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MySQL聚簇索引、非聚簇索引、覆盖索引详解

作者:高锰酸钾_

这篇文章详细介绍了聚簇索引、非聚簇索引和覆盖索引的概念,并通过图示和实例说明了索引查找的过程和回表查询的概念,同时,文章也提到了覆盖索引的优点和弊端,并给出了适用场景

聚簇索引、非聚簇索引、覆盖索引

本篇将带你搞懂什么是聚簇索引、非聚簇索引、覆盖索引,并且通过画图的方式了解索引查找的过程,明白什么是回表查询

索引(Index)是数据库中一种用于快速查找和访问表中数据的结构,它类似于书的目录,通过索引可以快速定位到目标数据,而无需遍历整个表,索引的存在可以显著提高查询速度,尤其是在处理大量数据时

MySQL中默认使用索引的数据结构是B+树,详细可以参考:MySQL索引为什么是B+数

那什么又是聚簇索引、非聚簇索引、覆盖索引?

聚簇索引

聚簇索引也叫聚集索引,是一种将数据行的物理存储顺序与索引的逻辑顺序相同的索引,换句话说,数据是直接存储在索引的叶子节点中,通过主键查找到某一行数据,这一行数据的全部内容都存放在这个叶子节点中,聚簇索引必须有,而且只能有一个。

以下面这个表为例:

idnameusernameage
1001张三zhangsan20
1002李四lisi18
1003王九wangjiu35
1004赵六zhaoliu22
1005王八wangba17
1006李白libai40
1007杜甫dufu33

以主键id来为其生成一个简单的B+树索引为:

这个利用主键字段来生成的索引就是一个聚簇索引,当我们通过id查找某一个用户时,通过查找算法,找到了他所在的叶子节点,那么在这个叶子节点中,就存放了该用户的整行数据,包括姓名、账号、年龄:

如果定义了主键,MySQL会自动将主键列作为聚簇索引;如果没有主键,MySQL会选择一个唯一非空索引;如果没有唯一索引,MySQL会生成一个隐藏的rowid作为主键来生成聚簇索引

非聚簇索引

相比于聚簇索引,非聚簇索引也叫二级索引,它的叶子节点存储的是索引列的值以及指向实际数据行的指针(或主键值),而不是完整的数据行,也就是说,非聚簇索引的叶子节点中,存放的不再是整行数据,而是该行数据的主键

当我们为上表建立索引时,使用的不是id,而是username

默认会使用字母顺序来进行排序,但是其叶子节点中存储的不再是整行数据,而是该行数据的索引值

回表查询

回表查询是数据库查询中的一个术语,指的是在使用非聚簇索引(或普通索引)时,数据库查询引擎需要通过索引查找到对应的行号(或主键值),然后再回到表中查找完整的行数据的过程

以上表为例,我们想要查询usernamezhaoliu的用户全部信息:

select * from user where username = 'zhaoliu'

1.此时回先到username的非聚簇索引中去查找

通过username的比对查找,找到了zhaoliu所在的叶子节点,但是叶子节点中并没有我们需要的全部用户信息,只有该用户的主键值id

2.这时就会拿着id去聚簇索引中比对查找

找到该用户的叶子节点,再把叶子节点中的整行数据返回

回表查询增加了 I/O 操作,尤其是表数据量大时会显著降低性能,所以我们在设计索引时,尽量要避免出现回表查询

当查询的字段较少且频率较高时,建议使用覆盖索引优化查询

覆盖索引

覆盖索引(Covering Index) 是一种索引优化技术,指的是查询所需的所有字段都可以直接从索引中获取,无需再回表查询。这种方式可以显著提高查询性能,因为避免了回表操作

也就是说,当我们建立索引时,不再使用单一字段来建立索引,而是包含多个字段,这样在利用索引进行查询信息时,叶子节点中可以包含全部的所需数据,不必再到其他索引中查询,因此可以避免回表查询

比如之前以username建立的索引,如果我们不查询用户的全部数据,而是只需要返回usernameid

select id,name from user where name = 'zhangsan'

username建立的索引中已经包含了想要的全部数据:usernameid,因此不需要再去查询其他的索引,这就是覆盖索引

在建立索引时,可以设置多字段建立索引:

CREATE INDEX idx_name_age ON users(name, age)

这样索引的叶子节点中就存放了更多的数据

当我们查询所需要的信息nameage时,索引 idx_name_age 包含 nameage,因此查询所需的字段完全覆盖,无需回表

SELECT name, age FROM users WHERE name = 'John'

但是覆盖索引也有一些弊端:

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

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