為什么用了索引之后，查詢就會變快？

相信很多程序員朋友對數(shù)據(jù)的索引并不陌生，最常見的索引是 B+ Tree 索引，索引可以加快數(shù)據(jù)庫的檢索速度，但是會降低新增、修改、刪除操作的速度，一些錯誤的寫法會導(dǎo)致索引失效等等。

但是如果被問到，為什么用了索引之后，查詢就會變快？B+ Tree 索引的原理是什么？這時候很多人可能就不知道了，今天我就以 MySQL 的 InnoDB 引擎為例，講一講 B+ Tree 索引的原理。

索引的基礎(chǔ)知識

MySQL 的基本存儲結(jié)構(gòu)是頁，大概就是這個樣子的：

在這里，我們需要了解以下幾點(diǎn)（非常重要）：

• 當(dāng)我們用 MySQL 的 InnoDB 引擎創(chuàng)建表，有且只能有一個主鍵；如果我們沒有顯示地指定之間，那么MySQL 會自動生成一個隱含字段作為主鍵；

• 聚集索引：以主鍵創(chuàng)建的索引；聚集索引的葉子節(jié)點(diǎn)存儲的是表中的數(shù)據(jù)；

• 非聚集索引：非主鍵創(chuàng)建的索引；非聚集索引在葉子節(jié)點(diǎn)存儲的是主鍵和索引列；使用非聚集索引查詢數(shù)據(jù)，會查詢到葉子上的主鍵，再根據(jù)主鍵查到數(shù)據(jù)（這個過程叫做回表）。

頁和頁之間、頁和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

我們以聚集索引做講解，頁和頁之間、以及頁和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是這樣的：

• 數(shù)據(jù)頁和數(shù)據(jù)頁之間，組成一個雙向鏈表；

• 每個數(shù)據(jù)頁中的記錄，是一個單向鏈表；

• 每個數(shù)據(jù)頁都根據(jù)內(nèi)部的記錄生成一個頁目錄（Page directory），如果是主鍵的話，可以在頁目錄中使用二分法快速定位；

• 如果我們根據(jù)一個非主鍵、非索引列進(jìn)行查詢，那么需要遍歷雙向鏈表，找到所在的頁；再遍歷頁內(nèi)的單向鏈表；如果表內(nèi)數(shù)據(jù)很大的話，這樣的查詢就會很慢。

B+ Tree 索引的原理

先讓我們看看 B+ Tree 索引大概是什么樣子（以聚集/主鍵索引為例）：

• 假如這時候我們要查詢 id = 16 的數(shù)據(jù)：

• 查詢頁-1，找到頁-2 存儲的是小于 30 的數(shù)據(jù)；

• 查詢頁-2，找到頁-5 存儲的是 10~20 的數(shù)據(jù)；

• 查詢頁-5，找到 id = 16 的數(shù)據(jù)。

很顯然，沒有用索引的時候，需要遍歷雙向鏈表來定位對應(yīng)的頁，而有了索引，則可以通過一層層“目錄”定位到對應(yīng)的頁上。

為什么 B+ Tree 索引會降低新增、修改、刪除的速度

• B+ Tree 是一顆平衡樹，如果對這顆樹新增、修改、刪除的話，會破壞它的原有結(jié)構(gòu)；

• 我們在做數(shù)據(jù)新增、修改、刪除的時候，需要花額外的時間去維護(hù)索引；

• 正因?yàn)檫@些額外的開銷，導(dǎo)致索引會降低新增、修改、刪除的速度。

現(xiàn)在你是否理解了 B+ Tree 索引的原理？

最后再留一個思考題：為什么官方建議使用自增長主鍵作為索引？大家可以在留言中寫下你的答案。

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總結(jié)

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