MySQL的索引(一)

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概念

哈希表

有序数组

搜索树

InnoDB的索引模型


概念

索引的出现就是为了提高数据查询效率,就像字典里的目录一样。当我们需要查找某个字或者某个单词的时候肯定会先进入目录页,查找相应的页数,这就是索引。

索引模型有很多种,主要的就是这三种:哈希表、有序数组、搜索树。

哈希表

它是一种key-value型的数据结构,我们只要输入要查找的key值就可以找到与它对应的Value了,它的思路就是经过hash函数将key换算到一个确定的位置,然后把value放在数组的这个位置。

但是可能会出现这个问题:多个值经过Hash函数换算,有可能会换算到一个位置,所以为了解决这种情况,就有一种方法是拉链法。拉链法就是在这个节点上拉出一条链表。

因为增加的数据并不是按顺序递增的,所以它增加数据的时候比较快,只需要往后面增加就可以了。但是也是因为这样,它查找效率比较低下。如果我要查找一个区间,那么就得需要去遍历整个哈希表,这种查询速度是非常让人绝望的。

所以Hash表这种结构就适用于等值查询的场景,比如现在常见的Redis、Memcached等一些NOSQL型的数据库。

有序数组

上面说了Hash表在范围查找的场景中速度令人绝望,作为改进有了有序数组,它在范围查找和等值查找的性能都是比较优秀的。

有序数组,见名知意,它就是有排列顺序的数组。如果我们要查找身份证的话,假定身份证号没有重复(因为实际上,身份证号是有可能重复的),让这个数组按递增序列来保存。我们如果要查找一个身份证,只需要通过二分查找就可以找到了,它的时间复杂度就是O(log(N))。如果我要范围查找的话,也可以用二分查找来找。

如果我们只看查找速度的话,有序数组这个数据结构就是一个非常棒的存储结构,但是我们在插入或者删除一条记录的时候,我们得要挪动后面所有的记录,这样它的成本太高,速度太慢。

所以,有序数组一般可以做静态存储引擎。这种引擎保存的就是那种不会再被修改的数据。

搜索树

我们也可以用二叉搜索树来做存储结构,它的特点就是每个节点的左节点小于父节点,父节点又小于右儿子。它的平均时间复杂度是O(log(N)),为了维持这个时间复杂度,所以它要求这颗二叉搜索树必须为平衡二叉树。

树可以有二叉也可以由多叉,不过相对来说二叉树是搜索效率最高的。你可以去看看数据库的存储引擎,大多数的存储并不是用的二叉树。虽然二叉树的查询效率高,但是索引不仅仅在内存中,还要写到磁盘上。

一棵100万节点的平衡二叉树,树高20,一次查询可能就要需要访问20个数据块。在机械硬盘的时代,从磁盘随机读取一个数据块差不多需要用10ms的时间,如果我要单独访问一行数据,可能就要20*10ms的时间,这个速度是真的慢!

InnoDB的索引模型

作为主流的数据库引擎,它的表是根据主键顺序以索引的形式存放的,这个表被称为索引组织表。InnoDB的索引模型是B+树,它的所有数据都存放在B+树里的。

主键索引的叶子结点存储的是正行数据。在InnoDB里,主键索引被称为聚簇索引。

非主键索引的叶子结点存的是主键的值。在InnoDB里,非主键索引被称为二级索引。

问题来了:这两种索引查询有什么区别?

如果是主键查询方式,我只需要搜索主键这棵B+树就可以了。

如果是非主键查询方式,也就是我们普通的查询方式,我们先搜索非主键的索引树,找到它的主键,再通过主键去主键的索引树查找。这也就是为什么非主键索引被称为二级索引的原因。这个过程被称为回表。

所以我们一般使用的时候就尽量使用主键查询。

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