MySQL為什么要使用B+樹索引
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搞懂這個問題之前，我們首先來看一下MySQL表的存儲結(jié)構(gòu)，再分別對比二叉樹、多叉樹、B樹和B+樹的區(qū)別就都懂了。
MySQL的存儲結(jié)構(gòu)
表存儲結(jié)構(gòu)
單位：表>段>區(qū)>頁>行
在數(shù)據(jù)庫中， 不論讀一行，還是讀多行，都是將這些行所在的頁進行加載。也就是說存儲空間的基本單位是頁。
一個頁就是一棵樹B+樹的節(jié)點，數(shù)據(jù)庫I/O操作的最小單位是頁，與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的內(nèi)容都會存儲在頁的結(jié)構(gòu)里。
B+樹索引結(jié)構(gòu)
在一棵B+樹中，每個節(jié)點為都是一個頁，每次新建節(jié)點的時候，就會申請一個頁空間
同一層的節(jié)點為之間，通過頁的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個雙向鏈表
非葉子節(jié)點為，包括了多個索引行，每個索引行里存儲索引鍵和指向下一層頁面的指針
葉子節(jié)點為，存儲了關(guān)鍵字和行記錄，在節(jié)點內(nèi)部（也就是頁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部）記錄之間是一個單向的鏈表
B+樹頁節(jié)點結(jié)構(gòu)
有以下幾個特點
將所有的記錄分成幾個組， 每組會存儲多條記錄，
頁目錄存儲的是槽（slot），槽相當于分組記錄的索引，每個槽指針指向了不同組的最后一個記錄
我們通過槽定位到組，再查看組中的記錄
頁的主要作用是存儲記錄，在頁中記錄以單鏈表的形式進行存儲。
單鏈表優(yōu)點是插入、刪除方便，缺點是檢索效率不高，最壞的情況要遍歷鏈表所有的節(jié)點。因此頁目錄中提供了二分查找的方式，來提高記錄的檢索效率。
B+樹的檢索過程
我們再來看下B+樹的檢索過程
從B+樹的根開始，逐層找到葉子節(jié)點。
找到葉子節(jié)點為對應(yīng)的數(shù)據(jù)頁，將數(shù)據(jù)葉加載到內(nèi)存中，通過頁目錄的槽采用二分查找的方式先找到一個粗略的記錄分組。
在分組中通過鏈表遍歷的方式進行記錄的查找。
為什么要用B+樹索引
數(shù)據(jù)庫訪問數(shù)據(jù)要通過頁，一個頁就是一個B+樹節(jié)點，訪問一個節(jié)點相當于一次I/O操作，所以越快能找到節(jié)點，查找性能越好。
B+樹的特點就是夠矮夠胖，能有效地減少訪問節(jié)點次數(shù)從而提高性能。
下面，我們來對比一個二叉樹、多叉樹、B樹和B+樹。
二叉樹
二叉樹是一種二分查找樹，有很好的查找性能，相當于二分查找。
但是當N比較大的時候，樹的深度比較高。數(shù)據(jù)查詢的時間主要依賴于磁盤IO的次數(shù)，二叉樹深度越大，查找的次數(shù)越多，性能越差。
最壞的情況是退化成了鏈表，如下圖
為了讓二叉樹不至于退化成鏈表，人們發(fā)明了AVL樹（平衡二叉搜索樹）：任何結(jié)點的左子樹和右子樹高度最多相差1
多叉樹
多叉樹就是節(jié)點可以是M個，能有效地減少高度，高度變小后，節(jié)點變少I/O自然少，性能比二叉樹好了
B樹
B樹簡單地說就是多叉樹，每個葉子會存儲數(shù)據(jù)，和指向下一個節(jié)點的指針。
例如要查找9，步驟如下
我們與根節(jié)點的關(guān)鍵字 (17，35）進行比較，9 小于 17 那么得到指針 P1；
按照指針 P1 找到磁盤塊 2，關(guān)鍵字為（8，12），因為 9 在 8 和 12 之間，所以我們得到指針 P2；
按照指針 P2 找到磁盤塊 6，關(guān)鍵字為（9，10），然后我們找到了關(guān)鍵字 9。
B+樹
B+樹是B樹的改進，簡單地說是：只有葉子節(jié)點才存數(shù)據(jù)，非葉子節(jié)點是存儲的指針；所有葉子節(jié)點構(gòu)成一個有序鏈表
B+樹的內(nèi)部節(jié)點并沒有指向關(guān)鍵字具體信息的指針，因此其內(nèi)部節(jié)點相對B樹更小，如果把所有同一內(nèi)部節(jié)點的關(guān)鍵字存放在同一盤塊中，那么盤塊所能容納的關(guān)鍵字數(shù)量也越多，一次性讀入內(nèi)存的需要查找的關(guān)鍵字也就越多，相對IO讀寫次數(shù)就降低了
例如要查找關(guān)鍵字16，步驟如下
與根節(jié)點的關(guān)鍵字 (1，18，35) 進行比較，16 在 1 和 18 之間，得到指針 P1（指向磁盤塊 2）
找到磁盤塊 2，關(guān)鍵字為（1，8，14），因為 16 大于 14，所以得到指針 P3（指向磁盤塊 7）
找到磁盤塊 7，關(guān)鍵字為（14，16，17），然后我們找到了關(guān)鍵字 16，所以可以找到關(guān)鍵字 16 所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
B+樹與B樹的不同：
B+樹非葉子節(jié)點不存在數(shù)據(jù)只存索引，B樹非葉子節(jié)點存儲數(shù)據(jù)
B+樹查詢效率更高。B+樹使用雙向鏈表串連所有葉子節(jié)點，區(qū)間查詢效率更高（因為所有數(shù)據(jù)都在B+樹的葉子節(jié)點，掃描數(shù)據(jù)庫 只需掃一遍葉子結(jié)點就行了），但是B樹則需要通過中序遍歷才能完成查詢范圍的查找。
B+樹查詢效率更穩(wěn)定。B+樹每次都必須查詢到葉子節(jié)點才能找到數(shù)據(jù)，而B樹查詢的數(shù)據(jù)可能不在葉子節(jié)點，也可能在，這樣就會造成查詢的效率的不穩(wěn)定
B+樹的磁盤讀寫代價更小。B+樹的內(nèi)部節(jié)點并沒有指向關(guān)鍵字具體信息的指針，因此其內(nèi)部節(jié)點相對B樹更小，通常B+樹矮更胖，高度小查詢產(chǎn)生的I/O更少。
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