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oracle索引介紹(圖文詳解)

編輯:Oracle教程

對於數據庫來說,索引是一個必選項,但對於現在的各種大型數據庫來說,索引可以大大提高數據庫的性能,以至於它變成了數據庫不可缺少的一部分。

索引分類:
邏輯分類
single column or concatenated     對一列或多列建所引
unique or nonunique    唯一的和非唯一的所引,也就是對某一列或幾列的鍵值(key)是否是唯一的。
Function-based    基於某些函數索引,當執行某些函數時需要對其進行計算,可以將某些函數的計算結果事先保存並加以索引,提高效率。
Doman    索引數據庫以外的數據,使用相對較少

物理分類
B-Tree :normal or reverse key   B-Tree索引也是我們傳統上常見所理解的索引,它又可以分為正常所引和倒序索引。
Bitmap  : 位圖所引,後面會細講

B-Tree 索引                                                                                

  B-Tree index 也是我們傳統上常見所理解的索引。B-tree (balance tree)即平衡樹,左右兩個分支相對平衡。

B-Tree index



Root為根節點,branch 為分支節點,leaf 到最下面一層稱為葉子節點。每個節點表示一層,當查找某一數據時先讀根節點,再讀支節點,最後找到葉子節點。葉子節點會存放index entry (索引入口),每個索引入口對應一條記錄。

Index entry 的組成部分:
Indexentry entry  header    存放一些控制信息。
Key column length     某一key的長度
Key column value      某一個key 的值
ROWID    指針,具體指向於某一個數據

創建索引:

復制代碼 代碼如下:
用戶登錄:
SQL> conn as1/as1
Connected.

創建表:
SQL> create table dex (id int,sex char(1),name char(10));
Table created.

向表中插入1000條數據
SQL> begin
 for i in 1..1000
 loop
 insert into dex values(i,'M','chongshi');
 end loop;
 commit;
 end;
 /

PL/SQL procedure successfully completed.

查看表記錄
SQL> select * from dex;
        ID SE NAME
---------- -- --------------------
       ... . .....
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
rows selected.

創建索引:
SQL> create index dex_idx1 on dex(id);
Index created.
注:對表的第一列(id)創建索引。

查看創建的表與索引
SQL> select object_name,object_type from user_objects;

OBJECT_NAME                  OBJECT_TYPE
--------------------------------------------------------------------------------
DEX                           TABLE
DEX_IDX1                      INDEX


索引分離於表,作為一個單獨的個體存在,除了可以根據單個字段創建索引,也可以根據多列創建索引。Oracle要求創建索引最多不可超過32列。

復制代碼 代碼如下:
SQL> create index dex_index2 on dex(sex,name);
Index created.

SQL>  select object_name,object_type from user_objects;

OBJECT_NAME                           OBJECT_TYPE
--------------------------------------------------------------------------------
DEX                                       TABLE
DEX_IDX1                                 INDEX
DEX_INDEX2                               INDEX

這裡需要理解:

  編寫一本書,只有章節頁面定好之後再設置目錄;數據庫索引也是一樣,只有先插入好數據,再建立索引。那麼我們後續對數據庫的內容進行插入、刪除,索引也需要隨之變化。但索引的修改是由oracle自動完成的。



上面這張圖能更加清晰的描述索引的結構。

跟節點記錄0至50條數據的位置,分支節點進行拆分記錄0至10.......42至50,葉子節點記錄每第數據的長度和值,並由指針指向具體的數據。
最後一層的葉子節是雙向鏈接,它們是被有序的鏈接起來,這樣才能快速鎖定一個數據范圍。

如:

復制代碼 代碼如下:
SQL> select * from dex where id>23 and id<32;

        ID SE NAME
---------- -- --------------------
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
M  chongshi
rows selected.

如上面查找的列子,通過索引的方式先找到第23條數據,再找到第32條數據,這樣就能快速的鎖定一個查找的范圍,如果每條數據都要從根節點開始查找的話,那麼效率就會非常低下。

位圖索引    

  位圖索引主要針對大量相同值的列而創建。拿全國居民登錄一第表來說,假設有四個字段:姓名、性別、年齡、和身份證號,年齡和性別兩個字段會產生許多相同的值,性別只有男女兩種值,年齡,1到120(假設最大年齡120歲)個值。那麼不管一張表有幾億條記錄,但根據性別字段來區分的話,只有兩種取值(男、女)。那麼位圖索引就是根據字段的這個特性所建立的一種索引。

Bitmap Index



從上圖,我們可以看出,一個葉子節點(用不同顏色標識)代表一個key , start rowid 和 end rowid規定這種類型的檢索范圍,一個葉子節點標記一個唯一的bitmap值。因為一個數值類型對應一個節點,當時行查詢時,位圖索引通過不同位圖取值直接的位運算(與或),來獲取到結果集合向量(計算出的結果)。

舉例講解:

假設存在數據表T,有兩個數據列A和B,取值如下,我們看到A和B列中存在相同的數據。

對兩個數據列A、B分別建立位圖索引:idx_t_bita和idx_t_bitb。兩個索引對應的存儲邏輯結構如下:

Idx_t_bita索引結構,對應的是葉子節點:

Idx_t_bitb索引結構,對應的是葉子節點:

對查詢“select * from t where b=1 and (a='L' or a='M')”
分析:位圖索引使用方面,和B*索引有很大的不同。B*索引的使用,通常是從根節點開始,經過不斷的分支節點比較到最近的符合條件葉子節點。通過葉子節點上的不斷Scan操作,“掃描”出結果集合rowid。

而位圖索引的工作方式截然不同。通過不同位圖取值直接的位運算(與或),來獲取到結果集合向量(計算出的結果)。
針對實例SQL,可以拆分成如下的操作:

1、a='L' or a='M'

a=L:向量:1010
a=M:向量:0001

or操作的結果,就是兩個向量的或操作:結果為1011。

2、結合b=1的向量

中間結果向量:1011
B=1:向量:1001
and操作的結果,1001。翻譯過來就是第一和第四行是查詢結果。

3、獲取到結果rowid

目前知道了起始rowid和終止rowid,以及第一行和第四行為操作結果。可以通過試算的方法獲取到結果集合rowid。

位圖索引的特點:
1.Bitmap索引的存儲空間節省
2.Bitmap索引創建的速度快
3.Bitmap索引允許鍵值為空
4.Bitmap索引對表記錄的高效訪問

創建位圖索引:

復制代碼 代碼如下:
查看表記錄
SQL> select * from dex;
...................
        ID SEX NAME
---------- -- --------------------
M  chongshi
M  chongshi
G  chongshi
G  chongshi
G  chongshi
M  chongshi
G  chongshi
G  chongshi
G  chongshi
M  chongshi
rows selected.

對於上面表來說sex(性別)只有兩種值,最適合用來創建位圖所引
創建索引:
SQL> create bitmap index my_bit_idx on dex(sex);

Index created.

查看創建的所引
SQL>  select object_name,object_type from user_objects;

OBJECT_NAME                           OBJECT_TYPE
--------------------------------------------------------------------------------
MY_BIT_IDX                               INDEX

創建索引的一些規則                                                  

1、權衡索引個數與DML之間關系,DML也就是插入、刪除數據操作。
這裡需要權衡一個問題,建立索引的目的是為了提高查詢效率的,但建立的索引過多,會影響插入、刪除數據的速度,因為我們修改的表數據,索引也要跟著修改。這裡需要權衡我們的操作是查詢多還是修改多。
2、把索引與對應的表放在不同的表空間。
     當讀取一個表時表與索引是同時進行的。如果表與索引和在一個表空間裡就會產生資源競爭,放在兩個表這空就可並行執行。
3、最好使用一樣大小是塊。
     Oracle默認五塊,讀一次I/O,如果你定義6個塊或10個塊都需要讀取兩次I/O。最好是5的整數倍更能提高效率。
4、如果一個表很大,建立索引的時間很長,因為建立索引也會產生大量的redo信息,所以在創建索引時可以設置不產生或少產生redo信息。只要表數據存在,索引失敗了大不了再建,所以可以不需要產生redo信息。

5、建索引的時候應該根據具體的業務SQL來創建,特別是where條件,還有where條件的順序,盡量將過濾大范圍的放在後面,因為SQL執行是從後往前的。(小李飛菜刀)

索引常見操作                                                           

改變索引:

復制代碼 代碼如下:
SQL> alter index employees_last _name_idx storage(next 400K maxextents 100);

索引創建後,感覺不合理,也可以對其參數進行修改。詳情查看相關文檔

調整索引的空間:

復制代碼 代碼如下:
新增加空間
SQL> alter index orders_region_id_idx allocate extent (size 200K datafile '/disk6/index01.dbf');

釋放空間
SQL> alter index oraers_id_idx deallocate unused;

索引在使用的過程中可能會出現空間不足或空間浪費的情況,這個時候需要新增或釋放空間。上面兩條命令完成新增與釋放操作。關於空間的新增oracle可以自動幫助,如果了解數據庫的情況下手動增加可以提高性能。

重新創建索引:

所引是由oracle自動完成,當我們對數據庫頻繁的操作時,索引也會跟著進行修改,當我們在數據庫中刪除一條記錄時,對應的索引中並沒有把相應的索引只是做一個刪除標記,但它依然占據著空間。除非一個塊中所有的標記全被刪除的時,整個塊的空間才會被釋放。這樣時間久了,索引的性能就會下降。這個時候可以重新建立一個干淨的索引來提高效率。

復制代碼 代碼如下:
SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index02;

通過上面的命令就可以重現建立一個索引,oracle重建立索引的過程:

1、鎖表,鎖表之後其他人就不能對表做任何操作。
2、創建新的(干淨的)臨時索引。
3、把老的索引刪除掉
4、把新的索引重新命名為老索引的名字
5、對表進行解鎖。

移動所引:

其實,我們移動索引到其它表空間也同樣使用上面的命令,在指定表空間時指定不同的表空間。新的索引創建在別位置,把老的干掉,就相當於移動了。

復制代碼 代碼如下:
SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index03;

在線重新創建索引:

上面介紹,在創建索引的時候,表是被鎖定,不能被使用。對於一個大表,重新創建索引所需要的時間較長,為了滿足用戶對表操作的需求,就產生的這種在線重新創建索引。

復制代碼 代碼如下:
SQL> alter index orders_id_idx  rebuild  online;創建過程:

1、鎖住表
2、創建立臨時的和空的索引和IOT表用來存在on-going DML。普通表存放的鍵值,IOT所引表直接存放的表中數據;on-gong DML也就是用戶所做的一些增刪改的操作。
3、對表進行解鎖
4、從老的索引創建一個新的索引。
5、IOT表裡存放的是on-going DML信息,IOT表的內容與新創建的索引合並。
6、鎖住表
7、再次將IOT表的內容更新到新索引中,把老的索引干掉。
8、把新的索引重新命名為老索引的名字
9、對表進行解鎖

整合索引碎片:


如上圖,在很多索引中有剩余的空間,可以通過一個命令把剩余空間整合到一起。  

復制代碼 代碼如下:
SQL> alter index orders_id_idx  coalesce;

刪除索引:

復制代碼 代碼如下:
SQL> drop  index  hr.departments_name_idx;


分析索引                                                       

  檢查所引的有效果,前面介紹,索引用的時間久了會產生大量的碎片、垃圾信息與浪費的剩余空間了。可以通過重新創建索引來提高所引的性能。


可以通過一條命令來完成分析索引,分析的結果會存放在在index_stats表中。

復制代碼 代碼如下:
查看存放分析數據的表:
SQL> select count(*) from index_stats;

  COUNT(*)
----------

執行分析索引命令:
SQL> analyze index my_bit_idx validate structure;

Index analyzed.

再次查看 index_stats 已經有了一條數據
SQL> select count(*) from index_stats;

  COUNT(*)
----------

把數據查詢出來:
SQL> select height,name,lf_rows,lf_blks,del_lf_rows from index_stats;

    HEIGHT   NAME              LF_ROWS   LF_BLKS   DEL_LF_ROWS
---------- ---------------------------------------------------------------------- ---------- -----------
  MY_BIT_IDX            1000          3            100

分析數據分析:

(HEIGHT)這個所引高度是2 ,(NAME)索引名為MY_BIT_IDX  ,(LF_ROWS)所引表有1000行數據,(LF_BLKS)占用3個塊,(DEL_LF_ROWS)刪除100條記錄。

  這裡也驗證了前面所說的一個問題,刪除的100條數據只是標記為刪除,因為總的數據條數依然為1000條,占用3個塊,那麼每個塊大於333條記錄,只有刪除的數據大於333條記錄,這時一個塊被清空,總的數據條數才會減少。

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