会产生索引文件的，占用磁盘空间。

   2、对于DML操作，比如DELETE、UPDATE以及INSERT操作，索引会降低它们的速度。这是因为MySQL不仅要把改动数据写入数据文件，而且它还要把这些改动写入索引文件。

我在学习mysql的索引这块的时候，老师在讲索引的时候，是像下面这么说的

索引就像一本书的目录。而当用户通过索引查找数据时，就好比用户通过目录查询某章节的某个知识点。这样就帮助用户有效地提高了查找速度。所以，使用索引可以有效地提高数据库系统的整体性能。

嗯，这么说其实也对。但是呢，大家看完这种说法，其实可能还是觉得太抽象了！因此呢，我还想再深入的细说一下，所以就有了此文！
需要说明的是，我说的内容只在Mysql的Innodb引擎中是成立的。在Sql Server、oracle、Mysql的Mysiam引擎中的正确性，不一定成立！
OK，废话不多说，开始啰嗦!

正文

索引的科普

先引进聚簇索引和非聚簇索引的概念！
我们平时在使用的Mysql中，使用下述语句

CREATE [UNIQUE|FULLTEXT|SPATIAL] INDEX index_name [USING index_type] ON tbl_name (index_col_name,...) index_col_name: col_name [(length)] [ASC | DESC] 

创建的索引，如复合索引、前缀索引、唯一索引，都是属于非聚簇索引，在有的书籍中，又将其称为辅助索引(secondary index)。在后文中，我们称其为非聚簇索引，其数据结构为B+树。

那么，这个聚簇索引，在Mysql中是没有语句来另外生成的。在Innodb中，Mysql中的数据是按照主键的顺序来存放的。那么聚簇索引就是按照每张表的主键来构造一颗B+树，叶子节点存放的就是整张表的行数据。由于表里的数据只能按照一颗B+树排序，因此一张表只能有一个聚簇索引。

在Innodb中，聚簇索引默认就是主键索引。
这个时候，机智的读者，应该要问我

如果我的表没建主键呢？

回答是，如果没有主键，则按照下列规则来建聚簇索引

• 没有主键时，会用一个唯一且不为空的索引列做为主键，成为此表的聚簇索引
• 如果没有这样的索引，InnoDB会隐式定义一个主键来作为聚簇索引。

ps:大家还记得，自增主键和uuid作为主键的区别么？由于主键使用了聚簇索引，如果主键是自增id，，那么对应的数据一定也是相邻地存放在磁盘上的，写入性能比较高。如果是uuid的形式，频繁的插入会使innodb频繁地移动磁盘块，写入性能就比较低了。

索引原理介绍

先来一张带主键的表，如下所示，pId是主键

画出该表的结构图如下

如上图所示，分为上下两个部分，上半部分是由主键形成的B+树，下半部分就是磁盘上真实的数据！那么，当我们， 执行下面的语句

select * from table where pId='11' 

那么，执行过程如下

如上图所示，从根开始，经过3次查找，就可以找到真实数据。如果不使用索引，那就要在磁盘上，进行逐行扫描，直到找到数据位置。显然，使用索引速度会快。但是在写入数据的时候，需要维护这颗B+树的结构，因此写入性能会下降！
OK，接下来引入非聚簇索引!我们执行下面的语句

create index index_name on table(name); 

此时结构图如下所示

大家注意看，会根据你的索引字段生成一颗新的B+树。因此， 我们每加一个索引，就会增加表的体积， 占用磁盘存储空间。然而，注意看叶子节点，非聚簇索引的叶子节点并不是真实数据，它的叶子节点依然是索引节点，存放的是该索引字段的值以及对应的主键索引(聚簇索引)。
如果我们执行下列语句

select * from table where name='lisi' 

此时结构图如下所示

通过上图红线可以看出，先从非聚簇索引树开始查找，然后找到聚簇索引后。根据聚簇索引，在聚簇索引的B+树上，找到完整的数据！
那

什么情况不去聚簇索引树上查询呢？

还记得我们的非聚簇索引树上存着该索引字段的值么。如果，此时我们执行下面的语句

select name from table where name='lisi' 

此时结构图如下

如上图红线所示，如果在非聚簇索引树上找到了想要的值，就不会去聚簇索引树上查询。还记得，博主在《select的正确姿势》提到的索引问题么：

当执行select col from table where col = ?，col上有索引的时候，效率比执行select * from table where col = ? 速度快好几倍！

看完上面的图，你应该对这句话有更深层的理解了。

那么这个时候，我们执行了下述语句，又会发生什么呢？

create index index_birthday on table(birthday); 

此时结构图如下

看到了么，多加一个索引，就会多生成一颗非聚簇索引树。因此，很多文章才说，索引不能乱加。因为，有几个索引，就有几颗非聚簇索引树！你在做插入操作的时候，需要同时维护这几颗树的变化！因此，如果索引太多，插入性能就会下降!