java面試-資料庫索引全面解析
索引是什麼？
資料庫中查詢操作非常普遍，索引就是提升查詢速度的一種手段。
索引分類
-
B+樹索引
它就是傳統意義上的索引，它是最常用、最有效的索引。 -
雜湊索引
雜湊索引是一種自適應的索引，資料庫會根據表的使用情況自動生成雜湊索引，我們人為是沒辦法干預的。 -
全文索引
用於實現關鍵詞搜尋。但它只能根據空格分詞，因此不支援中文。
若要實現搜尋功能，可選擇lucene。 -
RTree索引
在mysql很少使用，僅支援geometry資料型別；相對於BTREE，RTREE的優勢在於範圍查詢。
B+樹索引
資料庫以頁為儲存單元，一個頁是8K（8192Byte），一頁可以存放N條記錄。
頁在B+樹中分為：資料頁和索引頁。
B+樹的高一般為2-4層，因此查詢某一鍵值的行記錄只需2-4次IO，效率較高。
聚集索引 和 非聚集索引
不管是聚集索引還是非聚集索引，它們的邏輯結構都一棵是B+樹，它們的唯一區別在於：
- 聚集索引的資料頁存放的是完整的記錄；也就是說，聚集索引決定了表的物理儲存順序；
- 非聚集索引的資料頁只存指向記錄的地址資訊，它真正的資料已經在聚集索引中儲存了。
聯合索引 和 覆蓋索引
-
聯合索引
當查詢條件涉及多列時，可以使用聯合索引。 -
覆蓋索引
只需通過輔助索引就能獲取要查詢的資訊，而無需再次通過聚集索引查詢具體的記錄資訊。
由於覆蓋索引並不包含整行的記錄，因此它的大小遠遠小於聚集索引。
它比較適合做一些統計操作。
MyISAM索引實現
-
主鍵索引
在主鍵索引中，索引頁中存放的是主鍵和指向資料頁的偏移量；資料頁中存放的是主鍵和該主鍵所屬行記錄的地址空間。 -
輔助索引
在MyISAM中，主索引和輔助索引（Secondary key）在結構上沒有任何區別，只是主索引要求key是唯一的，而輔助索引的key可以重複。
綜上所述，在MyISAM中，索引檔案和資料檔案分開存放，不管是主鍵索引還是輔助索引，都屬於非聚集索引。
InnoDB索引實現
-
主鍵索引
索引頁仍然存放主鍵和和指向資料頁的偏移量，但資料頁存放的是完整的記錄。
也就是在InnoDB中，資料和主鍵索引是存放在一起的。 -
輔助索引
索引節點存放的內容一樣，仍然是鍵值資訊和指向資料頁的偏移量；但資料頁中存放的是鍵值資訊和該鍵值對應的主鍵。然後通過主鍵查詢主鍵索引就能找到該條記錄。
綜上所述：
- 聚集索引這種實現方式使得按主鍵的搜尋十分高效，但是輔助索引搜尋需要檢索兩遍索引：首先檢索輔助索引獲得主鍵，然後用主鍵到主索引中檢索獲得記錄。
- InnoDB的輔助索引也會包含主鍵列，所以，如果主鍵定義的比較大，其他索引也將很大。如果想在表上定義 、很多索引，則爭取儘量把主鍵定義得小一些。InnoDB 不會壓縮索引。
索引的優點
- 第一，通過建立唯一性索引，可以保證資料庫表中每一行資料的唯一性。
- 第二，可以大大加快資料的檢索速度，這也是建立索引的最主要的原因。
- 第三，可以加速表和表之間的連線，特別是在實現資料的參考完整性方面特別有意義。
- 第四，在使用分組和排序子句進行資料檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間。
- 第五，通過使用索引，可以在查詢的過程中，使用優化隱藏器，提高系統的效能。
索引的缺點
- 第一，建立索引和維護索引要耗費時間，這種時間隨著資料量的增加而增加。
- 第二，索引需要佔物理空間，除了資料表佔資料空間之外，每一個索引還要佔一定的物理空間，如果要建立聚簇索引，那麼需要的空間就會更大。
- 第三，當對錶中的資料進行增加、刪除和修改的時候，索引也要動態的維護，這樣就降低了資料的維護速度。
哪些情況需要加索引？
- 在經常需要搜尋的列上，可以加快搜索的速度；
- 在作為主鍵的列上，強制該列的唯一性和組織表中資料的排列結構；
- 在經常用在連線的列上，這些列主要是一些外來鍵，可以加快連線的速度；
- 在經常需要根據範圍進行搜尋的列上建立索引，因為索引已經排序，其指定的範圍是連續的；
- 在經常需要排序的列上建立索引，因為索引已經排序，這樣查詢可以利用索引的排序，加快排序查詢時間；
- 在經常使用在WHERE子句中的列上面建立索引，加快條件的判斷速度。
哪些情況不需要加索引？
- 第一，對於那些在查詢中很少使用或者參考的列不應該建立索引。這是因為，既然這些列很少使用到，因此有索引或者無索引，並不能提高查詢速度。相反，由於增加了索引，反而降低了系統的維護速度和增大了空間需求。
- 第二，對於那些只有很少資料值的列也不應該增加索引。這是因為，由於這些列的取值很少，例如人事表的性別列，在查詢的結果中，結果集的資料行佔了表中資料行的很大比例，即需要在表中搜索的資料行的比例很大。增加索引，並不能明顯加快檢索速度。
- 第三，對於那些定義為text, image和bit資料型別的列不應該增加索引。這是因為，這些列的資料量要麼相當大，要麼取值很少。
第四，當修改效能遠遠大於檢索效能時，不應該建立索引。這是因為，修改效能和檢索效能是互相矛盾的。當增加索引時，會提高檢索效能，但是會降低修改效能。當減少索引時，會提高修改效能，降低檢索效能。因此，當修改效能遠遠大於檢索效能時，不應該建立索引。