mysql索引（一）索引的原理

之前在学习mysql的时候，对索引有了初步的了解。

但是，了解的不是很透，比如说，当时我就不知道，索引其实是一个数据结构。

一：索引介绍

1：为何要有索引?

一般的应用系统，读写比例在10:1左右，而且插入操作和一般的更新操作很少出现性能问题，在生产环境中，我们遇到最多的，也是最容易出问题的，还是一些复杂的查询操作，因此对查询语句的优化显然是重中之重。说起加速查询，就不得不提到索引了。

2：什么是索引？

索引在MySQL中也叫做“键”或者"key"（primary key，unique key，还有一个index key），是存储引擎用于快速找到记录的一种数据结构。索引对于良好的性能非常关键，尤其是当表中的数据量越来越大时，索引对于性能的影响愈发重要，减少io次数，加速查询。（其中primary key和unique key，除了有加速查询的效果之外，还有约束的效果，primary key 不为空且唯一，unique key 唯一，而index key只有加速查询的效果，没有约束效果）
索引优化应该是对查询性能优化最有效的手段了。索引能够轻易将查询性能提高好几个数量级。
索引相当于字典的音序表，如果要查某个字，如果不使用音序表，则需要从几百页中逐页去查。

强调：一旦为表创建了索引，以后的查询最好先查索引，再根据索引定位的结果去找数据

3：对索引的误解

（1）：索引时不必越多越好，添加索引对查询会提高速度，对写入及删除会较低效率。因此需要找到一个创建索引的平衡点

（2）：索引太多，会影响磁盘的使用率，尽量删除一些不必要的索引。

二：索引的原理

1：索引的原理

索引就相当于是一本字典的查找目录。我们可以根据拼音查找，我们也可以根据偏旁部首之类的查找。

下面内容看不懂的同学也没关系，能明白上边这个目录的道理就行了。 那么你想，书的目录占不占页数，这个页是不是也要存到硬盘里面，也占用硬盘空间。你再想，你在没有数据的情况下先建索引或者说目录快，还是已经存在好多的数据了，然后再去建索引，哪个快，肯定是没有数据的时候快。

因为如果已经有了很多数据了，你再去根据这些数据建索引，是不是要将数据全部遍历一遍，然后根据数据建立索引。你再想，索引建立好之后再添加数据快，还是没有索引的时候添加数据快，索引是用来干什么的，是用来加速查询的，那对你写入数据会有什么影响，肯定是慢一些了，因为你但凡加入一些新的数据，都需要把索引或者说书的目录重新做一个，所以索引虽然会加快查询，但是会降低写入的效率。

2：索引的影响

1、在表中有大量数据的前提下，创建索引速度会很慢

2、在索引创建完毕后，对表的查询性能会发幅度提升，但是写性能会降低

本质都是：通过不断地缩小想要获取数据的范围来筛选出最终想要的结果，同时把随机的事件变成顺序的事件，也就是说，有了这种索引机制，我们可以总是用同一种查找方式来锁定数据。

这里大概解释一下：

数据库也是一样，但显然要复杂的多，因为不仅面临着等值查询，还有范围查询(>、<、between、in)、模糊查询(like)、并集查询(or)等等。

数据库应该选择怎么样的方式来应对所有的问题呢？我们回想字典的例子，能不能把数据分成段，然后分段查询呢？最简单的如果1000条数据，1到100分成第一段，101到200分成第二段，201到300分成第三段......这样查第250条数据，只要找第三段就可以了，一下子去除了90%的无效数据。

但如果是1千万的记录呢，分成几段比较好？稍有算法基础的同学会想到搜索树，其平均复杂度是lgN，具有不错的查询性能。但这里我们忽略了一个关键的问题，复杂度模型是基于每次相同的操作成本来考虑的。

而数据库实现比较复杂，一方面数据是保存在磁盘上的，另外一方面为了提高性能，每次又可以把部分数据读入内存来计算，因为我们知道访问磁盘的成本大概是访问内存的十万倍左右，所以简单的搜索树难以满足复杂的应用场景。

3：磁盘IO读取

这个涉及到部分硬件的原理，这个不了解无所谓，只需要知道，磁盘I/O是很耗费资源和时间的，而且磁盘I/O是有瓶颈的。

考虑到磁盘IO是非常高昂的操作，计算机操作系统做了一些优化，当一次IO时，不光把当前磁盘地址的数据，而是把相邻的数据也都读取到内存缓冲区内，因为局部预读性原理告诉我们，当计算机访问一个地址的数据的时候，与其相邻的数据也会很快被访问到。每一次IO读取的数据我们称之为一页(page)。

具体一页有多大数据跟操作系统有关，一般为4k或8k，也就是我们读取一页内的数据时候，实际上才发生了一次IO，这个理论对于索引的数据结构设计非常有帮助。

以上大概就是索引的原理部分的概念，文字稍多，但是基本上都是有例子解释。

索引这部分其实重在理解其原理，才能更好的使用。

索引的基本语法请移步《mysql（二十二）之索引基础语法及使用》

有好的建议，请在下方输入你的评论。

欢迎访问个人博客
https://guanchao.site