共计 2110 个字符，预计需要花费 6 分钟才能阅读完成。
索引是帮助 MySQL 高效获取数据的排好序的数据结构
索引数据结构对比
二叉树
左边子节点的数据小于父节点数据，右边子节点的数据大于父节点数据。
如果 col2 是索引，查找索引为 89 的行元素，那么只需要查找两次，就可以获取到行元素所在的磁盘指针地址。
如果 col1 是索引，查找索引为 6 的行元素，那么需要查找六次，就可以获取到行元素所在的磁盘指针地址，即得到了该索引为 6 的行元素。因此二叉树不适合存储单边增长的序列字段，近乎全表扫描获取数据。
红黑树
本质二叉树，属于二叉平衡树，jdk1.8 hashmap 的底层实现；
存储大数据量，树的高度不可控，数量越大，树的高度越高；
500w 行数据，2 的 n 次方 =500w 数据量，n 是树的高度，也就是查询次数；
hash 表
通过散列可以快速获取磁盘文件指针，对于指定索引查找文件非常快，但是对于范围查找没法支持。
B 树
本质是多路二叉树；
叶节点具有相同的深度，叶节点的指针为空；
所有索引元素不重复；
节点中数据索引从左到右依次递增的；
B+ 树（B 树的变种）
非叶子节点不存储数据，只存储索引 (冗余) 和指针，可以放更多的索引，树高降低；
叶子节点包含所有索引字段；
叶子节点比 b 树增加了指针连接；
叶子节点有双向指针链接(首尾子节点还通过指针连接)，提高区间访问的性能，范围查找；
为什么 mysql 页文件默认 16K？
MySQL 每个 B + 树节点最大存储容量：16KB（指针 + 数据 + 索引）。假设我们一行数据大小为 1K，那么一页就能存 16 条数据，也就是一个叶子节点能存 16 条数据；再看非叶子节点，假设主键 ID 为 bigint 类型，那么长度为 8B，指针大小在 Innodb 源码中为 6B，一共就是 14B，那么一页里就可以存储 16K/14=1170 个 (主键 + 指针)
那么一颗高度为 2 的 B + 树能存储的数据为：117016=18720 条，一颗高度为 3 的 B + 树能存储的数据为：11701170*16=21902400（千万级条）
show global status like `Innodb_page_size`因此，B+ 树存储大数据量的表也可以非常高效的获取数据，MySQL 使用 B + 树作为索引的数据结构。
存储引擎
存储引擎最终作用于：表，不是数据库
在 mysql 的安装的根目录下，有一个 data 目录，里面存放的是所有表的数据。
- MyISAM：
MyISAM 索引文件和数据文件是分离的（非聚集或稀疏）；
主键索引和辅助主键索引存储类似；
frm 文件：存储这张表的表结构
MYD 文件：存储这张表的所有数据行
MYI 文件：存储这张表的索引字段
- InnoDB（聚集）：
表数据文件本身是按照 B +tree 组织的一个索引结构文件
frm 文件：存储这张表的表结构
ibd 文件：存储这张表的所有数据行和索引字段
聚集 (聚簇) 索引 —- 叶节点包含完整数据记录
为什么 InnoDB 表必须有主键，并且推荐使用整型的自增主键？
- 首先，为了满足 MySQL 的索引数据结构 B + 树的特性，必须要有索引作为主键，可以有效提高查询效率，因此 InnoDB 必须要有主键。如果不手动指定主键，InnoDB 会从插入的数据中找出不重复的一列作为主键索引，如果没找到不重复的一列，InnoDB 会在后台增加一列 rowId 做为主键索引。
- 其次，索引的数据类型是整型，一方面整型占有的磁盘空间或内存空间相比字符串更少，另一方面整型比较比字符串比较更快速，字符串比较是先转换为 ASCII 码，然后再比较的。
- 最后，B+ 树本质是多路多叉树，如果主键索引不是自增的，那么后续插入的索引就会引起 B + 树的其他节点的分裂和重新平衡，影响数据插入的效率，如果是自增主键，只用在尾节点做增加就可以。
为什么非主键索引结构叶子节点存储的是主键值？
- 主键索引和非主键索引维护各自的 B + 树结构，当插入的数据的时候，由于数据只有一份，通过非主键索引获取到主键值，然后再去主键索引的 B + 树数据结构中找到对应的行数据，节省了内存空间；
- 如果非主键索引的叶子节点也存储一份数据，如果通过非主键索引插入数据，那么要向主键索引对应的行数据进行同步，那么会带来数据一致性问题。可以通过事务的方式解决，我们都知道使用事务后，就会对性能有所消耗。
联合索引
- 联合索引的底层存储结构长什么样?
定义联合索引(员工级别，员工姓名，员工出生年月)，将联合索引按照索引顺序放入节点中，新插入节点时，先按照联合索引中的员工级别比较，如果相同会按照是员工姓名比较，如果员工级别和员工姓名都相同 最后是员工的出生年月比较。可以从图中从上到下，从左到右看，第一个 B + 树的节点 是通过联合索引的员工级别比较的，第二个节点是 员工级别相同，会按照员工姓名比较，第三个节点是 员工级别和员工姓名都相同，会按照员工出生年月比较。
还没关注我的公众号？
- 扫文末二维码关注公众号【小强的进阶之路】可领取如下:
- 学习资料：1T 视频教程：涵盖 Javaweb 前后端教学视频、机器学习 / 人工智能教学视频、Linux 系统教程视频、雅思考试视频教程；
- 100 多本书：包含 C /C++、Java、Python 三门编程语言的经典必看图书、LeetCode 题解大全；
- 软件工具：几乎包括你在编程道路上的可能会用到的大部分软件；
- 项目源码：20 个 JavaWeb 项目源码。
