https://zhuanlan.zhihu.com/p/23624390
深入淺出數(shù)據(jù)庫索引原理
前段時間，公司一個新上線的網(wǎng)站出現(xiàn)頁面響應速度緩慢的問題， 一位負責這個項目的但并不是搞技術的妹子找到我，讓我想辦法提升網(wǎng)站的訪問速度 ，因為已經(jīng)有很多用戶來投訴了。我第一反應覺的是數(shù)據(jù)庫上的問題，假裝思索了一下，擺著一副深沉炫酷的模樣說：“是不是數(shù)據(jù)庫查詢上出問題了， 給表加上索引吧”，然后妹子來了一句：“現(xiàn)在我們網(wǎng)站訪問量太大，加索引有可能導致寫入數(shù)據(jù)時性能下降，影響用戶使用的”。當時我就楞了一下， 有種強行裝逼被拆穿的感覺，在自己的專業(yè)領域居然被非專業(yè)的同學教育， 面子上真有點掛不住。
其實， 我說這個例子并不是為展現(xiàn)我們公司的同事們專業(yè)能力的強大、做的產品棒、安全性高、性能牛逼， 連非技術的同事也懂得技術上的細節(jié)。事實上我只是想說明，「數(shù)據(jù)庫」和「數(shù)據(jù)庫索引」這兩個東西是在服務器端開發(fā)領域應用最為廣泛的兩個概念，熟練使用數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫索引是開發(fā)人員在行業(yè)內生存的必備技能，而整天和技術人員打交道的非技術人員們，由于耳濡目染久了，自然也就能講個頭頭是道了。
使用索引很簡單，只要能寫創(chuàng)建表的語句，就肯定能寫創(chuàng)建索引的語句，要知道這個世界上是不存在不會創(chuàng)建表的服務器端程序員的。然而， 會使用索引是一回事， 而深入理解索引原理又能恰到好處使用索引又是另一回事，這完全是兩個天差地別的境界（我自己也還沒有達到這層境界）。很大一部份程序員對索引的了解僅限于到“加索引能使查詢變快”這個概念為止。
為什么要給表加上主鍵？
為什么加索引后會使查詢變快？
為什么加索引后會使寫入、修改、刪除變慢？
什么情況下要同時在兩個字段上建索引？
這些問題他們可能不一定能說出答案。知道這些問題的答案有什么好處呢？如果開發(fā)的應用使用的數(shù)據(jù)庫表中只有1萬條數(shù)據(jù)，那么了解與不了解真的沒有差別， 然而， 如果開發(fā)的應用有幾百上千萬甚至億級別的數(shù)據(jù)，那么不深入了解索引的原理， 寫出來程序就根本跑不動，就好比如果給貨車裝個轎車的引擎，這貨車還能拉的動貨嗎？
接下來就講解一下上面提出的幾個問題，希望對閱讀者有幫助。
網(wǎng)上很多講解索引的文章對索引的描述是這樣的「索引就像書的目錄， 通過書的目錄就準確的定位到了書籍具體的內容」，這句話描述的非常正確， 但就像脫了褲子放屁，說了跟沒說一樣，通過目錄查找書的內容自然是要比一頁一頁的翻書找來的快，同樣使用的索引的人難到會不知道，通過索引定位到數(shù)據(jù)比直接一條一條的查詢來的快，不然他們?yōu)槭裁匆ㄋ饕?/p>
想要理解索引原理必須清楚一種數(shù)據(jù)結構「平衡樹」(非二叉)，也就是b tree或者 b+ tree，重要的事情說三遍：“平衡樹，平衡樹，平衡樹”。當然， 有的數(shù)據(jù)庫也使用哈希桶作用索引的數(shù)據(jù)結構 ， 然而， 主流的RDBMS都是把平衡樹當做數(shù)據(jù)表默認的索引數(shù)據(jù)結構的。
我們平時建表的時候都會為表加上主鍵， 在某些關系數(shù)據(jù)庫中， 如果建表時不指定主鍵，數(shù)據(jù)庫會拒絕建表的語句執(zhí)行。 事實上， 一個加了主鍵的表，并不能被稱之為「表」。一個沒加主鍵的表，它的數(shù)據(jù)無序的放置在磁盤存儲器上，一行一行的排列的很整齊， 跟我認知中的「表」很接近。如果給表上了主鍵，那么表在磁盤上的存儲結構就由整齊排列的結構轉變成了樹狀結構，也就是上面說的「平衡樹」結構，換句話說，就是整個表就變成了一個索引。沒錯， 再說一遍， 整個表變成了一個索引，也就是所謂的「聚集索引」。 這就是為什么一個表只能有一個主鍵， 一個表只能有一個「聚集索引」，因為主鍵的作用就是把「表」的數(shù)據(jù)格式轉換成「索引（平衡樹）」的格式放置。
