数据库索引如何提高查询性能？

了解数据库索引

简介

索引是数据库管理系统中的一个基本概念，显着提高查询性能。通过了解索引如何在与数据库无关的级别上工作，开发人员可以优化其数据库设计并提高查询效率。

为什么索引很重要？

在磁盘上存储数据需要访问整个数据块，称为磁盘块。在未排序的表中搜索特定值需要线性搜索，其复杂度为 (N 1)/2 块访问。如果搜索字段未排序且包含非唯一值，则必须扫描整个表，需要 N 次块访问。

了解索引

索引涉及创建额外的索引根据特定字段对记录进行排序的数据结构。每个索引条目由字段值和指向相应记录的指针组成。通过对这些索引结构进行排序，可以执行二分搜索，从而将复杂性降低到 log2 N 块访问。

索引如何工作

考虑一个包含 500 万个的示例数据库表行和记录长度为 204 字节。表大小约为 1GB，使用 1,024 字节块大小。

• 排序与取消排序： 对已排序主键字段的线性搜索将需要 500,000 次块访问，而二分搜索只需要 20。搜索具有非唯一值的未排序字段将需要 N 块
• 索引： 仅包含索引字段和记录指针的索引的记录大小为 54 字节。索引大小约为 278,000 个块。使用二分搜索搜索索引字段仅需要 20 次块访问加上一次额外的访问来检索实际记录。

何时使用索引

索引在以下情况下很有用：

• 字段经常用于搜索
• 字段基数很高（即，它们包含唯一值）
• 查询结果很大（即，它们检索许多记录）

但是，它是权衡磁盘空间开销和与维护过多相关的潜在性能问题非常重要

结论

通过了解索引的工作原理，开发人员可以就要索引哪些字段做出明智的决策，并提高数据库查询的效率。索引在优化数据库性能方面起着至关重要的作用，特别是在数据集很大且查询频繁的应用程序中。

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