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。

二 B树索引

2.1 B树索引结构图说明

Oracle索引梳理系列(二)- Oracle索引种类及B树索引

  • 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。

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