MySQL優化之索引決議

索引的本質

MySQL索引或者說其他關系型資料庫的索引的本質就只有一句話，以空間換時間，

索引的作用

索引關系型資料庫為了加速對表中行資料檢索的（磁盤存盤的）資料結構

索引的分類

資料結構上面的分類

• HASH 索引

  1. 等值匹配效率高
  2. 不支持范圍查找

• 樹形索引

  1. 二叉樹，遞回二分查找法，左小右大

  2. 平衡二叉樹，二叉樹到平衡二叉樹，主要原因是左旋右旋

     1. 缺點1，IO次數過多
     2. 缺點2，IO利用率不高，IO飽和度

  3. 多路平衡查找樹（B-Tree）

     1. 特點，大大的減少了樹的高度

  4. B+樹

     1. 特點，采用左閉合的比較方式

     2. 根節點支節點沒有資料區，只有葉子結點才包含資料區（說白了就是即便在根節點和子節點已經定位到，因為沒有資料區的原因也不會停留，會一直找到葉子結點為止，）

        • 當我們搜索13這條資料時，在根節點和子節點 都能定位，但是一直會找到葉子結點，

        

  二叉樹平衡二叉樹，B樹對比

  如圖顯示如果是自增主鍵情況下：

  二叉樹顯然不適合做關系型資料庫索引（和全表掃描沒什么區別），

  平衡二叉樹呢，雖然解決了這種情況，但是同樣會導致這棵樹，又瘦又高，這同樣會造成上文所提到查詢IO次數過多以及IO利用率不高，

  B樹呢，顯然已經解決了這兩個問題，所以下文來解釋，為什么在這種情況下MySQL還用了B+樹，又做了那些增強，

B樹和B+樹比較

• B+樹在B樹上面的優化

  1. IO效率更高（B樹每個節點都會保留資料區，而B+樹則不會，假設我們查詢一條資料要遍歷三層，那么顯然B+樹查詢中IO消耗更小）

  2. 范圍查找效率更高（如圖，B+樹已經形成了一個天然鏈表形式，只需要根據最結尾的鏈式結構查找）

     

  3. 基于索引的資料掃描效率更高，

索引型別的分類

• 索引型別可分為兩類:

  1. 主鍵索引
  2. 輔佐索引(二級索引)
     1. 唯一性索引
     2. 復合索引
     3. 普通索引
     4. 覆寫索引

  主鍵索引相對來說性能是最好的，但是對于SQL優化，其實大多時候我們都在輔佐索引上面做一些改進和補充，

B+樹在儲存引擎層面落地

• 我們創建兩個表分別為test_innodb（采用InnoDB作為儲存引擎）test_myisam（采用MyISAM作為儲存引擎）下圖是兩張表磁盤落地的相關檔案，這兩個儲存引擎在B+樹磁盤落地式截然不同的，

  

B+樹在MyISAM落地

• *.frm檔案是表格骨架檔案比如這個表中的id欄位name欄位是什么型別的存盤在這里
• *.MYD（D=data）則儲存資料
• *.MYI （I=index）則儲存索引

• 比如現在執行如下sql陳述句 ，那么在MyISAM中他就是先在test_myisam.MYI中查找到103然后拿到0x194281這個地址然后再去test_myisam.MYD中找到這個資料回傳，

  SELECT id,name from test_myisam where id =103
  

  

• 如果test_myisam表中，id為主鍵索引，name也是一個索引，那么在test_myisam.MYI中則會有兩個平級的B+樹，這也導致MyISAM引擎中主鍵索引和二級索引是沒有主次之分的，是平級關系，因為這種機制在MyISAM引擎中，有可能使用多個索引，在InnoDB中則不會出現這種情況，

B+樹在InnoDB落地

?

• InnoDB不像MyISAM來獨立一個MYD 檔案來存盤資料，它的資料直接存盤在葉子結點關鍵字對應的資料區在這保存這一個id列所有行的詳細記錄，

• InnoDB 主鍵索引和輔助索引關系

  我們現在執行如下SQL陳述句,他會先去找輔助索引，然后找到輔助索引下101的主鍵，再去回表（二次掃描）根據主鍵索引查詢103這條資料將其回傳，

  SELECT id,name from test_myisam where name ='zhangsan'
  

  這里就有一個問題了，為什么不像MyISAM在輔助索引下直接記錄磁盤地址，而是要多此一舉再去回表掃描主鍵索引，這個問題在下面相關面試題中回答，記一下這個問題是這里來的，

相關面試題

• 為什么MySQL選擇B+樹作為索引結構

  這個就不說了，上文應該講清楚了，

• B+樹在MyISAM和InnoDB落地區別，

  這個可以總結一下，MyISAM落地資料儲存會有三個型別檔案 ，.frm檔案是表骨架檔案，.MYD（D=data）則儲存資料 ，.MYI （I=index）則儲存索引，MyISAM引擎中主鍵索引和二級索引平級關系，在MyISAM引擎中，有可能使用多個索引，InnoDB則相反，主鍵索引和二級索有嚴格的主次之分在InnoDB一條陳述句只能用一個索引要么不用，

• 如何判斷一條sql陳述句是否使用了索引，

  可以通過執行計劃來判斷 可以在sql陳述句前explain/ desc

  set global optimizer_trace='enabled=on' 打開執行計劃開關他將會把每一條查詢sql執行計劃記錄在information_schema 庫中OPTIMIZER_TRACE表中

• 為什么主鍵索引最好選擇自增列？

  自增列，資料插入時整個索引樹是只有右邊在增加的，相對來說索引樹的變動更小，

• 為什么經常變動的列不建議使用索引？

  和上一個問題原因一樣，當一個索引經常發生變化，那么就意味這，這個縮印樹也要經常發生變化，4

• 為什么說重復度高的列，不建議建立索引？

  這個原因是因為離散性，比如說，一張一百萬資料的表，其中一個欄位代表性別，0代表男1代表女，把這欄位加了索引，那么在索引樹上，將會有大量的重復資料，而我們常見的索引建立一般都是驅動型的，其目的是，盡可能的刪減資料的查詢范圍，這個顯然是不匹配的，

• 什么是聯合索引

  聯合索引是一個包含了多個功效的索引，他只是一個索引而不是多個，

  其次，單列索引是一種特殊的聯合索引

  聯合索引的創立要遵循最左前置原則（最常用列>離散度>占用空間小）

• 什么是覆寫索引

  通過索引項資訊可直接回傳所需要查詢的索引列，該索引被稱之為覆寫索引，說白了就是不需要做回表操作，可以從二級索引中直接取到所需資料，

• 什么是ICP機制

  索引下推，簡單點來說就是，在sql執行程序中，面對where多條件過濾時，通過一個索引，完成資料搜索和過濾條件其，特點能減少io操作，

• 在InnoDB表中不可能沒有主鍵對還是不對原因是什么？

  1. 首先這句話是對的，但是情況有三種:
     1. 就是在你手動顯式指定這一個欄位為主鍵時候，會以這一個欄位為聚集索引，
     2. 在沒有顯式指定主鍵時候有兩種情況：
        1. 他會尋找第一個UK（unique key）作為主鍵索引組織索引編排，
        2. 如果既沒有指定主鍵也沒有UK的情況下，此時會以rowId（在InnoDB表中每一個記錄都會有一個隱藏（6byte）的rowId）為聚集索引，

• 什么是回表操作

  在InnoDB 中基于輔助索引查詢的內容，從輔助索引中無法直接獲取，需要基于主鍵索引的二次掃描的操作叫做回表操作，

• 為什么在InnoDB 中輔助索引葉子結點資料區記錄的是主鍵索引的值而不是像MyISAM中去記錄磁盤地址，

  1. 這個原因其實很簡單，因為主鍵索引的資料結構是會經常發生變化的，如果在輔助索引資料區記錄磁盤地址，那么假設我們有10個輔助索引，當我們主鍵索引結構發生變化后，還要一個個去通知輔助索引，且主鍵索引結構是經常發生變化的，增刪都有可能影響他的
     資料結構，

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