聚簇索引（Clustered Index）vs 非聚簇索引（Non-clustered Index）-优快云博客

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好的，聚簇索引（Clustered Index）和非聚簇索引（Non-clustered Index）是关系型数据库中两种核心的索引结构，最根本的区别在于索引的叶子节点存储的内容。这会带来一系列性能和结构上的差异。

以下是它们的核心区别：

特性	聚簇索引 (Clustered Index)	非聚簇索引 (Non-clustered Index)
叶子节点存储内容	实际的数据行本身。找到索引就找到了数据。	指向数据行位置的指针（或书签）。找到索引后，需要通过这个指针去查找实际的数据行（这个过程称为“回表”）。
数据物理排序	数据行在磁盘上的物理存储顺序与索引的逻辑顺序完全一致（或非常接近）。表数据本身就是索引结构的一部分。	不影响数据行的物理存储顺序。索引是独立于数据行的额外结构。数据行可以以堆（Heap）或其他形式存储。
数量限制	每张表只能有一个聚簇索引（因为数据行本身只能以一种物理顺序存储）。	每张表可以有多个非聚簇索引（可以创建在不同列上以满足不同查询需求）。
查询速度 (主键/范围查询)	非常快。特别是基于索引列的范围查询或排序，因为数据物理连续，减少I/O。	相对较慢。如果查询需要访问非索引列，必须进行额外的“回表”操作，增加I/O。
查询速度 (覆盖查询)	如果查询的列都在索引中，速度很快。但聚簇索引本身包含所有列。	如果索引包含查询所需的所有列（覆盖索引），速度可以非常快，甚至超过聚簇索引（因为索引更小），无需回表。
插入速度	相对较慢。插入新行时，数据库需要找到正确的物理位置插入，可能导致页分裂，影响性能。	相对较快。只需在索引结构中插入指向新数据行位置的指针。
更新索引列值	代价很高。更新聚簇索引键列的值时，可能导致该行数据移动到新的物理位置（因为物理顺序变了），所有非聚簇索引都需要更新指针。	代价较低。如果更新的是非索引列，非聚簇索引不受影响。如果更新的是索引列，只需更新该索引结构本身。
空间占用	更大。索引结构包含了完整的数据行。	更小。只存储索引键列的值和指向数据行的指针。
典型例子	在 MySQL InnoDB 中，主键 (PRIMARY KEY) 默认就是聚簇索引。如果没有主键，InnoDB 会创建一个隐藏的聚簇索引。	在 MySQL InnoDB 中，除了主键索引以外的索引（如 UNIQUE INDEX, INDEX）都是非聚簇索引（二级索引）。
类比	像一本按拼音排序的字典。拼音顺序（索引）直接决定了字（数据）在书中的物理位置。查找拼音就找到了字。	像一本按部首查字的字典。部首目录（索引）告诉你字在哪个页码（指针），你需要翻到那个页码（回表）才能看到字的具体解释（数据）。

关键点详解：

叶子节点存储内容（核心区别）：
- 聚簇索引： 叶子节点就是数据页。索引键值 + 该行所有其他列的数据都存储在这里。
- 非聚簇索引： 叶子节点只包含索引键值和一个指向实际数据行物理位置的指针（在 InnoDB 中，这个指针通常是主键值；在 SQL Server/使用堆表的数据库中是 RID (Row ID)）。
数据物理排序：
- 聚簇索引： 决定了表中数据的物理存储顺序。数据行按聚簇索引键的顺序存储在磁盘上（或尽可能接近）。这是为什么一张表只能有一个聚簇索引的根本原因。
- 非聚簇索引： 是一个完全独立的结构。它有自己的排序顺序（按索引键排序），但这个顺序与数据行在磁盘上的物理顺序无关。
二级索引（非聚簇索引）与聚簇索引的协作：
- 当通过非聚簇索引查找数据时：
  1. 数据库引擎首先在非聚簇索引中找到目标行的索引条目。
  2. 从该索引条目中取出指向实际数据行的指针（在 InnoDB 中是主键值）。
  3. 使用这个指针（主键值）回到聚簇索引中进行查找。
  4. 在聚簇索引中找到对应的叶子节点（即数据页），读取完整的行数据。
- 这个“回到聚簇索引查找”的过程就是回表（Bookmark Lookup 或 Key Lookup）。它是额外的开销。如果非聚簇索引本身包含了查询需要的所有列（称为“覆盖索引”），就可以避免回表，大大提高查询速度。
性能影响：
- 聚簇索引优势：
  - 基于聚簇索引键的范围查询（BETWEEN, >, <, ORDER BY）极快，因为需要的数据在物理上是连续的，I/O 效率高。
  - 按主键（通常是聚簇索引）精确查找极快。
- 聚簇索引劣势：
  - 插入速度可能变慢（需要找到正确位置插入，可能导致页分裂）。
  - 更新聚簇索引键列的代价非常高（数据行可能移动，所有非聚簇索引都需要更新指针）。
- 非聚簇索引优势：
  - 提供额外的访问路径，加速基于其他列的查询。
  - 创建覆盖索引可以避免回表，极大提升特定查询速度。
  - 插入通常比聚簇索引快（只需追加到索引）。
- 非聚簇索引劣势：
  - 可能导致回表操作，增加 I/O，降低查询速度（特别是需要返回多列数据时）。
  - 需要额外的存储空间。

总结：

聚簇索引就是表数据本身，它决定了数据的物理顺序。它是表的主干结构。查找快（尤其范围查询），但更新键值或插入可能导致代价高的维护操作。一张表只能有一个。
非聚簇索引是一个独立的查找结构，它存储索引键和指向数据行的指针。它提供了额外的快速访问路径。一张表可以有多个。查询时可能需要额外的“回表”步骤，但如果设计成“覆盖索引”，性能可以非常好。

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