数据库索引类型及实现方式

1、索引定义

　　数据库索引好比是一本书前面的目录，能加快数据库的查询速度。索引是对数据库表中一个或多个列（例如，employee 表的姓氏 (lname) 列）的值进行排序的结构。如果想按特定职员的姓来查找他或她，则与在表中搜索所有的行相比，索引有助于更快地获取信息。

2、建立索引的优缺点：

优点：
       1.大大加快数据的检索速度。
       2.创建唯一性索引，保证数据库表中每一行数据的唯一性。
       3.加速表和表之间的连接。
       4.在使用分组和排序子句进行数据检索时，可以显著减少查询中分组和排序的时间。

缺点：
　　1.索引需要占用数据表以外的物理存储空间。
　　2.创建索引和维护索引要花费一定的时间。
　　3.当对表进行更新操作时，索引需要被重建，这样降低了数据的维护速度。

3、索引类型

根据数据库的功能，可以在数据库设计器中创建索引：唯一索引、主键索引和聚集索引。 尽管唯一索引有助于定位信息，但为获得最佳性能结果，建议改用主键或唯一约束。

唯一索引： UNIQUE

例如：create unique index stusno on student（sno）；

表明此索引的每一个索引值只对应唯一的数据记录，对于单列惟一性索引，这保证单列不包含重复的值。对于多列惟一性索引，保证多个值的组合不重复。

主键索引： primary key

数据库表经常有一列或列组合，其值唯一标识表中的每一行。该列称为表的主键。 在数据库关系图中为表定义主键将自动创建主键索引，主键索引是唯一索引的特定类型。该索引要求主键中的每个值都唯一。当在查询中使用主键索引时，它还允许对数据的快速访问。

聚集索引（也叫聚簇索引）：cluster

在聚集索引中，表中行的物理顺序与键值的逻辑（索引）顺序相同。一个表只能包含一个聚集索引。 如果某索引不是聚集索引，则表中行的物理顺序与键值的逻辑顺序不匹配。与非聚集索引相比，聚集索引通常提供更快的数据访问速度。

4、索引的实现方式

1 B+树

我们经常听到B+树就是这个概念，用这个树的目的和红黑树差不多，也是为了尽量保持树的平衡，当然红黑树是二叉树，但B+树就不是二叉树了，节点下面可以有多个子节点，数据库开发商会设置子节点数的一个最大值，这个值不会太小，所以B+树一般来说比较矮胖，而红黑树就比较瘦高了。
关于B+树的插入，删除，会涉及到一些算法以保持树的平衡，这里就不详述了。ORACLE的默认索引就是这种结构的。
如果经常需要同时对两个字段进行AND查询,那么使用两个单独索引不如建立一个复合索引，因为两个单独索引通常数据库只能使用其中一个，而使用复合索引因为索引本身就对应到两个字段上的，效率会有很大提高。

2 散列索引

第二种索引叫做散列索引，就是通过散列函数来定位的一种索引，不过很少有单独使用散列索引的，反而是散列文件组织用的比较多。
散列文件组织就是根据一个键通过散列计算把对应的记录都放到同一个槽中，这样的话相同的键值对应的记录就一定是放在同一个文件里了，也就减少了文件读取的次数，提高了效率。
散列索引呢就是根据对应键的散列码来找到最终的索引项的技术，其实和B树就差不多了，也就是一种索引之上的二级辅助索引，我理解散列索引都是二级或更高级的稀疏索引，否则桶就太多了，效率也不会很高。

3 位图索引

位图索引是一种针对多个字段的简单查询设计一种特殊的索引，适用范围比较小，只适用于字段值固定并且值的种类很少的情况，比如性别，只能有男和女，或者级别，状态等等，并且只有在同时对多个这样的字段查询时才能体现出位图的优势。
位图的基本思想就是对每一个条件都用0或者1来表示，如有5条记录，性别分别是男，女，男，男，女，那么如果使用位图索引就会建立两个位图，对应男的10110和对应女的01001,这样做有什么好处呢，就是如果同时对多个这种类型的字段进行and或or查询时，可以使用按位与和按位或来直接得到结果了。

B+树最常用，性能也不差，用于范围查询和单值查询都可以。特别是范围查询，非得用B+树这种顺序的才可以了。
HASH的如果只是对单值查询的话速度会比B+树快一点，但是ORACLE好像不支持HASH索引，只支持HASH表空间。
位图的使用情况很局限，只有很少的情况才能用，一定要确定真正适合使用这种索引才用（值的类型很少并且需要复合查询），否则建立一大堆位图就一点意义都没有了。

5、额外知识

（1）、varchar，varchar(2)，char的区别

1．char的长度是固定的，而varchar2的长度是可以变化的， 比如，存储字符串“abc"，对于char(10)，表示你存储的字符将占10个字节(包括7个空字符)，而同样的varchar2(10)则只占用3个字节的长度，10只是最大值，当你存储的字符小于10时，按实际长度存储。

2．char的效率比varchar2的效率稍高。

3．目前varchar是varchar2的同义词。工业标准的varchar类型可以存储空字符串，但是Oracle不这样做，尽管它保留以后这样做的权利。Oracle自己开发了一个数据类型varchar2，这个类型不是一个标准的varchar，它将在数据库中varchar列可以存储空字符串的特性改为存储NULL值。如果你想有向后兼容的能力，Oracle建议使用varchar2而不是varchar。

（2）、何时该用char，何时该用varchar2？

char与varchar2是一对矛盾的统一体，两者是互补的关系.

varchar2比char节省空间，在效率上比char会稍微差一些，即要想获得效率，就必须牺牲一定的空间，这也就是我们在数据库设计上常说的 ‘以空间换效率’。

varchar2虽然比char节省空间，但是如果一个varchar2列经常被修改，而且每次被修改的数据的长度不同，这会引起‘行迁移’(Row Migration)现象，而这造成多余的I/O，是数据库设计和调整中要尽力避免的，在这种情况下用char代替varchar2会更好一些。

（3）、行迁移和行链接

行连接是指一个行存储在多个块中的情况，因为一个该行的长度超过了一个块的可用空间大小。
行迁移是指一个数据行不适合放入当前块而被重新定位到另一个块，但在原始块中保留一个指针，原始块中的指针是必需的，因为索引的rowid项仍然指向原始位置.
行连接通常与行的长度和Oracle数据库块中的大小有关，而行迁移通常是当一个更新操作的长度增加且又要保持该行在同一块中，而该块又缺少可用空间时产生的问题，Oracle在决定行连接之前先试图进行行迁移。

 

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