目录

一. 前言

二. 聚簇索引和非聚簇索引

三. 覆盖索引

四. 联合索引

4.1. 原理讲解

4.2. 最左前缀匹配原则

4.3. 索引下推

五. 唯一索引

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一. 前言

    索引根据底层实现可分为 B-Tree 索引和哈希索引，大部分时候我们使用的都是 B-Tree 索引，因为它良好的性能和特性更适合于构建高并发系统。

    根据索引的存储方式来划分，索引可以分为聚簇索引和非聚簇索引。聚簇索引的特点是叶子节点包含了完整的记录行，而非聚簇索引的叶子节点只有所以字段和主键ID。

    根据聚簇索引和非聚簇索引还能继续下分，分为普通索引、覆盖索引、唯一索引以及联合索引等。

二. 聚簇索引和非聚簇索引

    聚簇索引也叫聚集索引，它实际上并不是一种单独的索引类型，而是一种数据存储方式，聚簇索引的叶子节点保存了一行记录的所有列信息。也就是说，聚簇索引的叶子节点中，包含了一个完整的记录行。

    非聚簇索引也叫非聚集索引、辅助索引、普通索引，它的叶子节点只包含一个主键值，通过非聚簇索引查找记录要先找到主键，然后通过主键再到聚簇索引中找到对应的记录行，这个过程被称为回表。

例如一个包含了用户姓名和年龄的的数据表，假设主键是用户 ID，聚簇索引的结构为（橙色的代表 id，绿色是指向子节点的指针）：

叶子节点中，为了突出记录，把 id、name、age 区分开来了，实际上是连在一起的，它们是构成一条记录的整体。

而一个非聚簇索引（以 age 为索引）的结构是：

它的叶子节点中，不包含整个记录的完整信息，除了 age 字段本身以外，只包含当前记录的主键id。如果想要获取整行记录数据还需要再通过 id 号到聚簇索引中回表查询。

InnoDB 中，每个表必须有一个聚簇索引，默认是根据主键建立的。如果表中没有主键，InnoDB 会选择一个合适的列作为聚簇索引，如果找不到合适的列，会使用一列隐藏的列 DB_ROW_ID 作为聚簇索引。

三. 覆盖索引

    非聚簇索引中因为不含有完整的数据信息，查找完整的数据记录需要回表，所以一次查询操作实际上要做两次索引查询。而如果所有的索引查询都要经过两次才能查到，那么肯定会引起效率下降，毕竟能少查一次就少查一次。

以上面的 age 索引为例，它是一个非聚簇索引，如果我想通过年龄查询用户的 id，执行了下面一条语句：

SELECT id FROM userinfo WHERE age = 10;

这种情况是否还有必要去回表？因为我只需要 id 的值，通过 age 这个索引就已经能拿到 id 了，如果还去回表一次不就做了无用的操作了吗？实际上确实是不需要的。索引查询中，如果辅助索引已经能够得到查询的所有信息了，就无需再回表，这个就是覆盖索引。

四. 联合索引

4.1. 原理讲解

    联合索引指的是同时对多列创建的索引，创建联合索引后，叶子节点会同时包含每个索引列的值，并且同时根据多列排序，这个排序和我们所理解的字典序类似。

例如对同时对上面的姓名和年龄创建的索引结构：

每个叶子节点同时保存了所有的索引列（name、age 都是简写，没有用真实数据替换），除此之外，还是只包含了主键 id。

4.2. 最左前缀匹配原则

    当对多列创建索引后，并不是只要包含了创建索引的列就能使用索引，索引的使用要遵循最左前缀匹配原则。

假设对列（A、B、C）创建索引，那么只有以下场景能使用索引：

1. 对列（A、B、C）或者（A、C）或者（A、B）进行查询会匹配索引，对（C、A）或者（B、C）来说不能使用索引。
2. 通配符只能使用 LIKE 'val%' 形式，不能使用 LIKE '%VAL%'，后者会导致全表扫描。
3. 索引列不能进行运算，例如 WHERE A + 1 = 5 这种场景会导致索引失效。
4. 索引列不能包含范围值查询，如 LIKE、BETWEEN、>、< 等都会导致后面的列无法匹配索引。
5. 索引列不能包含有 NULL 值。

4.3. 索引下推

    新版本的 MySql（5.6以上）中引入了索引下推的机制：可以在索引遍历过程中，对索引中包含的字段先做判断，直接过滤掉不满足条件的记录，减少回表次数。

例如针对上面表中的（name、age）做联合索引，正常情况下的查询逻辑：

1. 通过 name 找到对应的主键 ID；
2. 根据 id 记录的列匹配 age 条件。

这种做法会导致很多不必要的回表，例如表中存在（张三、10）和（张三、15）两条记录，此刻要查询（张三、20）的记录。查询时先通过张三定位到所有符合条件的主键 ID，然后在聚簇索引中遍历满足条件的行，看是否有符合 age = 20 的记录。实际情况是没有满足条件的记录的，这个回表过程也相当于是在做无用之功。

索引下推的主要功能就是改善这一点，在联合索引中，先通过姓名和年龄过滤掉不用回表的记录，然后再回表查询索引，减少回表次数。

五. 唯一索引

    唯一索引是一种不允许具有相同索引值的索引，系统在创建该索引时检查是否有重复的键值，每次对更新或增加记录时都会检查这一点。主键索引就是唯一索引。

事实上，MySql 的唯一限制和主键限制都是通过索引实现的。