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数据库索引与优化：深入了解索引的种类、使用与优化

索引的种类

数据库索引是提高查询速度的重要手段之一，主要分为以下几种类型：

1. 主键索引（Primary Key Index）： 唯一标识表中的每一行数据，保证数据的唯一性。
2. 唯一索引（Unique Index）： 确保列中的所有值都是唯一的，但允许有空值。
3. 普通索引（Normal Index）： 最基本的索引类型，没有唯一性要求。
4. 全文索引（Full-Text Index）： 用于对文本字段进行全文本搜索。
5. 组合索引（Composite Index）： 多个列组合在一起创建的索引，可以提高特定查询的性能。

数据库使用索引的缺点

虽然索引可以提高查询速度，但其使用也存在一些缺点：

1. 空间占用： 索引需要额外的存储空间，随着数据量的增加，索引的空间开销也会增加。
2. 写操作性能下降： 当进行插入、更新和删除操作时，索引也需要维护，可能导致写操作性能下降。
3. 过多索引： 过多的索引可能导致查询优化器选择不合适的索引，影响查询性能。

创建索引的原则

创建索引时需要考虑以下原则：

1. 选择合适的列： 选择经常用于查询的列作为索引，避免过度索引。
2. 唯一性： 对于需要唯一性约束的列，使用唯一索引。
3. 组合索引： 根据查询需求创建组合索引，提高多条件查询的性能。
4. 定期维护： 定期检查索引的使用情况，删除不必要的索引，优化数据库性能。

索引什么时候会失效

索引可能失效的情况包括：

1. 不使用索引列： 当查询条件中不包含索引列时，索引失效。
2. 函数操作： 对索引列进行函数操作，如 WHERE UPPER(column) = 'VALUE'。
3. 类型不匹配： 当查询条件中的数据类型与索引列的数据类型不匹配时，索引失效。

LIKE何时走索引，何时不走索引

LIKE 查询的模式是关键，当模式以通配符开头时，索引无法利用。例如，LIKE '%value' 时索引失效，而LIKE 'value%' 可以使用索引。

ORDER BY是否走索引

在排序操作中，如果按照索引列进行排序，则可以利用索引提高排序性能；反之，如果按照非索引列进行排序，则可能导致不使用索引，影响性能。

聚集索引是什么？什么是回表？

聚集索引是指数据库表中数据的物理顺序与索引的顺序一致。聚集索引决定了表的物理存储顺序，通常与主键关联。

回表是指在使用非聚集索引进行查询时，数据库首先通过索引找到对应的主键值，然后再根据主键值去表中检索数据。回表操作会增加额外的IO开销，影响查询性能。

大表分页的优化方法

处理大表分页时，可以考虑以下优化方法：

1. 使用索引： 确保分页查询的列上有索引，以提高检索速度。
2. LIMIT优化： 使用LIMIT分页时，尽量避免跳页，使用上一页的最后一行数据作为下一页的起点。
3. 缓存查询结果： 对于相对静态的数据，可以考虑缓存查询结果，减轻数据库压力。

索引原理与B+树的选择

数据库索引通常采用B+树的数据结构。B+树具有平衡性，保证了查询的稳定性，且支持范围查询。由于B+树的节点具有顺序性，磁盘IO效率高，适合在磁盘上存储大量数据。此外，B+树的叶子节点形成有序链表，便于范围查询和范围扫描。

总的来说，索引的创建与优化是数据库性能提升的关键一环，合理的索引设计可以大幅度提高数据库的查询性能。