数据库索引原理

简介: 数据库索引原理

先看个例子



在下面这个表T中,如果我执行 select* from t where k between3and5,需要执行几次树的搜索操作,会扫描多少行?


mysql> create table T (
ID int primary key,
k int NOT NULL DEFAULT 0,
s varchar(16) NOT NULL DEFAULT '',
index k(k))engine=InnoDB;
insert into T values(100,1,'aa'),(208,2,'bb'),(300,3,'cc'),(509,5,'ee'),(600,6,'ff'),(788,7,'gg')

表结构如下所示:


640.png


现在,我们一起来看看这条SQL查询语句的执行流程:

  1. 在k索引树上找到k=3的记录,取得ID=300
  2. 再到ID索引树查到ID=300对应的R3
  3. 在k索引树取下一个值k=5,取得ID=500
  4. 再回到|D索引树查到|D=500对应的R4
  5. 在k索引树取下一个值k=6,不满足条件,循环结束

在这个过程中,回到主键索引树搜索的过程,我们称为回表。可以看到,这个查询过程读了k索引树的3条记录(步骤1、3和5),回表了两次(步骤2和4)。


如何进行索引优化,避免回表?



什么是覆盖索引?


如果执行的语句是select ID from T where k between 3 and 5, 这时只需要查ID的值, 而ID的值已经在k索引树上了, 因此可以直接提供查询结果, 不需要回表。也就是说,在这个查询里面,索引k已经“覆盖了”我们的查询需求, 我们称为覆盖索引


CREATE TABLE `student` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  `name` varchar(32) COLLATE utf8_bin NOT NULL COMMENT '名称',
  `age` int(3) unsigned NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `I_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB;
INSERT INTO student (name, age) VALUES("小赵", 10),("小王", 11),("小李", 12),("小陈", 13);


主键索引和普通索引的结构如下图:


640.png

如何使用覆盖索引


创建联合索引,可以使用上覆盖索引。


ALTER TABLE student DROP INDEX I_name;
ALTER TABLE student ADD INDEX I_name_age(name, age);


联合索引结构如下图所示:


640.png


SELECT age FROM student WHERE name = '小李';


  1. 在name,age联合索引树上找到名称为小李的节点
  2. 此时节点索引里包含信息age 直接返回 12

640.png

可以看到Extra中Using index表明我们成功使用了覆盖索引。


索引原则



最左前缀原则


B+树这种索引结构, 可以利用索引的“最左前缀”, 来定位记录。为了直观地说明这个概念, 我们用(name, age) 这个联合索引来分析

640.png


当你的逻辑需求是查到所有名字是“张三”的人时, 可以快速定位到ID4, 然后向后遍历得到所有 需要的结果。

如果你要查的是所有名字第一个字是“张”的人, 你的SQL语句的条件是"where name like ‘张%’"。这时, 你也能够用上这个索引, 查找到第一个符合条件的记录是ID3, 然后向后遍历, 直到不满足条件为止。

只要满足最左前缀, 就可以利用索引来加速检索。在建立联合索引的时候, 如何安排索引内的字段顺序。


索引复用能力


这里我们的评估标准是, 索引的复用能力。因为可以支持最左前缀, 所以当已经有了(a,b)这个联合索引后, 一般就不需要单独在a上建立索引了。因此, 第一原则是, 如果通过调整顺序, 可以少维护一个索引, 那么这个顺序往往就是需要优先考虑采用的。


索引空间占用


如果既有联合查询, 又有基于a、 b各自的查询呢?查询条件里面只有b的语句, 是无法使 用(a,b)这个联合索引的, 这时候你不得不维护另外一个索引, 也就是说你需要同时维护(a,b)、 (b) 这两个索引,我们要考虑的原则就是空间了。name字段是比age字段大的 , 那我就建议你创建一个(name,age)的联合索引和一个(age)的单字段索引。(name)字段索引需要的空间会大一些,所以推进创建一个(name,age)+(age)。


索引下堆


MySQL 5.6 引入的索引下推优化(indexcondition pushdown), 可以在索引遍历过程中, 对索引中包含的字段先做判断, 直接过滤掉不满足条件的记录, 减少回表次数。

现在假设有这样一个表:


CREATE TABLE `tuser` (
`id` int(11) NOT NULL,
`id_card` varchar(32) DEFAULT NULL,
`name` varchar(32) DEFAULT NULL,
`age` int(11) DEFAULT NULL,
`ismale` tinyint(1) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `id_card` (`id_card`),
KEY `name_age` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB

现在要进行如下查询:


select * from tuser where name like '张%' and age=10 and ismale=1;


如果没索引下堆优化的情况是怎么执行的呢?


只能从ID3开始一个个回表。 到主键索引上找出数据行, 再对比字段值。

640.png


有索引下堆优化的情况

把 age !=10 的先过滤掉,然后再回表查询。


640.png

相关文章
|
23天前
|
数据库 索引
深入探索数据库索引技术:回表与索引下推解析
【10月更文挑战第15天】在数据库查询优化的领域中,回表和索引下推是两个核心概念,它们对于提高查询性能至关重要。本文将详细解释这两个术语,并探讨它们在数据库操作中的作用和影响。
43 3
|
23天前
|
数据库 索引
深入理解数据库索引技术:回表与索引下推详解
【10月更文挑战第23天】 在数据库查询性能优化中,索引的使用是提升查询效率的关键。然而,并非所有的索引都能直接加速查询。本文将深入探讨两个重要的数据库索引技术:回表和索引下推,解释它们的概念、工作原理以及对性能的影响。
44 3
|
9天前
|
数据库 索引
数据库索引
数据库索引 1、索引:建立在表一列或多列的辅助对象,目的是加快访问表的数据。 2、索引的优点: (1)、创建唯一性索引,可以确保数据的唯一性; (2)、大大加快数据检索速度; (3)、加速表与表之间的连接; (4)、在查询过程中,使用优化隐藏器,提高系统性能。 3、索引的缺点: (1)、创建和维护索引需要耗费时间,随数据量增加而增加; (2)、索引占用物理空间; (3)、对表的数据进行增删改时,索引需要动态维护,降低了数据的维护速度。
24 2
|
1月前
|
存储 关系型数据库 MySQL
Mysql(4)—数据库索引
数据库索引是用于提高数据检索效率的数据结构,类似于书籍中的索引。它允许用户快速找到数据,而无需扫描整个表。MySQL中的索引可以显著提升查询速度,使数据库操作更加高效。索引的发展经历了从无索引、简单索引到B-树、哈希索引、位图索引、全文索引等多个阶段。
63 3
Mysql(4)—数据库索引
|
1月前
|
缓存 算法 关系型数据库
Mysql(3)—数据库相关概念及工作原理
数据库是一个以某种有组织的方式存储的数据集合。它通常包括一个或多个不同的主题领域或用途的数据表。
52 5
Mysql(3)—数据库相关概念及工作原理
|
19天前
|
监控 关系型数据库 MySQL
数据库优化:MySQL索引策略与查询性能调优实战
【10月更文挑战第27天】本文深入探讨了MySQL的索引策略和查询性能调优技巧。通过介绍B-Tree索引、哈希索引和全文索引等不同类型,以及如何创建和维护索引,结合实战案例分析查询执行计划,帮助读者掌握提升查询性能的方法。定期优化索引和调整查询语句是提高数据库性能的关键。
89 1
|
20天前
|
存储 Java 关系型数据库
在Java开发中,数据库连接是应用与数据交互的关键环节。本文通过案例分析,深入探讨Java连接池的原理与最佳实践
在Java开发中,数据库连接是应用与数据交互的关键环节。本文通过案例分析,深入探讨Java连接池的原理与最佳实践,包括连接创建、分配、复用和释放等操作,并通过电商应用实例展示了如何选择合适的连接池库(如HikariCP)和配置参数,实现高效、稳定的数据库连接管理。
37 2
|
13天前
|
存储 关系型数据库 数据库
Postgres数据库BRIN索引介绍
BRIN索引是PostgreSQL提供的一种高效、轻量级的索引类型,特别适用于大规模、顺序数据的范围查询。通过存储数据块的摘要信息,BRIN索引在降低存储和维护成本的同时,提供了良好的查询性能。然而,其适用场景有限,不适合随机数据分布或频繁更新的场景。在选择索引类型时,需根据数据特性和查询需求进行权衡。希望本文对你理解和使用PostgreSQL的BRIN索引有所帮助。
24 0
|
20天前
|
监控 关系型数据库 MySQL
数据库优化:MySQL索引策略与查询性能调优实战
【10月更文挑战第26天】数据库作为现代应用系统的核心组件,其性能优化至关重要。本文主要探讨MySQL的索引策略与查询性能调优。通过合理创建索引(如B-Tree、复合索引)和优化查询语句(如使用EXPLAIN、优化分页查询),可以显著提升数据库的响应速度和稳定性。实践中还需定期审查慢查询日志,持续优化性能。
47 0
|
1月前
|
关系型数据库 MySQL 数据库
深入浅出MySQL索引优化:提升数据库性能的关键
在这个数据驱动的时代,数据库性能的优劣直接关系到应用的响应速度和用户体验。MySQL作为广泛使用的数据库之一,其索引优化是提升查询性能的关键。本文将带你一探MySQL索引的内部机制,分析索引的类型及其适用场景,并通过实际案例演示如何诊断和优化索引,以实现数据库性能的飞跃。