10亿数据毫秒查询MySQL

掌握索引的基础（概念、原理、作用及优缺点等），是精通 MySQL 的前提。

索引（Index）是数据库性能优化的关键。数据量越大，使用索引的效果就越明显。

假设 MySQL 数据库有 1 亿条数据，现在需要查询一条数据：

使用索引，1 秒不到完成查询；不用索引，100 万秒完成查询。

今天，和宝妹儿一起夯实索引基础：

索引的概念为什么要用索引（示例图解原理）索引的作用索引的优点索引的缺点

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索引基础也是面试考察重点，在回答基础题时，如果你能加入一些自己的理解，也会是加分项。

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01

索引的概念

通过规则的数据结构和实际目标关联，根据特定规则算法，快速实现寻址的功能，我们称为索引。

索引是存储引擎用于快速查询记录的一种数据结构，它能提高数据库的查询效率。

索引就像是书籍的目录。当我们想要查找书籍的某些内容时，首先依据目录找到页码，然后再找到内容。

如果书籍没有目录，逐页翻查就耗时费力了。

使用索引，通过快速定位数据行，加快查询操作的执行速度，极大提高了数据库的检索效率。不使用索引，只能一行一行地查找数据，没有达到限制查找的行数前，遍历就会持续进行下去，直至全部完成。

02

为什么要使用索引？

下面通过两个示例，剖析不使用索引、使用索引两种情况下数据库的查询过程：

有一个 user 表，我们需要在表中查询 ID 等于 4 的、赵六的数据。

ｓｅｌｅｃｔ*from User where ID=4示例 1 ：不使用索引

先说结论：

不使用索引，数据库默认是全文搜索查询，采用的是全表扫描。

即：先遍历所有的页面，再遍历页面中的记录，逐条记录比对，最后找到需要查询的记录。

在大数据量中查询数据时，就会消耗大量的时间和资源。

来看看不用索引，数据库是如何查询数据的。

如图，通过顺序查找、进行 5 次寻址，我们查询到了需要的数据。

假设：如果有 1 亿条数据，要查询其中一条数据，不用索引多久能完成？

时间复杂度是 O(N)，N 指总的记录条数。

MySQL 数据是写在磁盘上的，一次磁盘寻址所需要的时间是 10 ms。

1 亿条数据，执行一次查询耗时 10 亿毫秒，即 100 万秒。

也就是说，在 1 亿条数据中查询某一条数据，不使用索引，耗时约 11.5 天。

查询效率非常低。

示例 2 ：使用索引

先说结论：

索引可以提升数据查询效率，提升数据库的性能。

数据量越大，索引的这种优势就越明显。

看下使用索引，数据库是如何查询数据的。

使用平衡二叉树索引，只用 3 次，就完成了数据查询。

假设：有 1 亿条数据。

现在我们需要查询其中一条数据，使用索引，多久能完成？

一个简单的索引实现，我们把所有的数据排序，通过二分查找的方式来查找，查询的时间复杂度是 O(logN)。

1 亿条数据，只需要 20 多次查询，耗时小于 1 秒。

03

索引的作用

通过上面示例，我们知道了，索引的主要作用是提高数据库的查询效率。

除此之外，索引还有其它作用，小结下：

加速查询：通过快速定位数据行，加快查询操作的执行速度。优化排序：在排序操作中，减少数据的扫描和比较次数，提高排序效率。保证数据唯一性：唯一索引可以确保特定列上的数据唯一性，防止重复值的插入。支持连接操作：在连接操作中，索引可以提高连接的效率。提供约束：通过主键和唯一索引，可以对数据的完整性和唯一性进行约束。

04

索引的优点及缺点

为了让更好的应用索引，有必要再知晓下索引的优缺点。

4.1 索引的优点快速查询：索引只检索所需的数据行，提高了数据检索的效率，降低了数据库的 IO 成本；排序：索引可以帮助数据库在特定列上进行排序，减少排序操作带来的 CPU 开销；唯一性检查：唯一索引可以确保数据在特定列上的唯一性，防止重复数据的插入。4.2 索引的缺点

虽说索引查询效率很快，但是，也可能会带来一些性能和存储方面的开销。

空间开销：索引需要占用额外的存储空间。维护成本：当数据发生变化时（如插入、更新、删除），索引也需要更新，增加了维护成本。查询性能损耗：索引在插入、更新、删除操作时，可能会降低性能。

在实际应用中，综合权衡索引的优缺点、以及具体查询场景，合理使用索引。

总结

看完本文，我们夯实了索引基础知识，包括索引的概念、作用、原理及优缺点等。

通过使用索引、不使用索引情况下的示例对比，理解了使用索引的原因及原理。

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