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數(shù)據(jù)庫具有組織化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。存儲(chǔ)具有用于放置數(shù)據(jù)的特定結(jié)構(gòu)。每種數(shù)據(jù)庫類型都有其自己的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的格式。針對(duì)特定用例對(duì)它們進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化。在下面的示例中，我們有一個(gè)包含汽車信息的數(shù)據(jù)庫：

> Example of a database table with cars

看起來很好，很容易瀏覽它。但是你有沒有問過自己的數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的?

內(nèi)部存儲(chǔ)器

每個(gè)數(shù)據(jù)庫都內(nèi)部存儲(chǔ)在文件中，并應(yīng)用了特定的編碼和格式。為簡單起見，讓我們假設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)庫由CSV文件支持。它是這樣的：

ID,Brand,Model,Color,Price

1,Ford,Focus,Grey,42000

2,Toyota,Prius,White,40500

3,BMW,M5,Red,60000

4,Audi,A3,Black,38000

5,Toyota,Camry,White,51500

6,VW,Golf,Grey,32000

這一切都很簡單。用只有六個(gè)條目進(jìn)行查找不是問題。你能想象你有100,000個(gè)條目嗎?經(jīng)過文件會(huì)變得非常慢。查詢時(shí)間與文件的大小成比例地增加。當(dāng)我們知道數(shù)據(jù)庫會(huì)隨著時(shí)間的推移而增長時(shí)，我們需要找到一個(gè)解決方案。

在這里索引到救援。

數(shù)據(jù)庫索引

數(shù)據(jù)庫索引是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于加快檢索數(shù)據(jù)的操作。它是什么樣子的?

如果我們需要通過ID 6從我們的表中檢索一輛汽車，則直接跳到相應(yīng)的行時(shí)會(huì)更快地跳轉(zhuǎn)，而不會(huì)通過其余循環(huán)。這是索引的主要思想。我們還需要保存指向各個(gè)條目的偏移量。

最簡單的方法是保留哈希中每個(gè)條目的偏移量。關(guān)鍵是我們要索引的列的值(在此示例中，它是ID列)。哈希值是數(shù)據(jù)庫文件中的偏移量。對(duì)于ID = 1，偏移量為0。對(duì)于ID = 2，偏移量為24。它看起來像這樣：

Hash Index {1:0, 2:24, 3:51, 4:70, 5:92, 6:118}

1 => {0} ---------> 1,Ford,Focus,Grey,42000

2 => {24} ---------> 2,Toyota,Prius,White,40500

3 => {51} ---------> 3,BMW,M5,Red,60000

4 => {70} ---------> 4,Audi,A3,Black,38000

5 => {92} ---------> 5,Toyota,Camry,White,51500

6 => {118} ---------> 6,VW,Golf,Grey,32000

添加索引后，通過ID查詢汽車將返回結(jié)果更快。檢索請(qǐng)求進(jìn)入散列索引，并占用相應(yīng)ID的偏移量。然后它開始在必要的條目中完全從偏移量讀取數(shù)據(jù)庫文件。

索引是實(shí)現(xiàn)唯一性約束的正確方法。當(dāng)您想要保證某個(gè)列中的值是唯一的，則需要列上的索引。否則，每個(gè)插入操作都會(huì)卡住檢查新數(shù)據(jù)是否已存在。

也可以具有多個(gè)索引。如果我們需要通過任何其他列快速查詢，我們也會(huì)添加一個(gè)索引。例如，我們可以通過顏色添加顏色和查詢快車的索引。但每個(gè)新索引都會(huì)為數(shù)據(jù)庫帶來額外的成本。

索引開銷

首先，每個(gè)索引哈希都需要額外的內(nèi)存。我們添加的索引越多，將使用更多的內(nèi)存。重要的是要記住僅在經(jīng)常查詢的列上添加索引。否則，對(duì)每一列建立索引將消耗大量內(nèi)存。

其次，對(duì)于快速讀取操作，寫入操作會(huì)略微慢。每次向表添加條目時(shí)，我們也必須在哈希索引中創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目。類似的情況適用于更新或刪除數(shù)據(jù)。這是我們必須處理的權(quán)衡。

總結(jié)

• 數(shù)據(jù)庫索引是增強(qiáng)讀取查詢的好方法。
• 唯一性約束需要索引列。
• 通過每個(gè)新索引，將消耗更多內(nèi)存。
• 添加索引對(duì)寫作和更新的操作產(chǎn)生了影響。

這就是簡單的哈希索引的工作方式。還有許多其他使用數(shù)據(jù)庫索引的方法，例如排序字符串表或B樹。他們使用更復(fù)雜的邏輯和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)來獲得更好的性能結(jié)果。

但是，保存偏移量的想法保持不變。通過正確使用索引，在使用數(shù)據(jù)庫時(shí)，您將可以達(dá)到一個(gè)新的水平。