标签：hash 聚簇 使用 查询 索引 MySQL 100 主键 灵魂
1. 什么是索引？
索引是一种数据结构,可以帮助我们快速的进行数据的查找.
2. 索引是个什么样的数据结构呢?
索引的数据结构和具体存储引擎的实现有关, 在MySQL中使用较多的索引有Hash索引,B+树索引等,而我们经常使用的InnoDB存储引擎的默认索引实现为:B+树索引.
3. Hash索引和B+树所有有什么区别或者说优劣呢?
首先要知道Hash索引和B+树索引的底层实现原理:
hash索引底层就是hash表,进行查找时,调用一次hash函数就可以获取到相应的键值,之后进行回表查询获得实际数据.B+树底层实现是多路平衡查找树.对于每一次的查询都是从根节点出发,查找到叶子节点方可以获得所查键值,然后根据查询判断是否需要回表查询数据.
那么可以看出他们有以下的不同:
- hash索引进行等值查询更快(一般情况下),但是却无法进行范围查询.
因为在hash索引中经过hash函数建立索引之后,索引的顺序与原顺序无法保持一致,不能支持范围查询.而B+树的的所有节点皆遵循(左节点小于父节点,右节点大于父节点,多叉树也类似),天然支持范围.
- hash索引不支持使用索引进行排序,原理同上.
- hash索引不支持模糊查询以及多列索引的最左前缀匹配.原理也是因为hash函数的不可预测.AAAA和AAAAB的索引没有相关性.
- hash索引任何时候都避免不了回表查询数据,而B+树在符合某些条件(聚簇索引,覆盖索引等)的时候可以只通过索引完成查询.
- hash索引虽然在等值查询上较快,但是不稳定.性能不可预测,当某个键值存在大量重复的时候,发生hash碰撞,此时效率可能极差.而B+树的查询效率比较稳定,对于所有的查询都是从根节点到叶子节点,且树的高度较低.
因此,在大多数情况下,直接选择B+树索引可以获得稳定且较好的查询速度.而不需要使用hash索引.
4. 上面提到了B+树在满足聚簇索引和覆盖索引的时候不需要回表查询数据,什么是聚簇索引?
在B+树的索引中,叶子节点可能存储了当前的key值,也可能存储了当前的key值以及整行的数据,这就是聚簇索引和非聚簇索引. 在InnoDB中,只有主键索引是聚簇索引,如果没有主键,则挑选一个唯一键建立聚簇索引.如果没有唯一键,则隐式的生成一个键来建立聚簇索引.
当查询使用聚簇索引时,在对应的叶子节点,可以获取到整行数据,因此不用再次进行回表查询.
5. 非聚簇索引一定会回表查询吗?
不一定,这涉及到查询语句所要求的字段是否全部命中了索引,如果全部命中了索引,那么就不必再进行回表查询.
举个简单的例子,假设我们在员工表的年龄上建立了索引,那么当进行select age from employee where age < 20的查询时,在索引的叶子节点上,已经包含了age信息,不会再次进行回表查询.
6. 在建立索引的时候,都有哪些需要考虑的因素呢?
建立索引的时候一般要考虑到字段的使用频率,经常作为条件进行查询的字段比较适合.如果需要建立联合索引的话,还需要考虑联合索引中的顺序.此外也要考虑其他方面,比如防止过多的所有对表造成太大的压力.这些都和实际的表结构以及查询方式有关.
7. 联合索引是什么?为什么需要注意联合索引中的顺序?
MySQL可以使用多个字段同时建立一个索引,叫做联合索引.在联合索引中,如果想要命中索引,需要按照建立索引时的字段顺序挨个使用,否则无法命中索引.
具体原因为:
MySQL使用索引时需要索引有序,假设现在建立了"name,age,school"的联合索引,那么索引的排序为: 先按照name排序,如果name相同,则按照age排序,如果age的值也相等,则按照school进行排序.
当进行查询时,此时索引仅仅按照name严格有序,因此必须首先使用name字段进行等值查询,之后对于匹配到的列而言,其按照age字段严格有序,此时可以使用age字段用做索引查找,,,以此类推.因此在建立联合索引的时候应该注意索引列的顺序,一般情况下,将查询需求频繁或者字段选择性高的列放在前面.此外可以根据特例的查询或者表结构进行单独的调整.
8. 创建的索引有没有被使用到?或者说怎么才可以知道这条语句运行很慢的原因?
MySQL提供了explain命令来查看语句的执行计划,MySQL在执行某个语句之前,会将该语句过一遍查询优化器,之后会拿到对语句的分析,也就是执行计划,其中包含了许多信息. 可以通过其中和索引有关的信息来分析是否命中了索引,例如possilbe_key,key,key_len等字段,分别说明了此语句可能会使用的索引,实际使用的索引以及使用的索引长度.
9. 那么在哪些情况下会发生针对该列创建了索引但是在查询的时候并没有使用呢?
- 使用不等于查询,
- 列参与了数学运算或者函数
- 在字符串like时左边是通配符.类似于'%aaa'.
- 当mysql分析全表扫描比使用索引快的时候不使用索引.
- 当使用联合索引,前面一个条件为范围查询,后面的即使符合最左前缀原则,也无法使用索引.
以上情况,MySQL无法使用索引.
表结构设计
1. 为什么要尽量设定一个主键?
主键是数据库确保数据行在整张表唯一性的保障,即使业务上本张表没有主键,也建议添加一个自增长的ID列作为主键.设定了主键之后,在后续的删改查的时候可能更加快速以及确保操作数据范围安全.
2. 主键使用自增ID还是UUID?
推荐使用自增ID,不要使用UUID.
因为在InnoDB存储引擎中,主键索引是作为聚簇索引存在的,也就是说,主键索引的B+树叶子节点上存储了主键索引以及全部的数据(按照顺序),如果主键索引是自增ID,那么只需要不断向后排列即可,如果是UUID,由于到来的ID与原来的大小不确定,会造成非常多的数据插入,数据移动,然后导致产生很多的内存碎片,进而造成插入性能的下降.
总之,在数据量大一些的情况下,用自增主键性能会好一些.
图片来源于《高性能MySQL》: 其中默认后缀为使用自增ID,_uuid为使用UUID为主键的测试,测试了插入100w行和300w行的性能.
关于主键是聚簇索引,如果没有主键,InnoDB会选择一个唯一键来作为聚簇索引,如果没有唯一键,会生成一个隐式的主键.
3. 字段为什么要求定义为not ?
值会占用更多的字节,且会在程序中造成很多与预期不符的情况.
4. 如果要存储用户的密码散列,应该使用什么字段进行存储?
密码散列,盐,用户身份证号等固定长度的字符串应该使用char而不是varchar来存储,这样可以节省空间且提高检索效率.
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