到底什么是索引？？？

一、为什么要建立索引？

索引是帮助MySQL高效获取数据的排好序的数据结构（本质是一种优化查询的数据结构）
索引存储在文件里
索引结构（索引底层的数据结构）
- 二叉树
- 红黑树
- Hash
- B-树

存在表Test，表的字段分别为：Col 1和Col 2，为该表的Col 2 字段添加索引。为了方便理解，假设索引底层用的数据结构是二叉搜索树，则如下图：

我们都知道，MySQL数据库中的表中的数据是存储在磁盘上的。即该Test表的数据是存储在磁盘上的。如果我们有SQL语句：

SELECT Col1, Col2 FROM Test WHERE Col2 = 89;

现在要查找 Col 2 = 89 这条记录。CPU必须先去磁盘查找这条记录，找到之后加载到内存，再对数据进行处理。这个过程最耗时间的就是磁盘I/O（涉及到磁盘的旋转时间（速度较快）、磁头的寻道时间(速度慢、费时)）。

如果我们不借助任何索引结构帮助我们快速定位数据的话，我们查找Col 2 = 89 这条记录，就要逐行去查找、去比较。从Col 2 = 34 开始，进行比较，发现不是，继续下一行。。。我们当前的Test表只有不到10行数据，但如果表很大的话，有上千万条数据，就意味着要做很多很多次磁盘I/O才能找到。速度是很慢的。

所以，这就是我们为什么要建索引，目的就是为了减少磁盘I/O的次数，加快查询速率。

二、索引如何工作？

上图中的Test表中，对字段Col 2 添加了索引，就相当于在硬盘上为Col 2维护了一个索引的数据结构，即这个二叉搜索树。二叉搜索树的每个结点存储的是（K，V）结构，key 是Col 2，value 是该 key 所在行的文件指针（地址）。比如：该二叉搜索树的根节点就是：（34,0x07）。

现在对 Col 2 添加了索引，这时再去查找 Col 2 = 89 这条记录的时候会先去查找该二叉搜索树（二叉树的遍历查找）。

读 34 到内存，89>34；

读 89 到内存，89 == 89；//找到了

找到之后就根据当前结点的value快速定位到要查找的记录对于的地址。我们可以发现，只需要查找两次就可以定位到记录的地址，查询速度就提高了。

三、MySQL中意的索引结构是B+树

但其实，MySQL底层索引用的数据结构是B+树。不过大体思路是一样的。那么，为啥不用二叉搜索树、AVL树、红黑树这些数据结构呢？

3.1 二叉搜索树的局限性

假设现在Col 2属性的值为（10，14，15，25，58），那么最终形成的二叉搜索树的结构是这样的：

我们发现，二叉搜索树出现了单边增长的情况，在这种情况下，二叉搜索树退化成了线性结构，和顺序查找（不建立索引）的效率差不多。因此要想最大性能的构造一个二叉搜索树，需要这个二叉搜索树是平衡的。也就是努力减少每个结点的左子树和右子树之间的高度差。这时就出现了AVL树。

3.2 AVL树

AVL树是带有平衡条件的二叉搜索树。所有结点的左右子树的高度差不超过1。同样对于（10，14，15，25，58），构造出来的AVL树的结构是这样的：

3.3 红黑树

根据红黑树的特点，构造出来是这样的：

这两种树结构相对普通的二叉搜索树，优化了一些，那么到底为什么不用AVL树、红黑树呢？：

1）这两种结构在插入数据之后，一般要调整树的结构来实现平衡，是比较耗性能的；

2）最主要的原因还是：二叉树查找的效率跟树的高度有关。每次查找都是一次磁盘I/O。在对上千万的数据进行查找时，这两种结构的高度还是太高了，影响查找效率。

3.4 B-树

为了减少树的高度，那我们就可以把树设计的“矮胖”一些。这时就能想到B-树。它类似普通的二叉查找树，不同的一点是B-树允许每个结点有更多的子结点。

优点：

一个结点里有多个元素，并且是非递减排列的；
所有叶节点具有相同的深度，等于树高。

缺点：

一个结点中存放多少元素比较合适；
范围查找时需要回溯结点；

3.5 B+树

B+树和B树的区别就是：B+树的非叶子结点只包含导航信息，不包含实际的值。所有的叶子结点相连，便于区间遍历和查找。

所以最终MySQL索引用的就是B+树。