深入理解 MySQL 索引底层原理

深入理解 MySQL 索引底层原理

什么是 MySQL 索引

MySQL 索引是用于加速查询的一种数据结构,可以将数据按照某种特定的方式排列,以便于快速查找和检索数据。与没有索引的表相比,使用索引可以显著提高查询效率和性能。

MySQL 索引的分类

MySQL 索引可以分为主键索引、唯一索引、普通索引、全文索引等多种类型。

  • 主键索引:用于唯一标识每条记录的索引。
  • 唯一索引:保证索引列的值唯一的索引。
  • 普通索引:没有限制的普通索引。
  • 全文索引:用于全文搜索的索引。

MySQL 索引底层原理

MySQL 索引底层实现原理是使用 B+ 树数据结构,而且每个索引都对应着一棵 B+ 树。当 MySQL 执行查询语句时,会根据查询条件在 B+ 树中查找相应的索引值,进而找到对应的数据行。

B+ 树的基本特点是:

  • 每个节点存储多个键值,将键值按照大小排序。
  • 叶子节点都是存储实际数据的节点。
  • 所有叶子节点形成了一个双向链表,可以方便地进行遍历。

MySQL 索引的使用示例

示例一:普通索引

首先,我们创建一个表,并给其中一列添加普通索引。

CREATE TABLE users(
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(50),
  age INT,
  INDEX idx_age(age)
);

然后,我们向表中插入 10000 条数据。

INSERT INTO users(name, age)
SELECT CONCAT('user', id), FLOOR(RAND() * 100)
FROM (SELECT 1 UNION ALL SELECT 2 UNION ALL SELECT 3 UNION ALL SELECT 4) t1
CROSS JOIN (SELECT 1 UNION ALL SELECT 2 UNION ALL SELECT 3 UNION ALL SELECT 4) t2
CROSS JOIN (SELECT 1 UNION ALL SELECT 2 UNION ALL SELECT 3 UNION ALL SELECT 4) t3;

接下来,我们使用 EXPLAIN 关键字来查看查询语句的执行计划。

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 50;

执行结果如下:

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | users | NULL       | ref  | idx_age       | idx_age | 5       | const | 4889 |   100.00 | Using where |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------------+

可以看到,查询使用了 idx_age 索引,key 列展示了具体使用的索引名称,Extra 列显示了 Using where,表示会在索引基础上进一步筛选符合条件的记录。

示例二:联合索引

接着,我们为上述表增加联合索引,来看看索引的效率提升情况。

ALTER TABLE users ADD INDEX idx_name_age(name, age);

查询语句仍然是查找年龄在 50 岁以上的记录,但是使用的是新创建的联合索引:

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 50;

执行结果如下:

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                    |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | users | NULL       | ref  | idx_age,idx_name_age | idx_name_age | 152     |      |  4889 |   100.00 | Using where; Using index |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+--------------------------+

查询结果可以看到,使用了联合索引,查询效率得到了提升。

总结

MySQL 索引的底层实现其实并不复杂,只需要掌握 B+ 树的基本特点,就能够了解索引的使用方式。在实践中,我们可以根据不同的查询需求来选择合适的索引类型,从而提升查询效率。

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