MySQL之聚簇索引与非聚簇索引

索引属于存储引擎级别的概念，不同存储引擎对索引的实现方式是不同的，主要讨论InnoDB和MyISAM两个存储引擎的索引实现方式。

聚簇索引并不是一种单独的索引类型，而是一种数据存储方式。具体细节依赖于其实现方式。

• 定义：索引中键值的逻辑顺序与数据行的物理顺序相同，一个表中只能有一个聚簇索引。

就比如，聚集索引就像是新华字典的拼音目录，而每个字存放的页码就是我们的数据物理地址；拼音目录对应的A-Z的字顺序，和字典实际存储的字的顺序A-Z也是一样的。

• 定义：索引的逻辑顺序与磁盘上行的物理存储顺序不同，一个表中可以拥有多个非聚集索引。

非聚集索引也叫辅助索引就像新华字典的偏旁字典，他结构顺序与实际存放顺序不一定一致。

辅助索引访问数据总是需要二次查找。辅助索引叶子节点存储的是主键值。通过辅助索引首先找到的是主键值，再通过主键值找到数据行的数据页，再通过数据页中的Page Directory找到数据行。

• 何时使用聚簇索引与非聚簇索引
  
• 聚簇索引和非聚簇索引的关系
  聚簇索引是将数据存储与索引放到了一块，索引结构的叶子节点保存了行数据。
  非聚簇索引是将数据与索引分开存储，索引结构的叶子节点指向了数据对应的位置。
  聚簇索引是物理有序的；非聚簇索引是逻辑有序，物理无序，在mysql中数据存储顺序就是聚簇索引的顺序，所以一个表只有一个聚簇索引，其他索引都是非聚簇的
• 聚簇索引的优缺点
  　　优点：
  　　　　1.数据访问更快，因为聚簇索引将索引和数据保存在同一个B+树中，因此从聚簇索引中获取数据比非聚簇索引更快
  　　　　2.聚簇索引对于主键的排序查找和范围查找速度非常快
  　　缺点：
  　　　　1.插入速度严重依赖于插入顺序，按照主键的顺序插入是最快的方式，否则将会出现页分裂，严重影响性能。因此，对于InnoDB表，我们一般都会定义一个自增的ID列为主键
  　　　　2.更新主键的代价很高，因为将会导致被更新的行移动。因此，对于InnoDB表，我们一般定义主键为不可更新。
  　　　　3.二级索引访问需要两次索引查找，第一次找到主键值，第二次根据主键值找到行数据。
  

InnoDB索引实现

InnoDB使用B+Tree作为索引结构。

• InnoDB的主键索引
  表数据文件本身就是按B+Tree组织的一个索引结构，聚簇索引就是按照每张表的主键构造一棵B+树，同时叶子节点中存放的就是整张表的行记录数据，也将聚集索引的叶子节点称为数据页。这个特性决定了索引组织表中数据也是索引的一部分；
  Innodb通过主键聚集数据，如果没有定义主键，innodb会选择非空的唯一索引代替。如果没有这样的索引，innodb会隐式的定义一个主键来作为聚簇索引。如果你已经设置了主键为聚簇索引，必须先删除主键，然后添加我们想要的聚簇索引，最后恢复设置主键即可。
  
  　(图inndb主键索引）是InnoDB主索引（同时也是数据文件）的示意图，可以看到叶节点包含了完整的数据记录。这种索引叫做聚集索引。因为InnoDB的数据文件本身要按主键聚集，所以InnoDB要求表必须有主键（MyISAM可以没有），如果没有显式指定，则MySQL系统会自动选择一个可以唯一标识数据记录的列作为主键，如果不存在这种列，则MySQL自动为InnoDB表生成一个隐含字段作为主键，这个字段长度为6个字节，类型为长整形。

• InnoDB的辅助索引
  InnoDB的所有辅助索引都引用主键作为data域。例如：
  
  InnoDB 表是基于聚簇索引建立的。因此InnoDB 的索引能提供一种非常快速的主键查找性能。不过，它的辅助索引（Secondary Index， 也就是非主键索引）也会包含主键列，所以，如果主键定义的比较大，其他索引也将很大。如果想在表上定义 、很多索引，则争取尽量把主键定义得小一些。InnoDB 不会压缩索引。

InnoDB的主键索引的叶子节点存储的是行数据，辅助索引的叶子节点存储的是主键列和索引。

MyISAM索引实现

MyISAM索引文件和数据文件是分离的，索引文件仅保存数据记录的地址

• MyISAM的主键索引
  MyISAM引擎也使用B+Tree作为索引结构，叶节点的data域存放的是数据记录的地址。下图是MyISAM主键索引的原理图：
  
• MyISAM的辅助索引
  在MyISAM中，主索引和辅助索引（Secondary key）在结构上没有任何区别，只是主索引要求key是唯一的，而辅助索引的key可以重复：
  
  同样也是一颗B+Tree，data域保存数据记录的地址。因此，MyISAM中索引检索的算法为首先按照B+Tree搜索算法搜索索引，如果指定的Key存在，则取出其data域的值，然后以data域的值为地址，读取相应数据记录。

MyISM使用的是非聚簇索引，非聚簇索引的两棵B+树看上去没什么不同，节点的结构完全一致只是存储的内容不同而已，主键索引B+树的节点存储了主键，辅助键索引B+树存储了辅助键。表数据存储在独立的地方，这两颗B+树的叶子节点都使用一个地址指向真正的表数据，对于表数据来说，这两个键没有任何差别。由于索引树是独立的，通过辅助键检索无需访问主键的索引树。

我们假想一个表如下图存储了4行数据。其中Id作为主索引，Name作为辅助索引。图示清晰的显示了聚簇索引和非聚簇索引的差异。

InnoDB中为什么不建议使用过长的字段作为主键，因为所有辅助索引都引用主索引，过长的主索引会令辅助索引变得过大。

用非单调的字段作为主键在InnoDB中不是个好主意，因为InnoDB数据文件本身是一颗B+Tree，非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持B+Tree的特性而频繁的分裂调整，十分低效，而使用自增字段作为主键则是一个很好的选择。

主键索引是聚集索引还是非聚集索引？
在Innodb下主键索引是聚集索引，在Myisam下主键索引是非聚集索引

为什么主键通常建议使用自增id
聚簇索引的数据的物理存放顺序与索引顺序是一致的，即：只要索引是相邻的，那么对应的数据一定也是相邻地存放在磁盘上的。如果主键不是自增id，那么可以想 象，它会干些什么，不断地调整数据的物理地址、分页，当然也有其他一些措施来减少这些操作，但却无法彻底避免。但，如果是自增的，那就简单了，它只需要一 页一页地写，索引结构相对紧凑，磁盘碎片少，效率也高。

参考：
聚簇索引和非聚簇索引详解
聚簇索引和非聚簇索引

来源地址：https://blog.csdn.net/weixin_43851772/article/details/129684626