淺談數據庫聚集索引和非聚集索引


聚集索引和非聚集索引的理解

實際上,您可以把索引理解為一種特殊的目錄。微軟的SQL SERVER提供了兩種索引:聚集索引(clustered index,也稱聚類索引、簇集索引)和非聚集索引(nonclustered index,也稱非聚類索引、非簇集索引)。下面,我們舉例來說明一下聚集索引和非聚集索引的區別:

其實,我們的漢語字典的正文本身就是一個聚集索引。比如,我們要查“安”字,就會很自然地翻開字典的前幾頁,因為“安”的拼音是“an”,而按照拼音排序漢字的字典是以英文字母“a”開頭並以“z”結尾的,那么“安”字就自然地排在字典的前部。如果您翻完了所有以“a”開頭的部分仍然找不到這個字,那么就說明您的字典中沒有這個字;同樣的,如果查“張”字,那您也會將您的字典翻到最后部分,因為“張”的拼音是“zhang”。也就是說,字典的正文部分本身就是一個目錄,您不需要再去查其他目錄來找到您需要找的內容。我們把這種正文內容本身就是一種按照一定規則排列的目錄稱為“聚集索引”。

如果您認識某個字,您可以快速地從自動中查到這個字。但您也可能會遇到您不認識的字,不知道它的發音,這時候,您就不能按照剛才的方法找到您要查的字,而需要去根據“偏旁部首”查到您要找的字,然后根據這個字后的頁碼直接翻到某頁來找到您要找的字。但您結合“部首目錄”和“檢字表”而查到的字的排序並不是真正的正文的排序方法,比如您查“張”字,我們可以看到在查部首之后的檢字表中“張”的頁碼是672頁,檢字表中“張”的上面是“馳”字,但頁碼卻是63頁,“張”的下面是“弩”字,頁面是390頁。很顯然,這些字並不是真正的分別位於“張”字的上下方,現在您看到的連續的“馳、張、弩”三字實際上就是他們在非聚集索引中的排序,是字典正文中的字在非聚集索引中的映射。我們可以通過這種方式來找到您所需要的字,但它需要兩個過程,先找到目錄中的結果,然后再翻到您所需要的頁碼。我們把這種目錄純粹是目錄,正文純粹是正文的排序方式稱為“非聚集索引”。

通過以上例子,我們可以理解到什么是“聚集索引”和“非聚集索引”。進一步引申一下,我們可以很容易的理解:每個表只能有一個聚集索引,因為目錄只能按照一種方法進行排序。

 

下面的表總結了何時使用聚集索引或非聚集索引(重要):

動作描述

使用聚集索引

使用非聚集索引

列經常被分組排序

返回某范圍內的數據

不應

一個或極少不同值

不應

不應

小數目的不同值

不應

大數目的不同值

不應

頻繁更新的列

不應

外鍵列

主鍵列

頻繁修改索引列

不應

 

淺談索引使用的誤區

1、主鍵就是聚集索引

這種想法筆者認為是極端錯誤的,是對聚集索引的一種浪費。雖然SQL SERVER默認是在主鍵上建立聚集索引的。

通常,我們會在每個表中都建立一個ID列,以區分每條數據,並且這個ID列是自動增大的,步長一般為1。我們的這個辦公自動化的實例中的列Gid就是如此。此時,如果我們將這個列設為主鍵,SQL SERVER會將此列默認為聚集索引。這樣做有好處,就是可以讓您的數據在數據庫中按照ID進行物理排序,但筆者認為這樣做意義不大。

如果您的聚集索引還是盲目地建在ID這個主鍵上時,您的查詢速度是沒有這么高的,即使您在“日期”這個字段上建立的索引(非聚合索引)。下面我們就來看一下在1000萬條數據量的情況下各種查詢的速度表現(3個月內的數據為25萬條):

(1)僅在主鍵上建立聚集索引,並且不划分時間段:

Select gid,fariqi,neibuyonghu,title from tgongwen

用時:128470毫秒(即:128秒)

(2)在主鍵上建立聚集索引,在fariq上建立非聚集索引:

select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi> dateadd(day,-90,getdate())

用時:53763毫秒(54秒)

(3)將聚合索引建立在日期列(fariqi)上:

select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi> dateadd(day,-90,getdate())

用時:2423毫秒(2秒)

雖然每條語句提取出來的都是25萬條數據,各種情況的差異卻是巨大的,特別是將聚集索引建立在日期列時的差異。事實上,如果您的數據庫真的有1000萬容量的話,把主鍵建立在ID列上,就像以上的第1、2種情況,在網頁上的表現就是超時,根本就無法顯示。這也是我摒棄ID列作為聚集索引的一個最重要的因素。

2、只要建立索引就能顯著提高查詢速度

事實上,我們可以發現上面的例子中,第2、3條語句完全相同,且建立索引的字段也相同;不同的僅是前者在fariqi字段上建立的是非聚合索引,后者在此字段上建立的是聚合索引,但查詢速度卻有着天壤之別。所以,並非是在任何字段上簡單地建立索引就能提高查詢速度。

3、把所有需要提高查詢速度的字段都加進聚集索引,以提高查詢速度

很多人認為只要把任何字段加進聚集索引,就能提高查詢速度,也有人感到迷惑:如果把復合的聚集索引字段分開查詢,那么查詢速度會減慢嗎?帶着這個問題,我們來看一下以下的查詢速度(結果集都是25萬條數據):(日期列fariqi首先排在復合聚集索引的起始列,用戶名neibuyonghu排在后列):

(1)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi>''2004-5-5''

查詢速度:2513毫秒

(2)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where fariqi>''2004-5-5'' and neibuyonghu=''辦公室''

查詢速度:2516毫秒

(3)select gid,fariqi,neibuyonghu,title from Tgongwen where neibuyonghu=''辦公室''

查詢速度:60280毫秒

從以上試驗中,我們可以看到如果僅用聚集索引的起始列作為查詢條件和同時用到復合聚集索引的全部列的查詢速度是幾乎一樣的,甚至比用上全部的復合索引列還要略快(在查詢結果集數目一樣的情況下);而如果僅用復合聚集索引的非起始列作為查詢條件的話,這個索引是不起任何作用的。當然,語句1、2的查詢速度一樣是因為查詢的條目數一樣,如果復合索引的所有列都用上,而且查詢結果少的話,這樣就會形成“索引覆蓋”,因而性能可以達到最優。同時,請記住:無論您是否經常使用聚合索引的其他列,但其前導列一定要是使用最頻繁的列。

 


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