MySQL为什么选择B+树创建索引

1. 全表遍历

• 将磁盘中存储的所有数据记录依次加载，与给定条件对比，直到找到目标记录；
• 类比数组结构的线性查找，效率较低；

2. 哈希结构

• 结合数组和链表结构（或者树结构）存储数据；
• 通过哈希函数（散列函数）计算哈希地址，相同输入在固定函数下输出保持不变；
• 哈希结构会发生哈希冲突，使用哈希桶或者红黑树可缓解哈希冲突；
• 哈希结构查找效率较高，为O(1)；
• InnoDB和MyISAM存储引擎均不支持哈希索引，而Memory存储引擎支持哈希索引；

2.1 使用哈希结构创建索引的缺点

• 哈希索引可满足等值查询（==、!=、IN），对于范围查询，效率较低；
• 哈希索引下数据存储无序，对于排序查询效率较低；
• 对于联合索引，哈希索引将多个列结合进行哈希计算，因此对于单独的列无法进行查询；
• 哈希索引容易发生哈希冲突，此时查找效率降低；

2.2 哈希索引的适用性

• InnoDB存储引擎不支持哈希索引，但提供了自适应哈希索引（Adaptive Hash Index）提高数据检索效率；
• 可通过show variables like '%adaptive_hash_index';查看MySQL是否开启了自适应哈希索引；
• 自适应哈希索引（Adaptive Hash Index）：如果某个数据页被频繁访问，则当满足一定条件时将该数据页对应地址存储在哈希表中，如此下次访问该数据页时可直接由哈希表中的地址获取，而不用在B+树中检索；
  

3. 二叉搜索树

• 本质是二叉树；
• 限制条件：左<根<右，即任意一颗子树，其根节点的值大于左子树所有节点的值，同时小于右子树所有节点的值；
• 二叉搜索树一般查找效率较高，时间复杂度为O(log₂ⁿ)；

• 缺点：极端情况下会退化为单链表，查找效率降低；
  

4. AVL树

• AVL树即平衡二叉搜索树；
• 限制条件：二叉搜索树的任意子树的左右子树高度差绝对值不能超过1；
• 优点：解决了二叉搜索树退化为单链表的问题；
• 缺点：虽然二叉树实现简单，但如果数据量巨大，会导致二叉树高度过大，查找效率降低；
  

5. B树

• 本质是多叉平衡搜索树，可解决AVL树高度过高的问题，提高查找效率；
  

6. B+树

• 本质是多叉平衡搜索树，基于B树做了一定改进，更适合于文件索引系统；
• B+树非叶节点中不存储真实数据，只存储索引；
  

6.1 B+ 树和 B 树的差异

• 有 k 个孩子的节点就有 k 个关键字。也就是孩子数量 = 关键字数，而 B 树中，孩子数量 = 关键字数
  +1；
• 非叶子节点的关键字也会同时存在在子节点中，并且是在子节点中所有关键字的最大（或最小）；
• 非叶子节点仅用于索引，不保存数据记录，跟记录有关的信息都放在叶子节点中。而 B 树中， 非
  叶子节点既保存索引，也保存数据记录；
• 所有关键字都在叶子节点出现，叶子节点构成一个有序链表，而且叶子节点本身按照关键字的大小从小到大顺序链接；

6.2 采用B+树创建索引的优势

• B+树的内节点不存储真实数据记录，而B树内节点会存储部分真实数据；
• B+树查询效率更加稳定；
• B+树高度更低，查询效率更高；
• 对于范围查询，B+树只有叶子结点存储有序的真实数据，因此查询效率更高；

6.3 一些需要注意的问题

1）为了减少IO，索引树会一次性加载吗？

• 如果数据表存储的数据量非常大，则对应的索引文件可能也会很大，如果一次性加载到内存，对于内存要求较高；
• 实际情况下，对于索引文件的加载是逐一进行的；

2）B+树的存储能力如何？为何说一般查找行记录，最多只需1~3次磁盘IO？

• B+树为多叉平衡搜索树，每个节点对应一个真实数据页，每个数据页默认大小为16KB；
• 主键类型一般采用INT（4B）或BIGINT（8B），指针类型一般也占据4B或8B ，最大情况下一个数据页可以存储16KB/(8B+8B)≈1000条记录；
• 对于目录项记录页，每个数据页假设可存储1000条记录，则当B+树高度为3时，可存储约10⁹条记录，数据量非常庞大；
• 实际情况中，B+树上面三层可能不会完全填充，因此实际B+树一般设计为2~4层，也就是磁盘I/O次数为2~4次。但InnoDB存储引擎设计时将根节点常驻在内存，所以实际磁盘I/O次数为1~3次；

3）为什么说B+树比B-树更适合实际应用中操作系统的文件索引和数据库索引？

B+树只有叶子结点存储真实数据，查询效率更高更稳定，磁盘占用更少；

4）Hash 索引与 B+ 树索引的区别？

• InnoDB存储引擎不支持Hash索引；
• Hash索引数据存储无序，不支持ORDER BY排序，也不支持模糊查询；
• Hash索引数据存储无序，不能进行范围查询；
• Hash索引不支持联合索引的最左侧原则，即联合索引的部分索引无法使用；

5）Hash 索引与 B+ 树索引是在建索引的时候手动指定的吗？

• InnoDB、MyISAM存储引擎不支持Hash索引，对于InnoDB提供的自适应哈希索引默认开启，不需要手动指定；
• Memory存储引擎默认采用Hash索引；

参考《尚硅谷》