MySQL索引底层数据结构与算法

什么是索引

索引是排好序的数据结构，可以帮助 MySQL 高效查找数据。

索引的数据结构

索引底层的数据结构是 B+ 树。为什么使用 B+ 树？和 二叉树，红黑树，Hash，B 树相比较，B+ 树效率最高。

B+ 树

• 节点中的数据从左到右递增排序

• 叶子节点之间有链表连接

• 只有叶子节点存储数据

二叉树，红黑树，Hash，B 树缺点

• 二叉树的缺点是当主键列为整形自增的数据时，二叉树就是一列数据，查询效率不高。
• 红黑树的缺点是当主键列为整形自增的数据时，在数据量大的时候根节点的右子树会很高，查找效率低。
• Hash 的缺点是不能进行范围查找。
• B 树的缺点是每个节点存储value值，相同高度下，B+ 树能存储更多的数据；叶子节点间没有连接，范围查找会比 B+ 树慢。

常用的存储引擎

InnoDB 存储引擎（聚集）

• 所有数据信息都放在一个文件中。

• 叶子节点存储的是主键对应的那一行的数据。

• 非主键索引不是聚集索，叶子结点存储的是主键的值。

MyISAM 存储引擎（非聚集）

• 索引文件和数据文件是分开存放的，索引文件叶子节点存储的是磁盘的物理地址。

• 查询时要先查询索引文件，根据磁盘地址去数据文件中查找那一行数据。

联合索引（索引最左前缀原理）

当多个元素构成联合索引时，构建 B+ 树时会根据这几个元素进行排序，顺序是从左到右，只有两个元素相同时，才会比较后一个元素。

面试题

为什么索引最左前缀原理要从左边第一个元素开始比较？

因为构建 B+ 树时就是排好序的，如果从第二个元素开始比较，此时构建好的索引结构第二个元素再整体看来可能不是排好序的，这样查询需要遍历所有的数据。

为什么建议 InnoDB 表必须建主键，并且推荐使用整型的自增主键？

因为 InnoDB 表默认规定如果没有主键列，在已有的数据中查找一列没有重复元素的列进行索引的构建，如果没有主键列也没有一列的元素没有重复的，会自动生成一列隐藏数据进行索引的构建，既然如此，还是自己主动建主键效率会更高。

B+ 树的一个特点是节点中的数据从左到右递增排序，如果不使用自增的数据，构建索引的时候还要排序，影响效率；如果不使用整型而是字符串类型，那么在比较的时候效率肯定会比整型的慢，综合比较之下，还是自增的整型数据最合适。

为什么非主键索引叶子节点存储的是主键值？

一致性：当数据有了改变之后，都从主键索引读取数据可以保证一致性。

节约存储空间：如果有多个二级索引，每个二级索引都存放全部数据将会很浪费空间，使用这个办法就节约了存储空间。