我們都知道在 Mysql 中，索引是非常重要的內(nèi)容，因?yàn)樗麑?duì)我們的查詢會(huì)有非常大的幫助，所以，我們今天就來(lái)看看這個(gè) Mysql 的索引。

Mysql 索引

B-Tree索引：

• 這是MySQL中最常用的索引類型，基于B-Tree（平衡樹(shù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
• InnoDB、MyISAM、Memory存儲(chǔ)引擎都使用B-Tree索引。
• B-Tree索引能夠處理全值匹配和范圍查詢，并且能夠按照索引列的順序進(jìn)行排序。

B+Tree是一種自平衡的樹(shù)結(jié)構(gòu)，它維護(hù)了排序數(shù)據(jù)的索引。與二叉樹(shù)不同，B+Tree的每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)（這個(gè)數(shù)量通常稱為“階”或“度”）。樹(shù)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)了鍵和指向子節(jié)點(diǎn)的指針。但與B-Tree不同的是，B+Tree的非葉子節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只存儲(chǔ)鍵和指針，而所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)中。此外，B+Tree的葉子節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)指針鏈接，這樣可以方便地進(jìn)行范圍查詢。

哈希索引

• 主要用于MEMORY存儲(chǔ)引擎。
• 基于哈希算法，只支持等值查詢，不支持范圍查詢。
• 查詢速度非常快，但不適合有排序需求或范圍查詢的場(chǎng)景。

空間索引（SPATIAL）

• 用于處理空間數(shù)據(jù)，如點(diǎn)、線和多邊形等。
• 基于R-Tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于地理空間數(shù)據(jù)類型的字段。
• 主要在MyISAM存儲(chǔ)引擎中使用，但從MySQL 5.7開(kāi)始，InnoDB也開(kāi)始支持空間索引。

對(duì)于空間數(shù)據(jù)類型（如點(diǎn)、線和多邊形），MySQL提供了空間索引來(lái)支持高效的空間查詢?？臻g索引基于R-Tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，可以快速地定位到滿足查詢條件的空間對(duì)象。空間索引在GIS（地理信息系統(tǒng)）和LBS（基于位置的服務(wù)）等應(yīng)用中非常有用。然而需要注意的是，空間索引只在MyISAM存儲(chǔ)引擎中直接支持；在InnoDB中則需要使用額外的擴(kuò)展或技巧來(lái)實(shí)現(xiàn)類似的功能。但從MySQL 8.0開(kāi)始，InnoDB也開(kāi)始支持空間索引了。

全文索引（FULLTEXT）

• 主要用于MyISAM存儲(chǔ)引擎（盡管從MySQL 5.6開(kāi)始InnoDB也支持全文索引）。
• 用于在文本列上進(jìn)行全文搜索，支持自然語(yǔ)言查詢、布爾查詢和查詢擴(kuò)展。
• 全文索引在創(chuàng)建時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)包含所有單詞的索引，查詢時(shí)能夠快速找到包含特定單詞的行。

聚簇索引與非聚簇索引

• 這不是一種單獨(dú)的索引類型，而是描述索引與數(shù)據(jù)行之間關(guān)系的術(shù)語(yǔ)。
• 在InnoDB中，表總是有一個(gè)聚簇索引（通常是主鍵索引），數(shù)據(jù)行實(shí)際上存儲(chǔ)在聚簇索引的葉子節(jié)點(diǎn)中。
• 非聚簇索引（二級(jí)索引）的葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的是指向數(shù)據(jù)行的指針或主鍵值。

復(fù)合索引：

• 由多個(gè)列組成的索引。
• 可以提高多個(gè)列上的查詢性能，但需要注意索引列的順序和查詢條件的使用方式。
• 復(fù)合索引遵循最左前綴原則，即查詢條件需要包含索引的最左邊的列才能有效利用索引。

唯一索引：

• 確保索引列中的所有值都是唯一的。
• 可以在一個(gè)或多個(gè)列上創(chuàng)建唯一索引。
• 主鍵索引是一種特殊的唯一索引，它不僅要求值是唯一的，還要求每個(gè)值都不能為NULL。

我們說(shuō)完了這個(gè)索引的分類之后，我們就來(lái)看看經(jīng)典的 Mysql 默認(rèn)的 InnoDB 引擎的所使用的 B+Tree索引

B+Tree索引

B+Tree索引是數(shù)據(jù)庫(kù)中最常用的索引類型之一，特別是在像MySQL這樣的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中。B+Tree（B-Plus Tree）是B-Tree的一種變種，它提供了更高的查詢性能，特別是在處理大量數(shù)據(jù)和進(jìn)行范圍查詢時(shí)。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)索引采用的是B+Tree結(jié)構(gòu)，在B-Tree結(jié)構(gòu)上做了優(yōu)化改造。B-Tree結(jié)構(gòu)：

索引值和data數(shù)據(jù)分布在整棵樹(shù)結(jié)構(gòu)中

每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以存放多個(gè)索引值及對(duì)應(yīng)的data數(shù)據(jù)

樹(shù)節(jié)點(diǎn)中的多個(gè)索引值從左到右升序排列

圖片

B-Tree（平衡樹(shù)）的搜索過(guò)程

B-Tree（平衡樹(shù)）的搜索過(guò)程是一個(gè)相對(duì)直觀且高效的操作，它利用了樹(shù)的結(jié)構(gòu)特性來(lái)快速定位到需要查找的數(shù)據(jù)。以下是B-Tree搜索的基本步驟：

1.從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始：搜索操作總是從B-Tree的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始。

2.比較關(guān)鍵字：在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)內(nèi)，從左到右順序比較關(guān)鍵字。找到第一個(gè)大于或等于目標(biāo)關(guān)鍵字的關(guān)鍵字項(xiàng)，或者找到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中的最大關(guān)鍵字項(xiàng)（如果所有關(guān)鍵字項(xiàng)都小于目標(biāo)關(guān)鍵字）。

3.決定搜索方向：

• 如果找到的關(guān)鍵字項(xiàng)等于目標(biāo)關(guān)鍵字，則搜索成功，返回該關(guān)鍵字項(xiàng)所在的節(jié)點(diǎn)和位置。
• 如果找到的關(guān)鍵字項(xiàng)大于目標(biāo)關(guān)鍵字，并且當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是葉子節(jié)點(diǎn)，則搜索失敗，目標(biāo)關(guān)鍵字不存在于樹(shù)中。
• 如果找到的關(guān)鍵字項(xiàng)大于目標(biāo)關(guān)鍵字，但當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是葉子節(jié)點(diǎn)，則在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)中繼續(xù)搜索。選擇找到的關(guān)鍵字項(xiàng)左側(cè)的子節(jié)點(diǎn)作為下一步搜索的起點(diǎn)（因?yàn)锽-Tree的性質(zhì)保證了左側(cè)子樹(shù)中的所有關(guān)鍵字都小于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的這個(gè)關(guān)鍵字項(xiàng)）。
• 如果所有關(guān)鍵字項(xiàng)都小于目標(biāo)關(guān)鍵字，并且當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是葉子節(jié)點(diǎn)，則在右側(cè)子節(jié)點(diǎn)中繼續(xù)搜索（同理，右側(cè)子樹(shù)中的所有關(guān)鍵字都大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的最大關(guān)鍵字項(xiàng)）。

4.遞歸搜索：重復(fù)步驟2和3，直到找到目標(biāo)關(guān)鍵字或確定關(guān)鍵字不存在于樹(shù)中。

5.處理葉子節(jié)點(diǎn)：當(dāng)搜索到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果葉子節(jié)點(diǎn)中包含目標(biāo)關(guān)鍵字，則返回該節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵字的位置；否則，搜索失敗。

B+Tree的結(jié)構(gòu)

B+Tree（B-Plus Tree）是一種自平衡的多路搜索樹(shù)，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)的索引結(jié)構(gòu)。它是B-Tree的一種擴(kuò)展，具有一些獨(dú)特的性質(zhì)和優(yōu)化，使得它在某些場(chǎng)景下比B-Tree更加高效。

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B+Tree的搜索過(guò)程與B-Tree類似，但由于B+Tree的數(shù)據(jù)只存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)，并且葉子節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)指針相連，所以搜索過(guò)程有一些不同。以下是B+Tree搜索的基本步驟：

1.從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始：搜索總是從B+Tree的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始。

2.在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中搜索：在每個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)（非葉子節(jié)點(diǎn)）中，從左到右順序比較關(guān)鍵字。找到第一個(gè)大于或等于目標(biāo)關(guān)鍵字的關(guān)鍵字項(xiàng)，然后轉(zhuǎn)到與之關(guān)聯(lián)的子節(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有找到大于或等于目標(biāo)關(guān)鍵字的關(guān)鍵字項(xiàng)，則轉(zhuǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中最大關(guān)鍵字項(xiàng)右側(cè)的子節(jié)點(diǎn)（如果存在的話）。

3.遞歸下降：重復(fù)步驟2，直到到達(dá)一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)。

4.在葉子節(jié)點(diǎn)中搜索：在葉子節(jié)點(diǎn)內(nèi)順序搜索目標(biāo)關(guān)鍵字。如果找到匹配項(xiàng)，則返回該匹配項(xiàng)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄（或指向數(shù)據(jù)記錄的指針）。如果沒(méi)有找到匹配項(xiàng)，但葉子節(jié)點(diǎn)中存在相鄰的節(jié)點(diǎn)指針，并且搜索是范圍查詢的一部分，則可以使用這些指針繼續(xù)搜索。

5.處理范圍查詢：如果搜索是范圍查詢（例如，查找所有大于某個(gè)值的數(shù)據(jù)項(xiàng)），則在找到第一個(gè)匹配項(xiàng)后，可以沿著葉子節(jié)點(diǎn)間的鏈表繼續(xù)搜索，直到找到范圍外的第一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)為止。

6.結(jié)束搜索：如果遍歷完所有可能的路徑仍然沒(méi)有找到目標(biāo)關(guān)鍵字，則搜索失敗，表示該關(guān)鍵字不存在于B+Tree中。

B-Tree和B+Tree的比較

B-Tree和B+Tree在多個(gè)方面存在顯著的比較差異，這些差異主要體現(xiàn)在它們的結(jié)構(gòu)、查詢性能、磁盤I/O操作以及應(yīng)用場(chǎng)景上。

1.結(jié)構(gòu)

B-Tree：每個(gè)節(jié)點(diǎn)既包含關(guān)鍵字信息也包含數(shù)據(jù)信息，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為查找的終點(diǎn)，即數(shù)據(jù)可以出現(xiàn)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)或葉子節(jié)點(diǎn)。

B+Tree：非葉子節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)關(guān)鍵字信息（不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息），且關(guān)鍵字起到索引的作用，指向子節(jié)點(diǎn)。真正的數(shù)據(jù)只出現(xiàn)在葉子節(jié)點(diǎn)，且葉子節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)指針相連，形成一個(gè)有序的鏈表結(jié)構(gòu)。

2.查詢性能

B-Tree：查詢性能不穩(wěn)定，因?yàn)閿?shù)據(jù)可能出現(xiàn)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)或葉子節(jié)點(diǎn)。查找速度取決于目標(biāo)數(shù)據(jù)距離根節(jié)點(diǎn)的距離。

B+Tree：由于所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)，所以查詢性能相對(duì)穩(wěn)定。每次查找都需要到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)，但由于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以存儲(chǔ)更多的關(guān)鍵字，從而樹(shù)的高度相對(duì)較低，減少了查找所需的磁盤I/O次數(shù)。

3.磁盤I/O操作

B-Tree：由于數(shù)據(jù)可能分布在樹(shù)的各個(gè)層級(jí)，因此可能需要進(jìn)行多次磁盤I/O操作才能找到目標(biāo)數(shù)據(jù)。

B+Tree：由于數(shù)據(jù)只存儲(chǔ)在葉子節(jié)點(diǎn)，且葉子節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)指針相連，因此在進(jìn)行范圍查詢時(shí)，一旦找到范圍的起始點(diǎn)，就可以沿著葉子節(jié)點(diǎn)鏈表進(jìn)行順序訪問(wèn)，無(wú)需進(jìn)行多次磁盤I/O操作。

4.應(yīng)用場(chǎng)景

B-Tree：適用于需要同時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，但這種情況在實(shí)際應(yīng)用中較為少見(jiàn)。

B+Tree：由于其高效的磁盤I/O性能和出色的范圍查詢能力，B+Tree被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)的索引結(jié)構(gòu)，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤等輔助存儲(chǔ)設(shè)備上時(shí)。

所以你了解了么？