Oracle索引梳理系列（二）- Oracle索引种类及B树索引

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Oracle索引种类

一 Oracle索引类型概述

oracle索引的种类主要有以下几种：

1. B树索引：oracle默认的索引类型，内部采用二叉树结构，根据rowid实现访问行的快速定位。
2. 反向索引：反转B树索引的索引列的键值字节，尤其是索引列值递增且批量插入数据时，使索引分布均匀。
3. 位图索引：通过使用位图，标识被索引的列值，进而管理与数据行的对应关系。主要用于OLAP的系统。
4. 表簇索引：使用表簇索引必须要使用表簇（cluster）。
5. 函数索引：通过函数将数据列计算的返回值作为索引键值建立的索引结构。

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二 B树索引

2.1 B树索引结构图说明

• 该结构图源自于网络，从图中不难看出，B树索引结构主要由三部分组成：根节点、分支节点、叶子节点。
• 对于oracle而言，索引的层级号采用倒序的方式，既对于层级数为N的索引，根节点的层级号为N，其下一层的分支节点为N-1，类推。
• 需要注意的是，oracle会自动为表的主键列创建索引。
• 需要注意的是，oracle不会对包含NULL值的索引列进行索引；但对于组合索引，其中包含NULL值的，这一行会索引。
• 需要注意的是，索引发生的I/O次数与索引树的层数成正比，因此有些情况下，采用“反向索引”（后面介绍），可以有效降低层数，今儿优化索引性能。

2.2 B树索引说明 - 分支节点（包含根节点）

• 对于分支节点块而言，其内部的索引条目采用顺序排列，默认为升序，创建时也可制定为降序。
• 对于分支节点块的索引条目而言，主要两个字段：
  • 该分支节点块下面索引块的最小键值。
  • 链接的索引块地址，该地址指向下面一个索引块。
• 对于分支节点块的索引条目数量，其大小由数据块大小以及键值长度决定。

2.3 B树索引说明 - 叶子节点

• 对于叶子节点块而言，其内部的索引条目同样采用顺序排列，默认为升序，创建时可制定为降序

对于叶子节点块的索引条目而言，同样主要包含两个字段：

• 索引的键值。对于单一列索引，其键值为一个列值；对于组合列索引，其键值为多个列值的组合。
• 键值的rowid信息。该rowid信息记录表中的相应数据的物理地址。
• 对于叶子节点块间的关系，采用双向链表，包含了指向上一个叶子节点以及下一个叶子节点的指针，方便一定范围内索引。

2.4 B树索引的实际运用情况

• 检索的数据列是索引指定列时，只需访问索引块即可完成数据的访问

• --查看表中的索引信息
  Yumiko@sunny >select index_name,table_name,column_name from  user_ind_columns where table_name = 'EMP';
  
  INDEX_NAME           TABLE_NAME           COLUMN_NAME
  
  -------------------- -------------------- --------------------
  
  PK_EMP               EMP                  EMPNO

  --查看索引的类型，normal说明为正常B树索引

  Yumiko@sunny >select INDEX_NAME,TABLE_NAME,index_TYPE from user_indexes where index_name ='PK_EMP';

  INDEX_NAME    TABLE_NAME    INDEX_TYPE
  ----------------------------------------------------
  PK_EMP        EMP           NORMAL

  
  --打开会话追踪
  
  Yumiko@sunny >set autotrace traceonly
  
  --查看执行结果
  
  Yumiko@sunny >select empno from emp where empno=7900;
  
  Execution Plan
  
  ----------------------------------------------------------
  
  Plan hash value: 56244932
  
  ----------------------------------------------------------------------------
  
  | Id  | Operation         | Name   | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
  
  ----------------------------------------------------------------------------
  
  |   0 | SELECT STATEMENT  |        |     1 |     4 |     0   (0)| 00:00:01 |
  
  |*  1 |  INDEX UNIQUE SCAN| PK_EMP |     1 |     4 |     0   (0)| 00:00:01 |
  
  ----------------------------------------------------------------------------
  
  Predicate Information (identified by operation id):
  
  ---------------------------------------------------
  
     1 - access("EMPNO"=7900)
  
  Statistics
  
  ----------------------------------------------------------
  
            1  recursive calls
  
            0  db block gets
  
            1  consistent gets
  
            0  physical reads
  
            0  redo size
  
          523  bytes sent via SQL*Net to client
  
          523  bytes received via SQL*Net from client
  
            2  SQL*Net roundtrips to/from client
  
            0  sorts (memory)
  
            0  sorts (disk)
  
            1  rows processed

  通过上面的执行计划可以看到，检索数据仅仅扫描索引块便返回数据，并未进一步通过rowid进行表的扫描（TABLE ACCESS BY INDEX ROWID）

• 检索的数据列中，含有未涵盖的索引指定列的时候，将会访问索引块以及数据块进行数据的检索

• Yumiko@sunny >select index_name,table_name,column_name from  user_ind_columns where table_name = 'EMP';
  
  INDEX_NAME           TABLE_NAME           COLUMN_NAME
  
  -------------------- -------------------- --------------------
  
  PK_EMP               EMP                  EMPNO
  
  

  Yumiko@sunny >select INDEX_NAME,TABLE_NAME,index_TYPE from user_indexes where index_name ='PK_EMP';

  INDEX_NAME    TABLE_NAME    INDEX_TYPE
  ----------------------------------------------------
  PK_EMP        EMP           NORMAL

  
  Yumiko@sunny >set autotrace traceonly
  
  
  Yumiko@sunny >select * from emp where empno=7900;
  
  Execution Plan
  
  ----------------------------------------------------------
  
  Plan hash value: 2949544139
  
  --------------------------------------------------------------------------------------
  
  | Id  | Operation                   | Name   | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
  
  --------------------------------------------------------------------------------------
  
  |   0 | SELECT STATEMENT            |        |     1 |    38 |     1   (0)| 00:00:01 |
  
  |   1 |  TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| EMP    |     1 |    38 |     1   (0)| 00:00:01 |
  
  |*  2 |   INDEX UNIQUE SCAN         | PK_EMP |     1 |       |     0   (0)| 00:00:01 |
  
  --------------------------------------------------------------------------------------
  
  Predicate Information (identified by operation id):
  
  ---------------------------------------------------
  
     2 - access("EMPNO"=7900)
  
  Statistics
  
  ----------------------------------------------------------
  
            0  recursive calls
  
            0  db block gets
  
            2  consistent gets
  
            0  physical reads
  
            0  redo size
  
          889  bytes sent via SQL*Net to client
  
          512  bytes received via SQL*Net from client
  
            1  SQL*Net roundtrips to/from client
  
            0  sorts (memory)
  
            0  sorts (disk)
  
            1  rows processed

  通过上面的执行计划可以看到，检索数据在扫描索引块后，进一步通过rowid进行表数据的扫描（TABLE ACCESS BY INDEX ROWID）

• 检索数据时，当直接访问表数据的成本（访问数据块）优于使用索引访问表数据的成本（访问索引块+数据块）时，将不使用索引扫描。如全表扫描。

• Yumiko@sunny >select index_name,table_name,column_name from  user_ind_columns where table_name = 'EMP';
  
  INDEX_NAME           TABLE_NAME           COLUMN_NAME
  
  -------------------- -------------------- --------------------
  
  PK_EMP               EMP                  EMPNO

  Yumiko@sunny >select INDEX_NAME,TABLE_NAME,index_TYPE from user_indexes where index_name ='PK_EMP';

  INDEX_NAME    TABLE_NAME    INDEX_TYPE
  ----------------------------------------------------
  PK_EMP        EMP           NORMAL

  
  Yumiko@sunny >set autotrace traceonly
  
  Yumiko@sunny >select * from emp;
  
  14 rows selected.
  
  Execution Plan
  
  ----------------------------------------------------------
  
  Plan hash value: 3956160932
  
  --------------------------------------------------------------------------
  
  | Id  | Operation         | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
  
  --------------------------------------------------------------------------
  
  |   0 | SELECT STATEMENT  |      |    14 |   532 |     3   (0)| 00:00:01 |
  
  |   1 |  TABLE ACCESS FULL| EMP  |    14 |   532 |     3   (0)| 00:00:01 |
  
  --------------------------------------------------------------------------
  
  Statistics
  
  ----------------------------------------------------------
  
            1  recursive calls
  
            0  db block gets
  
            8  consistent gets
  
            0  physical reads
  
            0  redo size
  
         1630  bytes sent via SQL*Net to client
  
          523  bytes received via SQL*Net from client
  
            2  SQL*Net roundtrips to/from client
  
            0  sorts (memory)
  
            0  sorts (disk)
  
           14  rows processed

  通过上面的执行计划可以看到，当检索全表时，并未进行索引扫描，而是采用全表扫描的方式（TABLE ACCESS FULL），访问数据块，进而取得结果。