ch08索引和查询优化

发布时间：2021-06-11

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第8章索引和查询优化章本章概述本章要点本章内容

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本章概述为了加快对表中数据的检索，为了加快对表中数据的检索，数据库管理系统通常使用索引技术。索引类似于图书的目录。常使用索引技术。索引类似于图书的目录。目录允许用户不必翻阅整本图书就能根据页数迅速找到所需内容。在数据库中，到所需内容。在数据库中，索引也允许数据库应用程序迅速找到表中特定的数据，用程序迅速找到表中特定的数据，而不必扫描整个数据库。在图书中，个数据库。在图书中，目录是内容和相应页码的列表清单。在数据库中，列表清单。在数据库中，索引是表中数据和相应存储位置的列表。存储位置的列表。本章详细研究有关索引和查询优化的内容。本章详细研究有关索引和查询优化的内容。2010年11月24日第2页

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本章要点索引的优点和缺点堆的结构特点聚集索引和非聚集索引的特点索引的类型使用CREATE INDEX语句创建索引的方式使用语句创建索引的方式索引统计信息的特点和获得方式查询优化的方式2010年11月24日第3页

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本章内容8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 概述索引的类型和特点创建索引索引维护查询优化本章小结

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8.1 概述系统中，在Microsoft SQL Server系统中，可管理的最小系统中空间是页。一个页是8KB字节的物理空间。插入字节的物理空间。空间是页。一个页是字节的物理空间数据的时候，数据的时候，数据就按照插入的时间顺序被放置在数据页上。在数据页上。一般地，一般地，放置数据的顺序与数据本身的逻辑关系之间没有任何联系。因此，从数据之间的逻辑关之间没有任何联系。因此，系方面来讲，数据是乱七八糟堆放在一起的。系方面来讲，数据是乱七八糟堆放在一起的。数据的这种堆放方式称为堆。据的这种堆放方式称为堆。当一个数据页上的数据堆放满之后，据堆放满之后，数据就得堆放在另外一个数据页称为页分解。上，称为页分解。2010年11月24日第5页

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为什么要创建索引呢？为什么要创建索引呢？这是因为，创建索引可以大大提高系统的性能。这是因为，创建索引可以大大提高系统的性能。第一，创建唯一性索引，第一，创建唯一性索引，可以保证每一行数据的唯一性。第二，可以大大加快数据的检索速度。唯一性。第二，可以大大加快数据的检索速度。第三，可以加速表和表之间的连接，第三，可以加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。第四，现数据的参考完整性方面特别有意义。第四，

在使用ORDER BY和GROUP BY子句进行数据检索使用和子句进行数据检索可以显著减少查询中分组和排序的时间。时，可以显著减少查询中分组和排序的时间。第通过使用索引，可以在查询的过程中，五，通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能。优化隐藏器，提高系统的性能。2010年11月24日第6页

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不利之处这是因为增加索引也有其不利的一面。这是因为增加索引也有其不利的一面。第创建索引和维护索引要耗费时间。一，创建索引和维护索引要耗费时间。第索引需要占物理空间，二，索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚集索引，物理空间，如果要建立聚集索引，需要的空间就会更大。第三，空间就会更大。第三，对表中的数据进行增加、删除和修改时，增加、删除和修改时，索引也要动态地维这样就降低了数据的维护速度。护，这样就降低了数据的维护速度。2010年11月24日第7页

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8.2 索引的类型和特点系统中，在Microsoft SQL Server 2008系统中，有两种系统中基本的索引类型：聚集索引和非聚集索引。基本的索引类型：聚集索引和非聚集索引。除此之外，还有唯一性索引、包含性列索引、之外，还有唯一性索引、包含性列索引、索引视全文索引、索引等。图、全文索引、XML索引等。在这些索引类型中，索引等在这些索引类型中，聚集索引和非聚集索引是数据库引擎中索引的基本类型，是理解唯一性索引、包含性列索引、本类型，是理解唯一性索引、包含性列索引、索引视图的基础，本节主要研究这两种索引类型。引视图的基础，本节主要研究这两种索引类型。另外，为了更好地理解索引结构，另外，为了更好地理解索引结构，有必要对堆结构有所了解。最后，构有所了解。最后，简单介绍一下系统访问数据的方式。的方式。2010年11月24日第8页

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堆堆是不含聚集索引的表，堆是不含聚集索引的表，表中的数据没有任何的顺序。任何的顺序。堆的信息记录在sys.partitions目录视图中目录视图中。堆的信息记录在sys.partitions目录视图中。每一个堆都可能有多个不同的分区，每一个堆都可能有多个不同的分区，每一个分区都有一个堆结构，个分区都有一个堆结构，每一个分区在 sys.partitions目录视图中都有一行，且目录视图中都有一行，目录视图中都有一行 index_id=0。也就是说，每一个堆都可能。也就是说，有多个堆结构。有多个堆结构。2010年11月24日第9页

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堆结构示意图object_id index_id = 0 fir

st_iam_page

IAM

标头

数据行

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聚集索引聚集索引是一种数据表的物理顺序与索引顺序相同的索引，顺序相同的索引，非聚集索引则是一种数据表的物理顺序与索引顺序不相同的索引。据表的物理顺序与索引顺序不相同的索引。聚集索引的叶级和非叶级构成了一个特殊类型的B树结构树结构。树结构中的每一页称为类型的树结构。B树结构中的每一页称为一个索引节点。一个索引节点。索引的最低级节点是叶级节点。在一个聚集索引中，节点。在一个聚集索引中，某个表的数据页是叶级，在叶级之上的索引页是非叶级。页是叶级，在叶级之上的索引页是非叶级。在聚集索引中，页的顺序是有序的。在聚集索引中，页的顺序是有序的。2010年11月24日第11页

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聚集索引的结构示意图object_id根节点上一页下一页索引行索引页

index_id = 1

root_page

中间级键值+行定位符上一页下一页索引行索引页上一页下一页索引行上一页下一页索引行

叶节点上一页下一页上一页下一页数据行上一页下一页数据行上一页下一页上一页下一页数据行

……数据页

数据行

……

数据行

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非聚集索引非聚集索引与聚集索引具有相同的B树结构，非聚集索引与聚集索引具有相同的树结构，但树结构在非聚集索引中，是，在非聚集索引中，基础表的数据行不是按照非聚集键的顺序排序和存储，非聚集键的顺序排序和存储，且非聚集索引的叶级是由索引页而不是由数据页组成。级是由索引页而不是由数据页组成。非聚集索引既可以定义在表或视图的聚集索引上，非聚集索引既可以定义在表或视图的聚集索引上，也可以定义在表或视图的堆上。非聚集索引中的也可以定义在表或视图的堆上。每一个索引行都是由非聚集键值和行定位符组成，每一个索引行都是由非聚集键值和行定位符组成，该行定位符指向聚集索引或堆中包含该键值的数据行。据行。2010年11月24日第13页

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非聚集索引的结构示意图object_id根节点上一页下一页索引行非索引页聚集叶节点键值+行定位符上一页下一页索引行索引页上一页下一页索引行上一页下一页索引行索引

index_id > 1

root_page

……

数据行

……

数据行

……

集索引

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其他类型的索引除了聚集索引和非聚集索引之外，除了聚集索引和非聚集索引之外， Microsoft SQL Server 2008系统还提供了系统还提供了一些其他类型的索引或索引表现形式，

一些其他类型的索引或索引表现形式，这些内容包括唯一性索引、包含性列索引、些内容包括唯一性索引、包含性列索引、索引视图、全文索引和XML索引。索引。索引视图、全文索引和索引

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访问数据的方式一般地，访问数据库中数据时，一般地，访问数据库中数据时，可以采用两种方法：表扫描和索引查找。两种方法：表扫描和索引查找。

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表扫描表扫描是指系统将指针放在该表的表头数据所在的数据页上，据所在的数据页上，然后按照数据页的排列顺序，列顺序，一页一页地从前向后扫描该表数据所占有的全部数据页，据所占有的全部数据页，直至扫描完表中的全部记录。在扫描时，的全部记录。在扫描时，如果找到符合查询条件的记录，询条件的记录，那么就将这条记录挑选出最后，来。最后，将全部挑选出来符合查询语句条件的记录显示出来。条件的记录显示出来。2010年11月24日第17页

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索引查找索引是一种树状结构，索引是一种树状结构，其中存储了关键字和指向包含关键字所在记录的数据页的指针。当使用索引查找时，字所在记录的数据页的指针。当使用索引查找时，系统沿着索引的树状结构，根据索引中关键字和指针，着索引的树状结构，根据索引中关键字和指针，找到符合查询条件的记录。查询条件的记录。最后将全部查找到的符合查询语句条件的记录显示出来。当系统沿着索引值查找时，的记录显示出来。当系统沿着索引值查找时，使用搜索值与索引值进行比较判断。这种比较判断一直进行下去，与索引值进行比较判断。这种比较判断一直进行下去，直到满足下面两个条件为止。到满足下面两个条件为止。 (1) 搜索值不大于或等于索引值。搜索值不大于或等于索引值。 (2) 搜索值大于或等于索引页上的最后一个值。搜索值大于或等于索引页上的最后一个值。

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8.3 创建索引系统中，在Microsoft SQL Server 2008系统中，既系统中可以直接创建索引，也可以间接创建索引。可以直接创建索引，也可以间接创建索引。当直接创建索引时，可以使用CREATE 当直接创建索引时，可以使用CREATE INDEX语句，也可以使用图形工具。语句，语句也可以使用图形工具。

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直接方法和间接方法创建索引的方式可以分为直接方法和间接方法。方法。直接创建索引的方法就是使用命令和工具直接创建索引。和工具直接创建索引。间接创建索引就是通过创建其他对象而附加创建了索引，通过创建其他对象而附加创建了索引

,例如在表中定义主键约束或唯一性约束时，如在表中定义主键约束或唯一性约束时，同时也创建了索引。虽然，同时也创建了索引。虽然，这两种方法都可以创建索引，但是，可以创建索引，但是，它们创建索引的具体内容是有区别的。体内容是有区别的。2010年11月24日第20页

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CREATE INDEX语句语句使用CREATE INDEX语句或使用创建索引使用语句或使用创建索引向导来创建索引，向导来创建索引，是最基本的索引创建方并且这种方法最具有柔性，式，并且这种方法最具有柔性，可以定制创建出符合自己需要的索引。创建出符合自己需要的索引。在使用这种方式创建索引时，可以使用许多选项，方式创建索引时，可以使用许多选项，例如指定数据页的充满度、进行排序、如指定数据页的充满度、进行排序、整理统计信息等优化索引。使用这种方法，统计信息等优化索引。使用这种方法，可以指定索引的类型、唯一性、以指定索引的类型、唯一性、包含性和复合性2010年11月24日第21页

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