MySQL 索引相关问题，建议搭建好环境，真实操作一下索引应用到的各种场景

news2024/11/18 6:25:43

文章目录

  • 什么是 B-tree 和 B+tree ？
  • B-Tree 和 B+Tree的区别？
  • MySQL 联合唯一索引是B+Tree，会带来什么原则？
  • 主键索引和单字段唯一索引有什么区别吗
  • 什么是 聚簇索引和非聚簇索引 ？
  • 创建一个三百万数据量的表格，方便测试索引

什么是 B-tree 和 B+tree ？

MySQL索引是一种用于加快数据库查询速度的数据结构。B-tree（B树）和B+tree（B+树）是两种常见的索引结构，用于组织和管理索引数据。
B+树（B+ tree）和B树（B-tree）是常用的数据结构，用于在数据库和文件系统中进行索引和存储数据。
B树和B+树都是平衡二叉树，它们都用于数据库索引。
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需要补充的是，在数据库的聚集索引（Clustered Index）中，叶子节点直接包含卫星数据。在非聚集索引（NonClustered Index）中，叶子节点带有指向卫星数据的指针。
总体而言，B+树比B树更适合用于数据库索引。MySQL的索引就是基于B+树的。

B-Tree 和 B+Tree的区别？

B 树& B+树两者有何异同呢？

  • B 树的所有节点既存放键(key) 也存放数据(data)，而 B+树只有叶子节点存放 key 和 data，其他内节点只存放 key。
  • B 树的叶子节点都是独立的;B+树的叶子节点有一条引用链指向与它相邻的叶子节点。
  • B 树的检索的过程相当于对范围内的每个节点的关键字做二分查找，可能还没有到达叶子节点，检索就结束了。而 B+树的检索效率就很稳定了，任何查找都是从根节点到叶子节点的过程，叶子节点的顺序检索很明显。
  • 在 B 树中进行范围查询时，首先找到要查找的下限，然后对 B 树进行中序遍历，直到找到查找的上限；而 B+树的范围查询，只需要对链表进行遍历即可。

综上，B+树与 B 树相比，具备更少的 IO 次数、更稳定的查询效率和更适于范围查询这些优势。

MySQL 联合唯一索引是B+Tree，会带来什么原则？

组合索引 和 B+Tree =》 最左匹配原则
MySQL的最左匹配原则是指在使用组合索引时，MySQL会优先使用索引中的最左边的列进行匹配，然后再逐渐向右匹配其他列。这个原则对于查询的索引选择和效率有重要影响，需要注意以下几点：

  1. 最左前缀匹配：MySQL只能使用索引中的最左前缀进行匹配。也就是说，如果一个查询只使用了组合索引中的一部分列，那么只有这部分列的索引会被使用，而后面的列不会被利用到。因此，在设计组合索引时，需要根据查询的常见模式和条件，将最常用的列放在索引的最左边。
  2. 索引顺序：组合索引的列顺序非常重要。如果查询中的列不是按照索引的顺序进行匹配，那么MySQL将无法使用索引，而是进行全表扫描。因此，需要根据查询的条件和排序方式，将最常用的列放在索引的最左边。
  3. 范围查询：如果查询中包含范围查询（例如大于、小于、区间等），那么只有范围查询之前的列才能被索引使用。范围查询之后的列将无法使用索引，因此需要根据查询的范围条件，将最常用的列放在范围查询之前。
  4. 索引覆盖：如果查询只需要使用组合索引中的列，而不需要访问主索引或数据页，那么可以避免额外的IO操作，提高查询效率。因此，在设计组合索引时，可以考虑将常用的查询列放在索引的最左边，以实现索引覆盖。

需要注意的是，最左匹配原则只适用于组合索引，而不适用于单列索引。在实际使用中，需要根据具体的查询模式和数据特点，合理设计索引，以提高查询效率和性能。

主键索引和单字段唯一索引有什么区别吗

主键索引和单字段唯一索引在功能和使用上有一些区别，下面是它们的主要区别：

  1. 主键索引（Primary Key Index）：
    • 主键索引是用于唯一标识表中每一行数据的索引，每个表只能有一个主键索引。
    • 主键索引可以由一个或多个列组成，但通常是由单个列组成。
    • 主键索引的值不能为NULL，且必须是唯一的。
    • 主键索引在数据库中自动创建，可以加速数据的查找和连接操作。
    • 主键索引通常是聚簇索引，即数据按照主键的顺序存储在磁盘上。
  2. 单字段唯一索引（Unique Index）：
    • 单字段唯一索引是用于确保表中某个列的值是唯一的索引。
    • 单字段唯一索引可以由一个或多个列组成，但通常是由单个列组成。
    • 单字段唯一索引的值可以为NULL，但是如果有多行数据的索引列的值为NULL，则不会违反唯一性约束。
    • 单字段唯一索引在数据库中需要显式创建。
    • 单字段唯一索引可以加速数据的查找和连接操作，同时确保索引列的值是唯一的。

什么是 聚簇索引和非聚簇索引 ？

聚簇索引和非聚簇索引的主要区别在于它们的数据存储方式。
聚簇索引是将数据存储与索引放到了一块，索引结构的叶子节点保存了行数据。这意味着聚簇索引的叶子节点就是数据节点，每个叶子节点包含了行的全部信息。使用聚簇索引查询数据时，只需要查找索引就可以找到数据，因为数据和索引是在同一个物理结构中。
非聚簇索引则将数据与索引分开存储。索引结构的叶子节点指向了数据对应的位置。这意味着非聚簇索引的叶子节点不包含行的全部信息，而是包含了数据的位置信息。使用非聚簇索引查询数据时，需要先查找索引找到数据的位置，然后再通过位置信息找到实际的数据。

image.png

创建一个三百万数据量的表格，方便测试索引

假设，有一个订单表格，2023.11.25 这一天有300w数据量存储到表格，内容可以如下：

# 创建一个简单的订单表
drop table if exists `co_order`;
CREATE TABLE `co_order` (
  `co_num` varchar(100) NOT NULL COMMENT '订单ID',
  `status` char(2) NOT NULL DEFAULT '10' COMMENT '订单状态：10新建，15取消，20已支付，30已完成',
  `crt_date` char(8) DEFAULT NULL COMMENT '创建日期',
  `crt_user_id` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '用户名ID',
  `crt_user_name` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '用户名',
  `product_id` varchar(50) COMMENT '商品ID',
  `product_name` varchar(50) COMMENT '商品名称',
  `amt_sum` decimal(18,2) DEFAULT '0.00' COMMENT '金额',
  PRIMARY KEY (`co_num`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

# 查看 函数是否打开，OFF代表关闭，ON代表已打开
show variables like '%func%';

# 如果是OFF，则输入：
set global log_bin_trust_function_creators=1;

# 删除已经存在的函数
drop function if exists add_order_num;

# 向co_order添加三百万条数据
DELIMITER ;;  
CREATE FUNCTION add_order_num() RETURNS INT
BEGIN
   DECLARE num INT DEFAULT 1000000;
   DECLARE i INT DEFAULT 0;
   WHILE i<num DO
   INSERT INTO co_order (`co_num`,`status`,`crt_date`,`crt_user_id`,`crt_user_name`,`product_id`,`product_name`,`amt_sum`) VALUES 
   (UUID(),'10','20231125',CONCAT('zhangsan',i),CONCAT('张三',i),CONCAT('zhangsanproduct',i),CONCAT('张三商品',i),FLOOR(RAND()*100)),
   (UUID(),'20','20231125',CONCAT('lisi',i),CONCAT('李四',i),CONCAT('lisiproduct',i),CONCAT('李四商品',i),FLOOR(RAND()*100)),
   (UUID(),'30','20231125',CONCAT('wangwu',i),CONCAT('王五',i),	CONCAT('wangwuproduct',i),CONCAT('王五商品',i),FLOOR(RAND()*100));
   SET i = i+1;
   END WHILE;
   RETURN i;
END;
DELIMITER ;

# 执行add_order_num函数
select add_order_num();

# 查看数据信息
select * from co_order;
# 查看数量
select count(*) from co_order;

💡Tips：这样就有了一个存储百万级别量的表格，方便复习测试索引相关的内容知识。

根据自己对比参考一下，加索引 以及 不加索引 效率提升，以及索引个别失效情况等等。

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