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  • 聚集索引和非聚集索引
    2021-12-05 09:00:07

    在mysql,聚集索引通常就是主键索引,非聚集索引通常就是普通索引,它们有什么区别?

    测试表

    先建一张表,有id、name和其他列。id建立主键索引,此时就是聚集索引。name建立普通索引,此时就是非聚集索引。

    聚集索引 (id)

    聚集的意思:在mysql中的索引的key及其数据行,在物理上是聚集存储在一起的。当找到某个索引的key值,也就找到了其行数据。如下图,找到了id 1,也就找到了第一行数据。

    非聚集索引 (name)

    非聚集的意思:name索引的key和行数据,在物理上没有聚集存储在一起,而是分开存储。如下图。查询name列,查找到a时,其值为主键id 3,而不是行数据。然后再根据3去查聚集索引,才能查到实际数据。这个过程,是mysql内部实现的。很显然,非聚集索引额外查询了一次,性能必然低于聚集索引。那为什么还要建立非聚集索引?

     聚集索引只会有一个

    • 索引必须是要按顺序存储的,这样才能通过二分查找法,来查找索引。就像我们翻书一样,后面的页数一定比前面的页数大,它是有序的,否则你没法查找特定的页数(索引)在哪。
    • 因为有序,所以只可能是一种顺序。如果按id列的值顺序存储,那这个顺序肯定是不符合name列的值顺序的,除非id列和name列的值顺序是完全一样的,这是无法保证的。所以只会有一种顺序,只能保证建立一个聚集索引
    • 如果在name列额外建立聚集索引,即复制一份数据作为索引的value。此时id和name两个聚集索引,每一行数据将存储两份,要同时维护更新,将会无比复杂。
    • mysql默认会将主键索引作为聚集索引,如果没有主键呢?这里不讨论,不建议这样做。
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  • 关于索引的介绍,以及b+树结构图,两种索引性能比较,索引优化建议
  • SQL Sever索引类型有:唯一索引,主键索引,聚集索引,非聚集索引。 MySQL 索引类型有:唯一索引,主键(聚集)索引,非聚集索引,全文索引。 二.聚集索引 聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引。 定义:数据行...

    一.索引简介

    众所周知,索引是关系型数据库中给数据库表中一列或多列的值排序后的存储结构,SQL的主流索引结构有B+树以及Hash结构,聚集索引以及非聚集索引用的是B+树索引。这篇文章会总结SQL Server以及MySQL的InnoDB和MyISAM两种SQL的索引。

    SQL Sever索引类型有:唯一索引,主键索引,聚集索引,非聚集索引。

    MySQL 索引类型有:唯一索引,主键(聚集)索引,非聚集索引,全文索引。

    二.聚集索引

    聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引。

    定义:数据行的物理顺序与列值(一般是主键的那一列)的逻辑顺序相同,一个表中只能拥有一个聚集索引。

    单单从定义来看是不是显得有点抽象,打个比方,一个表就像是我们以前用的新华字典,聚集索引就像是拼音目录,而每个字存放的页码就是我们的数据物理地址,我们如果要查询一个“哇”字,我们只需要查询“哇”字对应在新华字典拼音目录对应的页码,就可以查询到对应的“哇”字所在的位置,而拼音目录对应的A-Z的字顺序,和新华字典实际存储的字的顺序A-Z也是一样的,如果我们中文新出了一个字,拼音开头第一个是B,那么他插入的时候也要按照拼音目录顺序插入到A字的后面,现在用一个简单的示意图来大概说明一下在数据库中的样子:

    地址idusernamescore
    0x011小明90
    0x022小红80
    0x033小华92
    ........
    0xff256小英70

    注:第一列的地址表示该行数据在磁盘中的物理地址,后面三列才是我们SQL里面用的表里的列,其中id是主键,建立了聚集索引。

    结合上面的表格就可以理解这句话了吧:数据行的物理顺序与列值的顺序相同,如果我们查询id比较靠后的数据,那么这行数据的地址在磁盘中的物理地址也会比较靠后。而且由于物理排列方式与聚集索引的顺序相同,所以也就只能建立一个聚集索引了。




    聚集索引实际存放的示意图

    从上图可以看出聚集索引的好处了,索引的叶子节点就是对应的数据节点(MySQL的MyISAM除外,此存储引擎的聚集索引和非聚集索引只多了个唯一约束,其他没什么区别),可以直接获取到对应的全部列的数据,而非聚集索引在索引没有覆盖到对应的列的时候需要进行二次查询,后面会详细讲。因此在查询方面,聚集索引的速度往往会更占优势。

    创建聚集索引

    如果不创建索引,系统会自动创建一个隐含列作为表的聚集索引。

    1.创建表的时候指定主键(注意:SQL Sever默认主键为聚集索引,也可以指定为非聚集索引,而MySQL里主键就是聚集索引)

    create table t1(
    	id int primary key,
    	name nvarchar(255)
    )
    

    2.创建表后添加聚集索引

    SQL Server

    create clustered index clustered_index on table_name(colum_name)
    

    MySQL

    alter table table_name add primary key(colum_name)
    

    值得注意的是,最好还是在创建表的时候添加聚集索引,由于聚集索引的物理顺序上的特殊性,因此如果再在上面创建索引的时候会根据索引列的排序移动全部数据行上面的顺序,会非常地耗费时间以及性能。

    三.非聚集索引

    非聚集(unclustered)索引。

    定义:该索引中索引的逻辑顺序与磁盘上行的物理存储顺序不同,一个表中可以拥有多个非聚集索引。

    其实按照定义,除了聚集索引以外的索引都是非聚集索引,只是人们想细分一下非聚集索引,分成普通索引,唯一索引,全文索引。如果非要把非聚集索引类比成现实生活中的东西,那么非聚集索引就像新华字典的偏旁字典,他结构顺序与实际存放顺序不一定一致。




    非聚集索引实际存放的示意图

    非聚集索引的二次查询问题

    非聚集索引叶节点仍然是索引节点,只是有一个指针指向对应的数据块,此如果使用非聚集索引查询,而查询列中包含了其他该索引没有覆盖的列,那么他还要进行第二次的查询,查询节点上对应的数据行的数据。

    即:因为Innodb二级索引存储的是主键,所以通过索引查找时,第一次查询是通过二级索引找到主键值,第二次查询是通过主键在聚簇索引找到对应的行位置

    如有以下表t1:

    idusernamescore
    1小明90
    2小红80
    3小华92
    ......
    256小英70

    以及聚集索引clustered index(id), 非聚集索引index(username)。

    使用以下语句进行查询,不需要进行二次查询,直接就可以从非聚集索引的节点里面就可以获取到查询列的数据。

    select id, username from t1 where username = '小明'
    select username from t1 where username = '小明'
    

    但是使用以下语句进行查询,就需要二次的查询去获取原数据行的score:

    select username, score from t1 where username = '小明'
    

    在SQL Server里面查询效率如下所示,Index Seek就是索引所花费的时间,Key Lookup就是二次查询所花费的时间。可以看的出二次查询所花费的查询开销占比很大,达到50%。


     

    在SQL Server里面会对查询自动优化,选择适合的索引,因此如果在数据量不大的情况下,SQL Server很有可能不会使用非聚集索引进行查询,而是使用聚集索引进行查询,即便需要扫描整个聚集索引,效率也比使用非聚集索引效率要高。


     

    本人试过在含有30w行表上建立非聚集索引,查询非聚集索引覆盖以外的列就会变成聚集索引的全索引扫描(index scan)查询来避免二次查询,而在另外一张200w行表才会用到非聚集索引seek对应的列再进行kek lookup,有关于SQL Server的有Index seek,index scan, table scan,key LookUp这几个概念,可以查看这个blog,描写比较详细。

    但在MySQL里面就算表里数据量少且查询了非键列,也不会使用聚集索引去全索引扫描,但如果强制使用聚集索引去查询,性能反而比非聚集索引查询要差,这就是两种SQL的不同之处。

    还有一点要注意的是非聚集索引其实叶子节点除了会存储索引覆盖列的数据,也会存放聚集索引所覆盖的列数据。

    如何解决非聚集索引的二次查询问题

    复合索引(覆盖索引)

    建立两列以上的索引,即可查询复合索引里的列的数据而不需要进行回表二次查询,如index(col1, col2),执行下面的语句

    select col1, col2 from t1 where col1 = '213';
    

    要注意使用复合索引需要满足最左侧索引的原则,也就是查询的时候如果where条件里面没有最左边的一到多列,索引就不会起作用。

    在SQL Server中还有include的用法,可以把非聚集索引里包含的列包含进来,而不一定需要建立复合索引。

    四.总结与使用心得

    1. 使用聚集索引的查询效率要比非聚集索引的效率要高,但是如果需要频繁去改变聚集索引的值,写入性能并不高,因为需要移动对应数据的物理位置。
    2. 非聚集索引在查询的时候可以的话就避免二次查询,这样性能会大幅提升。
    3. 不是所有的表都适合建立索引,只有数据量大表才适合建立索引,且建立在选择性高的列上面性能会更好。

    转自:https://www.cnblogs.com/s-b-b/p/8334593.html 

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  • 索引的类型及分类,以及唯一索引、聚集索引和非聚集索引的本质区别

     

    一、索引方法

    Mysql目前主要有以下几种索引类型:FULLTEXT,HASH,BTREE,RTREE。

    1. FULLTEXT
    即为全文索引,目前只有MyISAM引擎支持。其可以在CREATE TABLE ,ALTER TABLE ,CREATE INDEX 使用,不过目前只有 CHAR、VARCHAR ,TEXT 列上可以创建全文索引。

    全文索引并不是和MyISAM一起诞生的,它的出现是为了解决WHERE name LIKE “%word%"这类针对文本的模糊查询效率较低的问题。

    2. HASH
    由于HASH的唯一(几乎100%的唯一)及类似键值对的形式,很适合作为索引。

    HASH索引可以一次定位,不需要像树形索引那样逐层查找,因此具有极高的效率。但是,这种高效是有条件的,即只在“=”和“in”条件下高效,对于范围查询、排序及组合索引仍然效率不高。

    3. BTREE
    BTREE索引就是一种将索引值按一定的算法,存入一个树形的数据结构中(二叉树),每次查询都是从树的入口root开始,依次遍历node,获取leaf。这是MySQL里默认和最常用的索引类型。

    4. RTREE
    RTREE在MySQL很少使用,仅支持geometry数据类型,支持该类型的存储引擎只有MyISAM、BDb、InnoDb、NDb、Archive几种。

    相对于BTREE,RTREE的优势在于范围查找。

    ps. 此段详细内容见此片博文:Mysql几种索引类型的区别及适用情况

    二、索引类型

    普通索引:仅加速查询

    唯一索引:加速查询 + 列值唯一(可以有null)

    主键索引:加速查询 + 列值唯一(不可以有null)+ 表中只有一个

    组合索引:多列值组成一个索引,专门用于组合搜索,其效率大于索引合并

    全文索引:对文本的内容进行分词,进行搜索

    ps.索引合并,使用多个单列索引组合搜索

    覆盖索引,select的数据列只用从索引中就能够取得,不必读取数据行,换句话说查询列要被所建的索引覆盖

    三、使用索引的注意事项

    使用索引时,有以下一些技巧和注意事项:

    1.索引不会包含有NULL值的列

    只要列中包含有NULL值都将不会被包含在索引中,复合索引中只要有一列含有NULL值,那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以我们在数据库设计时不要让字段的默认值为NULL。

    2.使用短索引

    对串列进行索引,如果可能应该指定一个前缀长度。例如,如果有一个CHAR(255)的列,如果在前10个或20个字符内,多数值是惟一的,那么就不要对整个列进行索引。短索引不仅可以提高查询速度而且可以节省磁盘空间和I/O操作。

    3.索引列排序

    MySQL查询只使用一个索引,因此如果where子句中已经使用了索引的话,那么order by中的列是不会使用索引的。因此数据库默认排序可以符合要求的情况下不要使用排序操作;尽量不要包含多个列的排序,如果需要最好给这些列创建复合索引。

    4.like语句操作

    一般情况下不鼓励使用like操作,如果非使用不可,如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like “aaa%”可以使用索引。

    5.不要在列上进行运算

    复制代码 代码如下:

    select * from users where YEAR(adddate)<2007;
    将在每个行上进行运算,这将导致索引失效而进行全表扫描,因此我们可以改成:

    复制代码 代码如下:
    select * from users where adddate<‘2007-01-01';
    6.不使用NOT IN和<>操作


    唯一索引、聚集索引和聚集索引本质区别

    1.一个表只能有一个主索引-PRIMARY,且只有是数据库表才有主索引,后缀为.CDX,索引关键字是不可以重复的.哪怕是空记录也只可以有一条.
    2.候选索引可以有很多个,索引关键字同样不可以重复,同样只存在于数据库表.
    3.唯一索引,可以存在于自由表,但索引关键字不可以重复.
    4.普通索引简单的理解就是只起排序作用.索引关键字是可以重复的.可存在于自由表.

    主键与唯一索引的区别

    主键是一种约束,唯一索引是一种索引,两者在本质上是不同的。 主键创建后一定包含一个唯一性索引,唯一性索引并不一定就是主键。 唯一性索引列允许空值,而主键列不允许为空值。 主键列在创建时,已经默认为空值 + 唯一索引了。 主键可以被其他表引用为外键,而唯一索引不能。 一个表最多只能创建一个主键,但可以创建多个唯一索引。 主键更适合那些不容易更改的唯一标识,如自动递增列、身份证号等。 在 RBO 模式下,主键的执行计划优先级要高于唯一索引。 两者可以提高查询的速度。

    CREATE UNIQUE INDEX test_UniqueKey ON test (UniqueKey); 

    聚集索引:


    聚集索引基于数据行的键值,在表内排序和存储这些数据行。每个表只能有一个聚集索引,应为数据行本分只能按一个顺序存储。
    在聚集索引中,表中各行的物理顺序与索引键值的逻辑(索引)顺序相同。聚集索引通常可加快UPDATE和DELETE操作的速度,因为这两个操作需要读取 大量的数据。创建或修改聚集索引可能要花很长时间,因为执行这两个操作时要在磁盘上对表的行进行重组。

    非聚集索引:

    因为一个表中只能有一个聚集索引,如果需要在表中建立多个索引,则可以创建为非聚集索引。表中的数据并不按照非聚集索引列的顺序存储,但非聚集索引的索引行中保存了非聚集键值和行定位器,可以快捷地根据非聚集键的值来定位记录的存储位置。

    无论是聚集索引,还是非聚集索引,都可以是唯一索引。在SQL Server中,当唯一性是.数据本身的特点时,可创建唯一索引,但索引列的组合不同于表的主键。例如,如果要频繁查询表Employees(该表主键为 列Emp_id)的列Emp_name,而且要保证姓名是唯一的,则在列Emp_name上创建唯一索引。如果用户为多个员工输入了相同的姓名,则数据库 显示错误,并且不能保存该表。


    参考

    SQL Server数据库--索引 - cplvfx - 博客园什么是索引 描述: 汉语字典中的汉字按页存放,一般都有汉语拼音目录(索引)、偏旁部首目录等 我们可以根据拼音或偏旁部首,快速查找某个字词 SQL Server中的数据也是按页存放 索引: 是SQL Shttps://www.cnblogs.com/cplvfx/articles/10482236.html索引的类型及分类 - CodingPanda - 博客园一、索引方法Mysql目前主要有以下几种索引类型:FULLTEXT,HASH,BTREE,RTREE。 1. FULLTEXT即为全文索引,目前只有MyISAM引擎支持。其可以在CREATE TABLhttps://www.cnblogs.com/LiLiliang/p/9960895.html

    唯一索引、聚集索引和聚集索引 - fthjane - 博客园主键是一种约束,唯一索引是一种索引,两者在本质上是不同的。 主键创建后一定包含一个唯一性索引,唯一性索引并不一定就是主键。 唯一性索引列允许空值,而主键列不允许为空值。 主键列在创建时,已经默认为空值https://www.cnblogs.com/fthjane/p/4776737.html

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  • SQL:聚集索引和非聚集索引

    千次阅读 2021-02-08 03:33:45
    聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引定义:数据行的物理顺序与列值(一般是主键的那一列)的逻辑顺序相同,一个表中只能拥有一个聚集索引。注:第一列的地址表示该行数据在磁盘中的物理地址,后面三列才是我们SQL里面用...

    聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引

    定义:数据行的物理顺序与列值(一般是主键的那一列)的逻辑顺序相同,一个表中只能拥有一个聚集索引。

    7f0948f700b7a376f7900157132466f4.png

    注:第一列的地址表示该行数据在磁盘中的物理地址,后面三列才是我们SQL里面用的表里的列,其中id是主键,建立了聚集索引。

    结合上面的表格就可以理解这句话了吧:数据行的物理顺序与列值的顺序相同,如果我们查询id比较靠后的数据,那么这行数据的地址在磁盘中的物理地址也会比较靠后。而且由于物理排列方式与聚集索引的顺序相同,所以也就只能建立一个聚集索引了。

    ede77bbc5a8def68aae26e72a5a79d2a.png

    **                                    聚集索引实际存放的示意图**

    从上图可以看出聚集索引的好处了,索引的叶子节点就是对应的数据节点(MySQL的MyISAM除外,此存储引擎的聚集索引和非聚集索引只多了个唯一约束,其他没什么区别),可以直接获取到对应的全部列的数据,而非聚集索引在索引没有覆盖到对应的列的时候需要进行二次查询,后面会详细讲。因此在查询方面,聚集索引的速度往往会更占优势。

    创建聚集索引

    如果不创建索引,系统会自动创建一个隐含列作为表的聚集索引。

    1.创建表的时候指定主键(注意:SQL Sever默认主键为聚集索引,也可以指定为非聚集索引,而MySQL里主键就是聚集索引)

    create table t1(    id int primary key,    name nvarchar(255) )

    2.创建表后添加聚集索引

    MySQL

    alter table table_name add primary key(colum_name)

    值得注意的是,最好还是在创建表的时候添加聚集索引,由于聚集索引的物理顺序上的特殊性,因此如果再在上面创建索引的时候会根据索引列的排序移动全部数据行上面的顺序,会非常地耗费时间以及性能。

    非聚集(unclustered)索引

    定义:该索引中索引的逻辑顺序与磁盘上行的物理存储顺序不同,一个表中可以拥有多个非聚集索引。

    其实按照定义,除了聚集索引以外的索引都是非聚集索引,只是人们想细分一下非聚集索引,分成普通索引,唯一索引,全文索引。如果非要把非聚集索引类比成现实生活中的东西,那么非聚集索引就像新华字典的偏旁字典,他结构顺序与实际存放顺序不一定一致。

    845ce3ef561eb4133cd15f66bcab98af.png

    非聚集索引的二次查询问题

    非聚集索引叶节点仍然是索引节点,只是有一个指针指向对应的数据块,此如果使用非聚集索引查询,而查询列中包含了其他该索引没有覆盖的列,那么他还要进行第二次的查询,查询节点上对应的数据行的数据。

    有表t1:

    3ef6275c44347ede977cd573da56fd80.png

    其中有 聚集索引clustered index(id), 非聚集索引index(username)。

    使用以下语句进行查询,不需要进行二次查询,直接就可以从非聚集索引的节点里面就可以获取到查询列的数据。

    select id, username from t1 where username = '小明' select username from t1 where username = '小明'

    但是使用以下语句进行查询,就需要二次的查询去获取原数据行的score:

    select username, score from t1 where username = '小明'

    在SQL Server里面查询效率如下所示,Index Seek就是索引所花费的时间,Key Lookup就是二次查询所花费的时间。可以看的出二次查询所花费的查询开销占比很大,达到50%。

    总结如下:

    5e44effbd2143401e08869ed86a0e812.png

    我们需要搞清楚以下几个问题:

    第一:聚集索引的约束是唯一性,是否要求字段也是唯一的呢?  **   不要求唯一!**

    分析:如果认为是的朋友,可能是受系统默认设置的影响,一般我们指定一个表的主键,如果这个表之前没有聚集索引,同时建立主键时候没有强制指定使用非聚集索引,SQL会默认在此字段上创建一个聚集索引,而主键都是唯一的,所以理所当然的认为创建聚集索引的字段也需要唯一。

    结论:聚集索引可以创建在任何一列你想创建的字段上,这是从理论上讲,实际情况并不能随便指定,否则在性能上会是恶梦。

    第二:为什么聚集索引可以创建在任何一列上,如果此表没有主键约束,即有可能存在重复行数据呢?

    粗一看,这还真是和聚集索引的约束相背,但实际情况真可以创建聚集索引。

    分析其原因是:如果未使用 UNIQUE 属性创建聚集索引,数据库引擎将向表自动添加一个四字节 uniqueifier 列。必要时,数据库引擎 将向行自动添加一个 uniqueifier 值,使每个键唯一。此列和列值供内部使用,用户不能查看或访问。

    第三:是不是聚集索引就一定要比非聚集索引性能优呢?

    如果想查询学分在60-90之间的学生的学分以及姓名,在学分上创建聚集索引是否是最优的呢?

    答:否。既然只输出两列,我们可以在学分以及学生姓名上创建联合非聚集索引,此时的索引就形成了覆盖索引,即索引所存储的内容就是最终输出的数据,这种索引在比以学分为聚集索引做查询性能更好。

    第四:在数据库中通过什么描述聚集索引与非聚集索引的?

    索引是通过二叉树的形式进行描述的,我们可以这样区分聚集与非聚集索引的区别:聚集索引的叶节点就是最终的数据节点,而非聚集索引的叶节仍然是索引节点,但它有一个指向最终数据的指针。

    第五:在主键是创建聚集索引的表在数据插入上为什么比主键上创建非聚集索引表速度要慢?

    有了上面第四点的认识,我们分析这个问题就有把握了,在有主键的表中插入数据行,由于有主键唯一性的约束,所以需要保证插入的数据没有重复。我们来比较下主键为聚集索引和非聚集索引的查找情况:聚集索引由于索引叶节点就是数据页,所以如果想检查主键的唯一性,需要遍历所有数据节点才行,但非聚集索引不同,由于非聚集索引上已经包含了主键值,所以查找主键唯一性,只需要遍历所有的索引页就行(索引的存储空间比实际数据要少),这比遍历所有数据行减少了不少IO消耗。这就是为什么主键上创建非聚集索引比主键上创建聚集索引在插入数据时要快的真正原因。

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  • 聚集索引和非聚集索引的区别

    千次阅读 2022-03-13 16:18:51
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    万次阅读 多人点赞 2018-12-25 21:18:13
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    千次阅读 多人点赞 2020-09-14 01:32:43
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空空如也

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聚集索引和非聚集索引

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