MySQL世界名引-索引

提到MySQL巧还,不得不提索引鞭莽,為什么要有索引呢?簡單說是為了提高查詢效率狞悲,那么索引是如何做到的呢撮抓?

我們先來回憶一下二分查找,一個排好序的數(shù)組摇锋,時間復(fù)雜度LogN丹拯。如果數(shù)據(jù)量很少,還是很快的荸恕。比如1000乖酬,logN = 10, 如果是1百萬呢,logN = 100,平均需要100次查詢融求,是不是很可怕咬像。我們知道每次查詢都是從磁盤IO操作,而磁盤IO操作是很慢的生宛,查詢一個數(shù)據(jù)需要100次IO县昂,也是醉了。那該怎么辦陷舅?

是不是可以向上提煉一層倒彰,比如你要在一本書翻到第8章的內(nèi)容,如果你從書本中間找一頁開始莱睁,用二分法遞歸不斷查找到第八章開頭在200頁待讳。換個方法呢芒澜,你先去看看目錄,目錄雖然只有短短幾頁创淡,但是詳細(xì)記錄的每章的位置痴晦,這樣你翻一下目錄,就知道第八章在200頁琳彩,然后直接翻到200也就可以誊酌,是不是加快了查詢速度。

還有一個問題就是范圍查找露乏,要在所有數(shù)據(jù)找到(a,b)區(qū)間的開頭和結(jié)尾术辐,效率也是低效的。

So how to do施无?先來了解一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)辉词,跳躍表。

跳躍表

1.1 什么是跳躍表

????對于一個單鏈表來講猾骡,即便鏈表中存儲的數(shù)據(jù)是有序的瑞躺,如果我們要想在其中查找某個數(shù)據(jù),也只能從頭到尾遍歷鏈表兴想。這樣查找效率就會很低幢哨,時間復(fù)雜度會很高,是 O(n)嫂便。

如果我們想要提高其查找效率捞镰,可以考慮在鏈表上建索引的方式。每兩個結(jié)點提取一個結(jié)點到上一級毙替,我們把抽出來的那一級叫作索引岸售。

????這個時候,我們假設(shè)要查找節(jié)點8厂画,我們可以先在索引層遍歷凸丸,當(dāng)遍歷到索引層中值為 7 的結(jié)點時,發(fā)現(xiàn)下一個節(jié)點是9袱院,那么要查找的節(jié)點8肯定就在這兩個節(jié)點之間屎慢。我們下降到鏈表層繼續(xù)遍歷就找到了8這個節(jié)點。原先我們在單鏈表中找到8這個節(jié)點要遍歷8個節(jié)點忽洛,而現(xiàn)在有了一級索引后只需要遍歷五個節(jié)點腻惠。

????從這個例子里,我們看出欲虚,加來一層索引之后集灌,查找一個結(jié)點需要遍的結(jié)點個數(shù)減少了,也就是說查找效率提高了苍在,同理再加一級索引绝页。

????從圖中我們可以看出,查找效率又有提升寂恬。在例子中我們的數(shù)據(jù)很少续誉,當(dāng)有大量的數(shù)據(jù)時,我們可以增加多級索引初肉,其查找效率可以得到明顯提升酷鸦。

像這種鏈表加多級索引的結(jié)構(gòu),就是跳躍表牙咏!

以上內(nèi)容來自:https://www.cnblogs.com/hunternet/p/11248192.html

跳躍表是Redis使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)臼隔,因為數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中,但是這個模式不適合文件存儲妄壶,不過MySQL的實現(xiàn)也是類似的結(jié)構(gòu)摔握,我們稱之為B+樹。


B+樹

非葉子節(jié)點存放的是目錄丁寄,葉子節(jié)點存儲具體數(shù)據(jù)氨淌。

在MySQL中,數(shù)據(jù)是以頁為單位進(jìn)行管理的伊磺,就像一本書盛正,一章一章地排版。默認(rèn)一頁大小16KB屑埋,16KB是可以存儲很多數(shù)據(jù)的豪筝,不過我們還是簡單起見,假設(shè)一頁只有3條數(shù)據(jù)摘能,簡單看一下MySQL頁的結(jié)構(gòu)续崖。

建表語句如下:

CREATE TABLE index_demo(

? ? ? ? c1 INT,

? ? ? ? ?c2 INT,

? ? ? ? ?c3 CHAR(1),

? ? ? ? ?PRIMARY KEY(c1)

? ? ?) ;

INSERT INTO index_demo VALUES(1, 4, 'u'), (3, 9, 'd'), (5, 3, 'y');

插入幾條數(shù)據(jù)后,一頁如果只有3個數(shù)據(jù)团搞,如下:


一頁數(shù)據(jù)

頁中的記錄是用鏈表前后相連的袜刷,每個記錄都有一個記錄類型。

record_type分類

0:普通的用戶記錄

1:目錄項記錄

2:最小記錄

3:最大記錄

當(dāng)數(shù)據(jù)量增加后莺丑,索引是這樣的:


不論是存放用戶記錄的數(shù)據(jù)頁著蟹,還是存放目錄項記錄的數(shù)據(jù)頁,我們都把它們存放到B+樹這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中了梢莽,所以我們也稱這些數(shù)據(jù)頁為節(jié)點萧豆。從圖中可以看出來,我們的實際用戶記錄其實都存放在B+樹的最底層的節(jié)點上昏名,這些節(jié)點也被稱為葉子節(jié)點或葉節(jié)點涮雷,其余用來存放目錄項的節(jié)點稱為非葉子節(jié)點或者內(nèi)節(jié)點,其中B+樹最上邊的那個節(jié)點也稱為根節(jié)點轻局。

從圖中可以看出來洪鸭,一個B+樹的節(jié)點其實可以分成好多層样刷,假設(shè)所有存放用戶記錄的葉子節(jié)點代表的數(shù)據(jù)頁可以存放100條用戶記錄,所有存放目錄項記錄的內(nèi)節(jié)點代表的數(shù)據(jù)頁可以存放1000條目錄項記錄览爵,那么:

如果B+樹只有1層置鼻,也就是只有1個用于存放用戶記錄的節(jié)點,最多能存放100條記錄蜓竹。

如果B+樹有2層箕母,最多能存放1000×100=100000條記錄。

如果B+樹有3層俱济,最多能存放1000×1000×100=100000000條記錄嘶是。

如果B+樹有4層,最多能存放1000×1000×1000×100=100000000000條記錄蛛碌。哇咔咔~這么多的記錄D衾!蔚携!

你的表里能存放100000000000條記錄么授帕?所以一般情況下,我們用到的B+樹都不會超過4層浮梢,那我們通過主鍵值去查找某條記錄最多只需要做4個頁面內(nèi)的查找(查找3個目錄項頁和一個用戶記錄頁)跛十,又因為在每個頁面內(nèi)有所謂的Page Directory(頁目錄),所以在頁面內(nèi)也可以通過二分法實現(xiàn)快速定位記錄

索引分類

索引分為聚簇索引和二級索引(官方鏈接:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/innodb-index-types.html)秕硝,強烈建議大家讀讀芥映,不多,就幾段远豺,官方資料是我們學(xué)習(xí)最好的參考奈偏。簡單說,聚簇索引包含主鍵和所有列數(shù)據(jù)躯护,二級索引只包含索引列的內(nèi)容和主鍵的id惊来。

上面示例的索引就是聚簇索引。我們在看一下建表語句:

CREATE TABLE index_demo(

? ? ? ? c1 INT,

? ? ? ? ?c2 INT,

? ? ? ? ?c3 CHAR(1),

? ? ? ? ?PRIMARY KEY(c1)

? ? ?) ;

為c2列建立索引棺滞,二級索引的效果如下:


聯(lián)合索引

為c2裁蚁、c3建立聯(lián)合索引,索引


下面我們執(zhí)行查詢:

select * from index_demo where id = 1

這時候继准,id是主鍵索引枉证,直接掃描主鍵索引得到數(shù)據(jù)

select * from index_demo where c2 = 2

c2列有二級索引,使用該索引搜索到c2 = 2 的列移必,但是索引只有主鍵值室谚,無法獲得其他列的值,怎么辦呢?這個時候就要使用主鍵id去主鍵索引查詢自己需要的數(shù)據(jù)秒赤,這個過程叫作回表猪瞬。

如果c2=2的數(shù)據(jù)非常多,需要回表多次入篮,mysql做了優(yōu)化陈瘦,MRR.如果沒有MRR,查詢回表是隨機的崎弃,但是有的話就是放在緩存,然后順序讀含潘。

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/mrr-optimization.html

如果不是select *饲做,而是select c2 from? index_demo where c2 = 2,這個時候查詢的列c2,索引就有這個列遏弱,這個時候是不是不用回表了盆均,索引就能得到值,這種情況叫索引覆蓋漱逸。

主鍵索引泪姨、二級索引、回表饰抒、MRR優(yōu)化肮砾、索引覆蓋。相信大家已經(jīng)掌握了

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