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数据库索引与优化：深入了解索引的种类、使用与优化
索引的种类
数据库索引是提高查询速度的重要手段之一，主要分为以下几种类型：
- 主键索引（Primary Key Index）： 唯一标识表中的每一行数据，保证数据的唯一性。
- 唯一索引（Unique Index）： 确保列中的所有值都是唯一的，但允许有空值。
- 普通索引（Normal Index）： 最基本的索引类型，没有唯一性要求。
- 全文索引（Full-Text Index）： 用于对文本字段进行全文本搜索。
- 组合索引（Composite Index）： 多个列组合在一起创建的索引，可以提高特定查询的性能。
数据库使用索引的缺点
虽然索引可以提高查询速度，但其使用也存在一些缺点：
- 空间占用： 索引需要额外的存储空间，随着数据量的增加，索引的空间开销也会增加。
- 写操作性能下降： 当进行插入、更新和删除操作时，索引也需要维护，可能导致写操作性能下降。
- 过多索引： 过多的索引可能导致查询优化器选择不合适的索引，影响查询性能。
创建索引的原则
创建索引时需要考虑以下原则：
- 选择合适的列： 选择经常用于查询的列作为索引，避免过度索引。
- 唯一性： 对于需要唯一性约束的列，使用唯一索引。
- 组合索引： 根据查询需求创建组合索引，提高多条件查询的性能。
- 定期维护： 定期检查索引的使用情况，删除不必要的索引，优化数据库性能。
索引什么时候会失效
索引可能失效的情况包括：
- 不使用索引列： 当查询条件中不包含索引列时，索引失效。
- 函数操作： 对索引列进行函数操作，如
WHERE UPPER(column) = 'VALUE'。 - 类型不匹配： 当查询条件中的数据类型与索引列的数据类型不匹配时，索引失效。
LIKE何时走索引，何时不走索引
LIKE 查询的模式是关键，当模式以通配符开头时，索引无法利用。例如，LIKE '%value' 时索引失效，而LIKE 'value%' 可以使用索引。
ORDER BY是否走索引
在排序操作中，如果按照索引列进行排序，则可以利用索引提高排序性能；反之，如果按照非索引列进行排序，则可能导致不使用索引，影响性能。
聚集索引是什么？什么是回表？
聚集索引是指数据库表中数据的物理顺序与索引的顺序一致。聚集索引决定了表的物理存储顺序，通常与主键关联。
回表是指在使用非聚集索引进行查询时，数据库首先通过索引找到对应的主键值，然后再根据主键值去表中检索数据。回表操作会增加额外的IO开销，影响查询性能。
大表分页的优化方法
处理大表分页时，可以考虑以下优化方法：
- 使用索引： 确保分页查询的列上有索引，以提高检索速度。
- LIMIT优化： 使用LIMIT分页时，尽量避免跳页，使用上一页的最后一行数据作为下一页的起点。
- 缓存查询结果： 对于相对静态的数据，可以考虑缓存查询结果，减轻数据库压力。
索引原理与B+树的选择
数据库索引通常采用B+树的数据结构。B+树具有平衡性，保证了查询的稳定性，且支持范围查询。由于B+树的节点具有顺序性，磁盘IO效率高，适合在磁盘上存储大量数据。此外，B+树的叶子节点形成有序链表，便于范围查询和范围扫描。
总的来说，索引的创建与优化是数据库性能提升的关键一环，合理的索引设计可以大幅度提高数据库的查询性能。