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MySQL索引类型及数据结构【笔记】

1 索引类型

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主键索引(PRIMARY):数据列不允许重复,不允许为NULL,一个表只能有一个主键。
唯一索引(UNIQUE):数据列不允许重复,允许为NULL,一个表允许多个列创建唯一索引。
普通索引(INDEX):基本的索引类型,没有唯一限制,允许为NULL值。
全文索引(FULLTEXT索引在MySQL5.6之后支持InnoDB,而之前的版本只支持MyISAM表)。

下文将介绍一些常见的数据结构,为了帮助理解示例和动画效果可以参考数据结构可视化网站

2 哈希

哈希索引的实现比较简单,它是基于哈希表来实现的,对于要索引的列,存储引擎会计算出一一对应的哈希码,然后把哈希码存放在哈希表中作为key,value值是指向该行数据的指针。
优势:
只需对比哈希值,因此速度非常快,性能优势明显;
限制:

  1. 不支持任何范围查询,比如where price >150,因为是基于哈希计算,支持等值比较;
  2. 哈希表是无序存储的,因此索引数据无法用于排序;
  3. Hash索引不能用于部分索引键查询,即不能用于部分索引键的组合索引;
  4. Hash索引在任何时候都不能避免Hash表扫描;
  5. Hash索引在遇到大量Hash值相等的情况后性能并不一定就会比BTree索引高;对于哈希值大量相同的情况下,大量记录的指针信息都会存在同一个哈希值指向的链表中,这样定位一条记录就会全链表扫描比对键值,从而造成整体性能低下。

主流存储引擎不支持该类型,比如MyISAM和InnoDB。哈希索引只有Memory,NDB两种引擎支持。哈希索引是一种非常快的等值查找方法(注意:必须是等值,哈希索引对非等值查找方法无能为力),它查找的时间复杂度为常量,InnoDB采用自适应哈希索引技术,它会监控表上索引的使用情况,如果认为建立哈希索引可以提高查询效率,则自动在内存中的“自适应哈希索引缓冲区”建立哈希索引。

InnoDB引擎有一个特殊功能叫做自适应哈希索引,当InnoDB注意到某些索引值被使用的非常频繁时,它会在内存中基于BTree索引之上再创建一个哈希索引,这样就让BTree索引也具有哈希索引的一些优点了,比如:快速的哈希查找,这是一个全自动的,内部的行为,不能人工干预,用户无法控制或者配置,不过如果有必要,可以选择关闭这个功能(innodb_adaptive_hash_index=OFF,默认为ON)。

3 BTree

MyISAM和InnoDB都支持这种索引,因此说它是应用最广泛,最常用的一种索引方式,但是不同的存储引擎在具体实现时会稍有不同,比如MyISAM会使用前缀的方式对索引进行压缩,InnoDB则不会。
BTree只是底层的算法实现,唯一索引、主键索引、普通索引都是基于BTree索引算法的,只不过又有各自的特点。
B树是一种自平衡的树,能够保持数据有序。这种数据结构能够让查找数据、顺序访问、插入数据及删除的动作,都在对数时间内完成。
BTree的特点:

  1. 叶节点具有相同的深度,叶节点的指针为空;
  2. 所有索引元素不重复;
  3. 节点中的数据索引从左到右递增排列;
  4. 每个节点都有data

BTree的缺点:

  1. 如果data过大,一个节点存放的数据少,这样会导致树加深,这样也增加了IO次数;
  2. 范围查询支持的不好;
    针对上述缺点就需要寻找新的数据结构,于是B+Tree树就出现了。

4 B+Tree

B+树是B树的一种变体,B+树上的叶子节点存储索引和响应记录或记录地址,叶子节点以上各层作为索引使用。B+树的查找与B树不同,当索引部分某个节点的关键字与所查的关键字相等时,并不停止查找,应继续沿着这个关键字右边的指针向下,一直查到该关键字所在的叶子节点为止。
特点:

  1. 非叶子节点不存储data,只存储索引,可以放更多的索引;
  2. 叶子节点包含所有索引字段;
  3. 叶子节点用指针连接,提高区间访问的性能。

优点:

  1. 较B树横向存储的索引更多,这样可大量减少磁盘I/O的次数;
  2. 能很好的支持范围查询,因为叶子节点之间有双向指针连接。

4 空间索引

空间索引可用于地理数据存储,它需要GIS相关函数的支持,由于MySQL的GIS支持并不完善,所以该索引方式在MySQL中很少有人使用。

5 存储引擎支持索引类型

  • InnoDB 支持事务,支持行级别锁定,支持 B-tree、Full-text 等索引,不支持 Hash 索引;
  • MyISAM 不支持事务,支持表级别锁定,支持 B-tree、Full-text 等索引,不支持 Hash 索引;
  • Memory 不支持事务,支持表级别锁定,支持 B-tree、Hash 等索引,不支持 Full-text 索引;
  • NDB 支持事务,支持行级别锁定,支持 Hash 索引,不支持 B-tree、Full-text 等索引;
  • Archive 不支持事务,支持表级别锁定,不支持 B-tree、Hash、Full-text 等索引;

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