MySQL為何不選擇平衡二叉樹

既然平衡二叉樹解決了普通二叉樹的問題，那么mysql為何不選擇平衡二叉樹作為索引呢?

索引需要存儲(chǔ)什么

讓我們想一想，如果我們要把索引存起來，那么應(yīng)該存哪些信息呢，它應(yīng)該存儲(chǔ)三塊信息：

• 索引的值：就是表里面索引列對(duì)應(yīng)的值。

• 數(shù)據(jù)的磁盤地址(通過磁盤地址找到當(dāng)前數(shù)據(jù))或者直接存儲(chǔ)整條數(shù)據(jù)。

• 子節(jié)點(diǎn)的引用：我們需要從根節(jié)點(diǎn)往下走，所以需要知道左右子節(jié)點(diǎn)的地址。 根據(jù)這三點(diǎn)，可以有如下大致的一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)圖：

上圖中數(shù)字表示的是索引的值，0x開頭的表示磁盤地址，根節(jié)點(diǎn)中存了左右節(jié)點(diǎn)的引用。

AVL樹用來存儲(chǔ)索引存在什么問題

我們知道，頁（Page）是 Innodb 存儲(chǔ)引擎用于管理數(shù)據(jù)的最小磁盤單位，頁的默認(rèn)大小為16KB。頁也就是上圖中的節(jié)點(diǎn)，每查詢一次節(jié)點(diǎn)就需要進(jìn)行一次IO操作，IO操作是一種非常耗時(shí)的操作，很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的瓶頸都是卡在IO操作上，所以如果我們需要提高查詢效率的辦法之一就是減少IO次數(shù)，那么問題就來了，AVL樹一個(gè)節(jié)點(diǎn)上只存了一個(gè)關(guān)鍵字(索引值)+一個(gè)磁盤地址+左右節(jié)點(diǎn)的引用，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到16KB的，會(huì)浪費(fèi)了大量的空間。

上圖中如果我們要找到6這條數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行3次IO(獲取一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)IO操作)，如果這棵樹很高的話，就會(huì)進(jìn)行大量的IO操作，所以說AVL樹存在的最大問題就是空間利用不足，浪費(fèi)了大量空間，數(shù)據(jù)量大的時(shí)候就會(huì)成為一顆瘦高的樹，那么我們可以怎么改進(jìn)呢？答案很明顯了，那就是每個(gè)磁盤塊多存一點(diǎn)東西，也就是說每個(gè)磁盤多存幾個(gè)關(guān)鍵字，因?yàn)殛P(guān)鍵字越多，路數(shù)越多；路數(shù)越多，樹也就越矮越胖，相應(yīng)的操作IO次數(shù)就會(huì)越少。

多路平衡樹(Balanced Tree)

多路平衡樹簡(jiǎn)稱B樹，又稱B-樹，和AVL樹一樣，B樹在枝節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)鍵值、磁盤地址、左右節(jié)點(diǎn)引用。請(qǐng)看下圖的一個(gè)多路平衡樹的示例：

B樹的特點(diǎn)

相比較AVL樹，B樹一個(gè)磁盤上可以存多個(gè)關(guān)鍵字(值)，而且有一個(gè)特點(diǎn)就是：

• 分叉數(shù)（路數(shù)）永遠(yuǎn)比關(guān)鍵字?jǐn)?shù)多1。 我們可以畫出如下簡(jiǎn)圖(下圖中只畫了3路，即兩個(gè)關(guān)鍵字，實(shí)際取決于一頁能存儲(chǔ)多少個(gè)關(guān)鍵字)：

從上圖可以很明顯的看出，同樣高度的樹，B樹能存的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平衡二叉樹。

B樹是如何查找數(shù)據(jù)的

以上圖為例，假如我們要找key=32這個(gè)數(shù)字，首先獲取到根節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)18小于key，所以往右邊走，獲取到右邊的數(shù)據(jù)，54和76，這時(shí)候遵循以下原則：

• key<54,命中最左邊分叉；

• key=54,直接命中，返回?cái)?shù)據(jù)；

• 54<key<76,走中間的一個(gè)分叉；

• key=76,直接命中，返回?cái)?shù)據(jù)；

• key>76，命中右邊分支； 這里因?yàn)閗ey=32，所以走得是第1條，命中左邊分支，這時(shí)候再去獲取左邊分支，獲取到32和50，比較發(fā)現(xiàn)key=32，命中，返回?cái)?shù)據(jù)。

從上面我們可以看出B樹效率相對(duì)于AVL樹，在數(shù)據(jù)量大的情況效率已經(jīng)提高了很多，那么為什么MySQL還是不選擇B樹作為索引呢？ 那么接下來讓我們先看看改良版的B+樹，然后再下結(jié)論吧！

B+樹

B+樹由B樹改良而來，屬于改良版的多路平衡查找樹。 首先讓我們來看看B+樹到底長(zhǎng)什么樣呢：

對(duì)比B+樹，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)很明顯的區(qū)別就是葉子節(jié)點(diǎn)有一個(gè)箭頭指引而且從左到右是有序的。

InnoDB中使用的B+樹相比較于傳統(tǒng)B+樹，改進(jìn)之后的B+樹具有以下特點(diǎn)

InnoDB中B+樹的特點(diǎn)

• 它的關(guān)鍵字的數(shù)量是跟路數(shù)相等的。

• B+樹的根節(jié)點(diǎn)和枝節(jié)點(diǎn)中都不會(huì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只有葉子節(jié)點(diǎn)才存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而搜索到關(guān)鍵字不會(huì)直接返回，會(huì)到最后一層的葉子節(jié)點(diǎn)。

• B+樹的每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)增加了一個(gè)指向相鄰葉子節(jié)點(diǎn)的指針，它的最后一個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)指向下一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的第一個(gè)數(shù)據(jù)，形成了一個(gè)有序鏈表的結(jié)構(gòu)。

• 它是根據(jù)左閉右開的區(qū)間來檢索數(shù)據(jù)的 按照B+樹的特點(diǎn)，我們可以畫出一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)圖，如下：

總結(jié)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java开发知识点！mysql运行sql文件很慢的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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