索引、单列索引、复合索引、主键、唯一索引、聚簇索引、非聚簇索引、唯一聚簇索引的区别与联系

B树与红黑树最广泛的应用就是数据库索引，熟练使用索引是程序员最重要的基本功之一。索引的数据结构可以是树，也可以是哈希表。常用的数据库都是树结构的索引，本篇的背景也全部以树结构的索引为前提。本文旨在梳理各种常见的索引类型，简明扼要地说明它们的区别与联系，不讨论数据结构与算法。话不多说，直接上干货。

索引

数据库只做两件事情：存储数据、检索数据。而索引是在你存储的数据之外，额外保存一些路标（一般是B+树），以减少检索数据的时间。所以索引是主数据衍生的附加结构。

一张表可以建立任意多个索引，每个索引可以是任意多个字段的组合。索引可能会提高查询速度（如果查询时使用了索引），但一定会减慢写入速度，因为每次写入时都需要更新索引，所以索引只应该加在经常需要搜索的列上，不要加在写多读少的列上。

单列索引与复合索引

只包含一个字段的索引叫做单列索引，包含两个或以上字段的索引叫做复合索引（或组合索引）。建立复合索引时，字段的顺序极其重要。

下面这个SQL语句在列X，列Y，列Z 上建立了一个复合索引。

CREATE INDEX 索引名 ON 表名(列名X, 列名Y, 列名Z);
其实这相当于建立了三个索引，分别是：

1、单列索引（列X） 2、复合索引（列X, 列Y） 3、复合索引（列X，列Y，列Z）。

如何理解呢？

我们可以把多个字段组合的索引比喻成一个老式的纸质电话簿，三列分别是：

姓 - 名 - 电话号码

电话簿中的内容先按照姓氏的拼音排序，相同姓氏再按名字的拼音排序，这相当于在（姓，名）上建立了一个复合索引。你可以通过这个索引快速找到所有具有特定姓氏的人的电话号码，也可以快速找到具有特定姓-名组合的人的电话号码。然而，想象一下，如果你想找到某个特定名字的人，其实这个索引是没有用的，你只能从头到尾遍历整个电话簿。

唯一索引与主键

唯一索引是在表上一个或者多个字段组合建立的索引，这个（或这几个）字段的值组合起来在表中不可以重复。一张表可以建立任意多个唯一索引，但一般只建立一个。

主键是一种特殊的唯一索引，区别在于，唯一索引列允许null值，而主键列不允许为null值。一张表最多建立一个主键，也可以不建立主键。

聚簇索引、非聚簇索引、主键

在《数据库原理》一书中是这么解释聚簇索引和非聚簇索引的区别的：

聚簇索引的叶子节点就是数据节点，而非聚簇索引的叶子节点仍然是索引节点，只不过有指向对应数据块的指针。

怎么理解呢？

聚簇索引的顺序，就是数据在硬盘上的物理顺序。一般情况下主键就是默认的聚簇索引。

一张表只允许存在一个聚簇索引，因为真实数据的物理顺序只能有一种。如果一张表上还没有聚簇索引，为它新创建聚簇索引时，就需要对已有数据重新进行排序，所以对表进行修改速度较慢是聚簇索引的缺点，对于经常更新的列不宜建立聚簇索引。

聚簇索引性能最好，因为一旦具有第一个索引值的记录被找到，具有连续索引值的记录也一定物理地紧跟其后。一张表只能有一个聚簇索引，所以非常珍贵，必须慎重设置，一般要根据这个表最常用的SQL查询方式选择某个（或多个）字段作为聚簇索引（或复合聚簇索引）。

聚簇索引默认是主键，如果表中没有定义主键，InnoDB[1]会选择一个唯一的非空索引代替（“唯一的非空索引”是指列不能出现null值的唯一索引，跟主键性质一样）。如果没有这样的索引，InnoDB会隐式地定义一个主键来作为聚簇索引。

聚簇索引与唯一索引

严格来说，聚簇索引不一定是唯一索引，聚簇索引的索引值并不要求是唯一的，唯一聚簇索引才是！在一个有聚簇索引的列上是可以插入两个或多个相同值的，这些相同值在硬盘上的物理排序与聚簇索引的排序相同，仅此而已

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