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SQL 索引详解

SQL 索引详解什么是索引拿汉语字典的目录页(索引)打比方:正如汉语字典中的汉字按页存放一样,SQL Server中的数据记录也是按页存放的,每页容量一般为4K 。

为了加快查找的速度,汉语字(词)典一般都有按拼音、笔画、偏旁部首等排序的目录(索引),我们可以选择按拼音或笔画查找方式,快速查找到需要的字(词)。

同理,SQL Server允许用户在表中创建索引,指定按某列预先排序,从而大大提高查询速度。

• SQL Server中的数据也是按页( 4KB )存放•索引:是SQL Server编排数据的内部方法。

它为SQL Server提供一种方法来编排查询数据。

•索引页:数据库中存储索引的数据页;索引页类似于汉语字(词)典中按拼音或笔画排序的目录页。

•索引的作用:通过使用索引,可以大大提高数据库的检索速度,改善数据库性能。

索引类型•唯一索引:唯一索引不允许两行具有相同的索引值•主键索引:为表定义一个主键将自动创建主键索引,主键索引是唯一索引的特殊类型。

主键索引要求主键中的每个值是唯一的,并且不能为空•聚集索引(Clustered):表中各行的物理顺序与键值的逻辑(索引)顺序相同,每个表只能有一个•非聚集索引(Non-clustered):非聚集索引指定表的逻辑顺序。

数据存储在一个位置,索引存储在另一个位置,索引中包含指向数据存储位置的指针。

可以有多个,小于249个索引类型:再次用汉语字典打比方,希望大家能够明白聚集索引和非聚集索引这两个概念。

唯一索引:唯一索引不允许两行具有相同的索引值。

如果现有数据中存在重复的键值,则大多数数据库都不允许将新创建的唯一索引与表一起保存。

当新数据将使表中的键值重复时,数据库也拒绝接受此数据。

例如,如果在stuInfo表中的学员员身份证号(stuID) 列上创建了唯一索引,则所有学员的身份证号不能重复。

提示:创建了唯一约束,将自动创建唯一索引。

尽管唯一索引有助于找到信息,但为了获得最佳性能,建议使用主键约束或唯一约束。

主键索引:在数据库关系图中为表定义一个主键将自动创建主键索引,主键索引是唯一索引的特殊类型。

主键索引要求主键中的每个值是唯一的。

当在查询中使用主键索引时,它还允许快速访问数据。

聚集索引(clustered index)在聚集索引中,表中各行的物理顺序与键值的逻辑(索引)顺序相同。

表只能包含一个聚集索引。

例如:汉语字(词)典默认按拼音排序编排字典中的每页页码。

拼音字母a,b,c,d……x,y,z就是索引的逻辑顺序,而页码1,2,3……就是物理顺序。

默认按拼音排序的字典,其索引顺序和逻辑顺序是一致的。

即拼音顺序较后的字(词)对应的页码也较大。

如拼音“ha”对应的字(词)页码就比拼音“ba” 对应的字(词)页码靠后。

非聚集索引(Non-clustered)如果不是聚集索引,表中各行的物理顺序与键值的逻辑顺序不匹配。

聚集索引比非聚集索引(nonclustered index)有更快的数据访问速度。

例如,按笔画排序的索引就是非聚集索引,“1”画的字(词)对应的页码可能比“3”画的字(词)对应的页码大(靠后)。

提示:SQL Server中,一个表只能创建1个聚集索引,多个非聚集索引。

设置某列为主键,该列就默认为聚集索引如何创建索引使用T-SQL语句创建索引的语法:CREATE [UNIQUE] [CLUSTERED|NONCLUSTERED]INDEX index_nameON table_name (column_name…)[WITH FILLFACTOR=x]q UNIQUE表示唯一索引,可选q CLUSTERED、NONCLUSTERED表示聚集索引还是非聚集索引,可选q FILLFACTOR表示填充因子,指定一个0到100之间的值,该值指示索引页填满的空间所占的百分比在stuMarks表的writtenExam列创建索引:USE stuDBGOIF EXISTS (SELECT name FROM sysindexesWHERE name = 'IX_writtenExam')DROP INDEX stuMarks.IX_writtenExam/*--笔试列创建非聚集索引:填充因子为30%--*/CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_writtenExamON stuMarks(writtenExam)WITH FILLFACTOR= 30GO/*-----指定按索引 IX_writtenExam 查询----*/SELECT * FROM stuMarks (INDEX=IX_writtenExam)WHERE writtenExam BETWEEN 60 AND 90虽然我们可以指定SQL Server按哪个索引进行数据查询,但一般不需要我们人工指定。

SQL Server将会根据我们创建的索引,自动优化查询。

索引的优缺点•优点–加快访问速度–加强行的唯一性•缺点–带索引的表在数据库中需要更多的存储空间–操纵数据的命令需要更长的处理时间,因为它们需要对索引进行更新创建索引的指导原则•请按照下列标准选择建立索引的列。

–该列用于频繁搜索–该列用于对数据进行排序•请不要使用下面的列创建索引:–列中仅包含几个不同的值。

–表中仅包含几行。

为小型表创建索引可能不太划算,因为SQL Server在索引中搜索数据所花的时间比在表中逐行搜索所花的时间更长人们在使用SQL时往往会陷入一个误区,即太关注于所得的结果是否正确,而忽略了不同的实现方法之间可能存在的性能差异,这种性能差异在大型的或是复杂的数据库环境中(如联机事务处理OLTP或决策支持系统DSS)中表现得尤为明显。

笔者在工作实践中发现,不良的SQL往往来自于不恰当的索引设计、不充份的连接条件和不可优化的where子句。

在对它们进行适当的优化后,其运行速度有了明显地提高!下面我将从这三个方面分别进行总结: 为了更直观地说明问题,所有实例中的SQL运行时间均经过测试,不超过1秒的均表示为(< 1秒)。

测试环境--主机:HP LH II主频:330MHZ内存:128兆操作系统:Operserver5.0.4数据库:Sybase11.0.3一、不合理的索引设计例:表record有620000行,试看在不同的索引下,下面几个SQL的运行情况:1.在date上建有一非个群集索引select count(*) from record where date >'19991201' and date < '19991214'and amount >2000 (25秒)select date,sum(amount) from record group by date(55秒)select count(*) from record where date >'19990901' and place in ('BJ','SH') (27秒)分析:date上有大量的重复值,在非群集索引下,数据在物理上随机存放在数据页上,在范围查找时,必须执行一次表扫描才能找到这一范围内的全部行。

2.在date上的一个群集索引select count(*) from record where date >'19991201' and date < '19991214' and amount >2000 (14秒)select date,sum(amount) from record group by date(28秒)select count(*) from record where date >'19990901' and place in ('BJ','SH')(14秒)分析:在群集索引下,数据在物理上按顺序在数据页上,重复值也排列在一起,因而在范围查找时,可以先找到这个范围的起末点,且只在这个范围内扫描数据页,避免了大范围扫描,提高了查询速度。

3.在place,date,amount上的组合索引select count(*) from record where date >'19991201' and date < '19991214' and amount >2000 (26秒)select date,sum(amount) from record group by date(27秒)select count(*) from record where date >'19990901' and place in ('BJ', 'SH')(< 1秒)分析:这是一个不很合理的组合索引,因为它的前导列是place,第一和第二条SQL没有引用pl ace,因此也没有利用上索引;第三个SQL使用了place,且引用的所有列都包含在组合索引中,形成了索引覆盖,所以它的速度是非常快的。

4.在date,place,amount上的组合索引select count(*) from record where date >'19991201' and date < '19991214' and amount >2000(< 1秒)select date,sum(amount) from record group by date(11秒)select count(*) from record where date >'19990901' and place in ('BJ','SH')(< 1秒)分析:这是一个合理的组合索引。

它将date作为前导列,使每个SQL都可以利用索引,并且在第一和第三个SQL中形成了索引覆盖,因而性能达到了最优。

5.总结:缺省情况下建立的索引是非群集索引,但有时它并不是最佳的;合理的索引设计要建立在对各种查询的分析和预测上。

一般来说:①.有大量重复值、且经常有范围查询(between, >,< ,>=,< =)和order by、group by发生的列,可考虑建立群集索引;②.经常同时存取多列,且每列都含有重复值可考虑建立组合索引;③.组合索引要尽量使关键查询形成索引覆盖,其前导列一定是使用最频繁的列。

二、不充份的连接条件:例:表card有7896行,在card_no上有一个非聚集索引,表account有191122行,在account_no上有一个非聚集索引,试看在不同的表连接条件下,两个SQL的执行情况:select sum(a.amount) from account a,card b where a.card_no = b.card_no(20秒)将SQL改为:select sum(a.amount) from account a,card b where a.card_no = b.card_no and a.account_no=b.account_no(< 1秒)分析:在第一个连接条件下,最佳查询方案是将account作外层表,card作内层表,利用card 上的索引,其I/O次数可由以下公式估算为:外层表account上的22541页+(外层表accoun t的191122行*内层表card上对应外层表第一行所要查找的3页)=595907次I/O 在第二个连接条件下,最佳查询方案是将card作外层表,account作内层表,利用acco unt上的索引,其I/O次数可由以下公式估算为:外层表card上的1944页+(外层表card的7896行*内层表account上对应外层表每一行所要查找的4页)= 33528次I/O可见,只有充份的连接条件,真正的最佳方案才会被执行。

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