唯一索引、普通索引

唯一索引、普通索引

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前言

提到唯一索引和普通索引，相信大家都不陌生，当同事小姐姐问你这俩有什么区别时？或许你会脱口而出：“这还用问？见名知意啊，一个是允许字段重复，一个不允许存在重复数据！”

一、在SELECT中，唯一索引和普通索引的区别

本文测试引擎选择我们最常用的InnoDB，版本为MySQL8.0；

假设，执行查询的语句是:

select id from T where id_card = 666;
1

我们知道，MySQL的InnoDB采用的是B+树实现的索引结构，查找过程从B+树的树根起，按层搜索到666所在的叶子节点，然后取出该节点所在的数据页，把数据页读到内存后，通过二分法在数据页中定位id_card=666的行数据。

B+ 树的查找过程如上图：

1. 将磁盘块1从磁盘加载到内存，发生一次IO ,在内存中使用二分查找方式找到 666 在600和700 之间，锁定磁盘块1的P2 指针。
2. 通过磁盘块1 的 P2 指针地址把磁盘块3 加载到内存，发生第二次IO ,锁定磁盘块3 的 P2 指针
3. 通过磁盘块3 的P2指针加载磁盘块7到内存，发生第三次 IO，同时根据二分查找找到666 查询结束。

普通索引和唯一索引的定位方式：

• 普通索引： 查到第一条id_card=666 后，然后继续往后查找直到碰到第一个 id_card<>666 的记录时，结束。
• 唯一索引： 由于索引定义了唯一性，查找到第一个满足条件的记录后，直接结束。

有同学问我了：普通索引为什么要继续向下查找？继续向下查找的原因是由于普通索引允许重复值，且B+Tree是天然有序的。SQL中并没有指定limit 1，所以他还要往下查，看是否有同条件的数据一起返回，直到查到第一条不满足条件的数据为止。

两者在查询方面的性能差距微乎其微。对于普通索引多的那一次操作，因为本身就是以数据页为单位读进内存，数据页大小默认16KB（大概1000行），要多做的那一次“查找和判断下一条记录”的操作，就只需要一次指针寻找和一次计算。当然，不可避免查询的数据是该数据页的最后一位，这样还要再读下一块数据页，算法会复杂一些。

二、在DML中，唯一索引和普通索引的区别

这是本篇文章的重点，在看之前，我们需要先了解什么是change buffer。

了解MySQL机制的同学们知道，当执行 DML(INSERT、UPDATE、DELETE)等操作时，InnoDB会利用 change buffer进行加速写操作，可以将写操作的随机磁盘访问调整为局部顺序操作，而在机械硬盘时代，随机磁盘访问（随机I/O）也是数据库操作中的最耗性能的硬伤。当普通索引（非唯一索引）的数据页发生写操作时，把操作内容写到内存中的change buffer后就可以立刻返回（执行完成）了。

这里我以UPDATE操作为例，当需要更新某一行数据时，会先判断该行所在数据页是否在内存中，如果在就直接在内存数据页中更新，如果这个数据页没有内存中的话，在不影响数据一致性的前提下，InnoDB 会将这些UPDATE操作缓存在 change buffer 中，这样就不需要从磁盘读入数据页，当有SQL查询需要访问这个数据页的数据时，将数据页读入内存后，然后先执行 change buffer 中与这个页的相关UPDATE操作，通过这种方式保证这个数据页的逻辑正确性。

可见，change buffer是会被从内存持久化到磁盘中的，将 change buffer 中的操作应用到原数据页，得到最新结果的过程被称为 merge。除了访问这个数据页会触发 merge 外，系统有后台线程会定期 merge。在数据库正常关闭（shutdown）的过程中，也会执行 merge 操作，相当于刷脏页啦（把已修改的数据更新到实际数据文件中）。

触发merge的操作主要有以下几种（你该记住的点）：

• 有SQL线程访问这个数据页；
• master thread线程每秒或每10秒进行一次merge change buffer的操作；
• 在数据库正常关闭的时候。

言归正传，上文提到普通索引（非唯一索引）会使用到change buffer进行加速写操作，你是不是已经get到点了呢~

唯一索引不会使用 Change buffer ,如果索引设置了唯一属性，在进行插入或者修改操作时，InnoDB 必须进行唯一性检查，如果不读取索引页到缓冲池，无法校验索引是否唯一，如果都把索引页读到内存了，那直接更新内存会更快，就没必要使用change buffer了。

• 对于普通索引（非唯一索引）的DML操作来说，当待更新的数据页在内存中时，找到前值和后值的区间插入即可；当待更新的数据页在不在内存中时，直接把操作写到Change buffer就完事儿了。舒服！
• 而对于唯一索引，当待更新的数据页在不在内存中时，索引每次都得把数据页读到内存中判断唯一性，将数据从磁盘读入内存涉及大量随机IO的访问，慢的一批，当遇到高频写操作时？？唉，别想了，难受！

到这里，相信你对普通索引和唯一索引的取舍有了一定的概念，普通索引和唯一索引在查询能力上是没差别的，主要考虑的是更新的影响。还得结合实际业务场景来判断，如果是读取远大于更新和插入的表，唯一索引和普通索引都可以，但是如果业务需求相反，个人觉得应该使用普通索引，当然如果是那种更新完要求立即可见的需求，就是刚更新完就要再查询的，这种情况下反而不推荐普通索引，因为这样会频繁的产生merge操作，起不到change buffer的作用，反而需要额外空间来维护change buffer就有点得不偿失了。

当我们使用普通索引，尤其在使用机械盘的场景下，尽量把change buffer开大从而确保数据的写入速度。最后，通过列举一下 change buffer 的配置，结束今天的分享。

三、change buffer 配置

innodb_change_buffer_max_size% 配置写缓冲的大小，占整个缓冲池的比例，默认值是25%，可以通过修改该值提高InnoDB写效率，最大值是50%。

mysql> show variables like '%innodb_change_buffer_max_size%';
+-------------------------------+-------+
| Variable_name                 | Value |
+-------------------------------+-------+
| innodb_change_buffer_max_size | 25    |
+-------------------------------+-------+
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innodb_change_buffering配置是否缓存辅助索引页的修改，默认为 all，即缓存INSERT/DELETE/UPDATE等DML操作。

mysql> show variables like '%innodb_change_buffering%';
+-------------------------+-------+
| Variable_name           | Value |
+-------------------------+-------+
| innodb_change_buffering | all   |
+-------------------------+-------+
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