什麼是資料庫索引？資料庫索引詳解

索引是什麼？

資料庫中查找操作非常普遍，索引就是提升查找速度的一種手段。

索引分類

1. B+樹索引
   它是傳統意義上的索引，它是最常用、最有效的索引。

2. 哈希索引
   哈希索引是一種自適應的索引，資料庫會根據表的使用情況自動產生哈希索引，我們人為是沒辦法幹預的。

3. 全文索引
   用於實現關鍵字搜尋。但它只能根據空格分詞，因此不支援中文。
   若要實現搜尋功能，可選擇lucene。

4. RTree索引
   在mysql很少使用，僅支援geometry資料型別；相對於BTREE，RTREE的優點在於範圍查找。

B+樹索引

資料庫以頁為儲存單元，一個頁是8K（8192Byte），一頁可以存放N筆記錄。
頁在B+樹中分為：資料頁和索引頁。
B+樹的高一般為2-4層，因此找出某一鍵值的行記錄只需2-4次IO，效率較高。

聚集索引和非聚集索引

不管是聚集索引或非聚集索引，它們的邏輯結構都是一棵是B+樹，它們唯一的差別在於：

• #聚集索引的資料頁存放的是完整的記錄；也就是說，聚集索引決定了資料表的實體儲存順序；

• ##非聚集索引的資料頁只存指向記錄的地址信息，它真正的數據已經在聚集索引中存儲了。

聯合索引 和 覆寫索引

1. 聯合索引

   當查詢條件涉及多列時，可以使用聯合索引。
   

2. 覆蓋索引

   只需透過輔助索引就能取得要查詢的信息，而無需再次透過聚集索引查詢具體的記錄資訊。
   由於覆寫索引並不包含整行的記錄，因此它的大小遠小於聚集索引。
   它比較適合做一些統計運算。
   

MyISAM索引實作

1. 主鍵索引

   在主鍵索引中，索引頁中存放的是主鍵和指向資料頁的偏移量；資料頁中存放的是主鍵和該主鍵所屬行記錄的位址空間。
   

2. 輔助索引

   在MyISAM中，主索引和輔助索引（Secondary key）在結構上沒有任何區別，只是主索引要求key是唯一的，而輔助索引的key可以重複。
   

綜上所述，在MyISAM中，索引檔案和資料檔案分開存放，不管是主鍵索引或輔助索引，都屬於非聚集索引。

InnoDB索引實作

1. 主鍵索引

   索引頁仍然存放主鍵和和指向資料頁的偏移量，但資料頁存放的是完整的記錄。
   也就是在InnoDB中，資料和主鍵索引是存放在一起的。
   

2. 輔助索引

   索引節點存放的內容一樣，仍然是鍵值資訊和指向資料頁的偏移量；但資料頁中存放的是鍵值資訊和該鍵值對應的主鍵。然後透過主鍵查詢主鍵索引就能找到該筆記錄。
   

綜上所述：

• 聚集索引這種實作方式使得按主鍵的搜尋十分高效，但是輔助索引搜尋需要擷取兩遍索引：先檢索輔助索引取得主鍵，然後用主鍵到主索引檢索取得記錄。

• InnoDB的輔助索引也會包含主鍵列，所以，如果主鍵定義的比較大，其他索引也會很大。如果想在表上定義 、很多索引，則爭取盡量把主鍵定義得小一些。 InnoDB 不會壓縮索引。

索引的優點

• 第一，透過建立唯一性索引，可以保證資料庫表中每一行資料的唯一性。

• 第二，可以大幅加快資料的檢索速度，這也是建立索引的最主要的原因。

• 第三，可以加速表和表之間的連接，特別是在實現資料的參考完整性方面特別有意義。

• 第四，在使用分組和排序子句進行資料檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間。

• 第五，透過使用索引，可以在查詢的過程中，使用最佳化隱藏器，提高系統的效能。

索引的缺點

• 第一，建立索引和維護索引要耗費時間，這種時間隨著資料量的增加而增加。

• 第二，索引需要佔物理空間，除了資料表佔資料空間之外，每個索引還要佔一定的實體空間，如果要建立叢集索引，那麼需要的空間就會更大。

• 第三，當資料表中的資料增加、刪除和修改的時候，索引也要動態的維護，這樣就降低了資料的維護速度。

哪些情況需要加索引？

• 在經常需要搜尋的列上，可以加快搜尋的速度；

• 在作為主鍵的列上，強制該列的唯一性和組織表中資料的排列結構；

• 在經常用在連接的列上，這些列主要是一些外鍵，可以加快連接的速度；

• 在經常需要根據範圍進行搜尋的列上建立索引，因為索引已經排序，其指定的範圍是連續的；

• 在經常需要排序的在列上建立索引，因為索引已經排序，這樣查詢可以利用索引的排序，加快排序查詢時間；

• 在經常使用在WHERE子句中的列上面建立索引，加快條件的判斷速度。

哪些情況不需要加索引？

• 第一，對於那些在查詢中很少使用或參考的欄位不應該建立索引。這是因為，既然這些列很少使用到，因此有索引或無索引，並不能提高查詢速度。相反，由於增加了索引，反而降低了系統的維護速度和增加了空間需求。

• 第二，對於那些只有很少資料值的欄位也不應該增加索引。這是因為，由於這些列的值很少，例如人事表的性別列，在查詢的結果中，結果集的資料行佔了表中資料行的很大比例，即需要在表中搜尋的數據行的比例很大。增加索引，並不能明顯加快檢索速度。

• 第三，對於那些定義為text, image和bit資料類型的欄位不應該增加索引。這是因為，這些列的資料量不是相當大，就是取值很少。
  第四，當修改效能遠大於檢索效能時，不應該建立索引。這是因為，修改效能和檢索效能是互相矛盾的。當增加索引時，會提高檢索效能，但是會降低修改效能。當減少索引時，會提高修改效能，降低檢索效能。因此，當修改效能遠大於檢索效能時，不應該建立索引。

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