摘要：索引的各種規(guī)則紛繁復雜，不了解索引的組織形式就沒辦法真正地理解數(shù)據(jù)庫索引。順暢地閱讀這篇文章需要了解索引聯(lián)合索引聚集索引分別都是什么，如果你還不了解，可以通過另一篇文章來輕松理解數(shù)據(jù)庫索引是什么新華字典來幫你。

索引的各種規(guī)則紛繁復雜，不了解索引的組織形式就沒辦法真正地理解數(shù)據(jù)庫索引。通過本文，你可以深入地理解數(shù)據(jù)庫索引在數(shù)據(jù)庫中究竟是如何組織的，從此以后索引的規(guī)則對于你將變得清清楚楚、明明白白，再也不需要死記硬背。

順暢地閱讀這篇文章需要了解索引、聯(lián)合索引、聚集索引分別都是什么，如果你還不了解，可以通過另一篇文章來輕松理解——數(shù)據(jù)庫索引是什么？新華字典來幫你。

這篇文章是一系列數(shù)據(jù)庫索引文章中的第二篇，這個系列包括了下面四篇文章：

數(shù)據(jù)庫索引是什么？新華字典來幫你 —— 理解

數(shù)據(jù)庫索引融會貫通 —— 深入

20分鐘數(shù)據(jù)庫索引設計實戰(zhàn) —— 實戰(zhàn)

數(shù)據(jù)庫索引為什么用B+樹實現(xiàn)？ —— 擴展

這一系列涵蓋了數(shù)據(jù)庫索引從理論到實踐的一系列知識，一站式解決了從理解到融會貫通的全過程，相信每一篇文章都可以給你帶來更深入的體驗。

通過之前的內(nèi)容，我們已經(jīng)對數(shù)據(jù)庫索引有了相當程度的抽象了解，那么在數(shù)據(jù)庫中，索引實際是以什么樣的形式進行組織的呢？同一張表上的多個索引又是怎樣分工合作的呢？

目前絕大多數(shù)情況下使用的數(shù)據(jù)庫索引都是使用B+樹實現(xiàn)的，下面就以MySQL的InnoDB為例，介紹一下數(shù)據(jù)庫索引的具體實現(xiàn)。

下面是一個以B+樹形式組織的拼音索引，在B+樹中，每一個節(jié)點里都有N個按順序排列的值，且每個值的中間和節(jié)點的頭尾都有指向下一級節(jié)點的指針。在查找過程中，按順序從頭到尾遍歷一個節(jié)點中的值，當發(fā)現(xiàn)要找的目標值恰好在一個指針的前一個值之前、后一個值之后時，就通過這個指針進入下一級節(jié)點。當最后到達葉子節(jié)點，也就是最下層的節(jié)點時，就能夠找到自己希望查找的數(shù)據(jù)記錄了。

在上圖中如果希望找到險字，那么我們首先通過拼音首字母在根節(jié)點上按順序查找到了X和Y之間的指針，然后通過這個指針進入了第二級節(jié)點···, xia, xian, xiang, ···。之后在該節(jié)點上找到了xian和xiang之間的指針，這樣就定位到了第519頁開始的一個目標數(shù)據(jù)塊，其中就包含了我們想要找到的險字。

因為拼音索引是聚集索引，所以我們在葉子節(jié)點上直接就找到了我們想找的數(shù)據(jù)。

下面是一個模擬部首索引的組織形式。我們由根節(jié)點逐級往下查詢，但是在最后的葉子節(jié)點上并沒有找到我們想找的數(shù)據(jù)，那么在使用這個索引時我們是如何得到最終的結果的呢？回憶之前字典中“檢字表”的內(nèi)容，我們可以看到，在每個字邊上都有一個頁碼，這就相當于下面這一個索引中葉子節(jié)點上險字與院字中間的指針，這個指針會告訴我們真正的數(shù)據(jù)在什么地方。

下圖中，我們把非聚集索引（部首索引）和聚集索引（拼音索引）合在一起就能看出非聚集索引最后到底如何查找到實際數(shù)據(jù)了。非聚集索引葉子節(jié)點上的指針會直接指向聚集索引的葉子節(jié)點，因為根據(jù)聚集索引的定義，所有數(shù)據(jù)都是按聚集索引組織存儲的，所以所有實際數(shù)據(jù)都保存在聚集索引的葉子節(jié)點中。而從非聚集索引的葉子節(jié)點鏈接到聚集索引的葉子節(jié)點查詢實際數(shù)據(jù)的過程就叫做——回表。

那么如果我們只是想要驗證險字的偏旁是否是雙耳旁“阝”呢？這種情況下，我們只要在部首索引中阝下游的葉子節(jié)點中找到了險字就足夠了。這種在索引中就獲取到了SQL語句中需要的所有字段，所以不需要再回表查詢的情況中，這個索引就被稱為這個SQL語句的全覆蓋索引。

在實際的數(shù)據(jù)庫中，非聚集索引的葉子節(jié)點上保存的“指針”就是聚集索引中所有字段的值，要獲取一條實際數(shù)據(jù)，就需要通過這幾個聚集索引字段的值重新在聚集索引上執(zhí)行一遍查詢操作。如果數(shù)據(jù)量不多，這個開銷是非常小的；但如果非聚集索引的查詢結果中包含了大量數(shù)據(jù)，那么就會導致回表的開銷非常大，甚至超過不走索引的成本。所以全覆蓋索引可以節(jié)約回表的開銷這一點在一些回表開銷很大的情況下就非常重要了。

上圖是一個聯(lián)合索引idx_eg(col_a, col_b)的結構，如果我們希望查詢一條滿足條件col_a = 64 and col_b = 128的記錄，那么我們可以一路確定地往下找到唯一的下級節(jié)點最終找到實際數(shù)據(jù)。這種情況下，索引上的col_a和col_b兩個字段都能被使用。

但是如果我們將查詢條件改為范圍查詢col_a > 63 and col_b = 128，那么我們就會需要查找所有符合條件col_a > 63的下級節(jié)點指針，最后不得不遍歷非常多的節(jié)點及其子節(jié)點。這樣的話對于索引來說就得不償失了，所以在這種情況下，數(shù)據(jù)庫會選擇直接遍歷所有滿足條件col_a > 63的記錄，而不再使用索引上剩下的col_b字段。數(shù)據(jù)庫會從第一條滿足col_a > 63的記錄開始，橫向遍歷之后的所有記錄，從里面排除掉所有不滿足col_b = 128的記錄。

這就是范圍條件會終止使用聯(lián)合索引上的后續(xù)字段的原因。