索引的優(yōu)點和缺點

為什么要創(chuàng)建索引呢？這是因為，創(chuàng)建索引可以大大提高系統(tǒng)的性能。第一，通過創(chuàng)建唯一性索引，可以保證數(shù)據(jù)庫表中每一行數(shù)據(jù)的唯一性。第二，可以大大加快數(shù)據(jù)的檢索速度，這也是創(chuàng)建索引的最主要的原因。第三，可以加速表和表之間的連接，特別是在實現(xiàn)數(shù)據(jù)的參考完整性方面特別有意義。第四，在使用分組和排序子句進行數(shù)據(jù)檢索時，同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間。第五，通過使用索引，可以在查詢的過程中，使用優(yōu)化隱藏器，提高系統(tǒng)的性能。

也許會有人要問：增加索引有如此多的優(yōu)點，為什么不對表中的每一個列創(chuàng)建一個索引呢？這種想法固然有其合理性，然而也有其片面性。雖然，索引有許多優(yōu)點，但是，為表中的每一個列都增加索引，是非常不明智的。這是因為，增加索引也有許多不利的一個方面。第一，創(chuàng)建索引和維護索引要耗費時間，這種時間隨著數(shù)據(jù)量的增加而增加。第二，索引需要占物理空間，除了數(shù)據(jù)表占數(shù)據(jù)空間之外，每一個索引還要占一定的物理空間，如果要建立聚簇索引，那么需要的空間就會更大。第三，當對表中的數(shù)據(jù)進行增加、刪除和修改的時候，索引也要動態(tài)的維護，這樣就降低了數(shù)據(jù)的維護速度。

索引是建立在數(shù)據(jù)庫表中的某些列的上面。因此，在創(chuàng)建索引的時候，應該仔細考慮在哪些列上可以創(chuàng)建索引，在哪些列上不能創(chuàng)建索引。一般來說，應該在這些列上創(chuàng)建索引，例如：在經(jīng)常需要搜索的列上，可以加快搜索的速度；在作為主鍵的列上，強制該列的唯一性和組織表中數(shù)據(jù)的排列結(jié)構(gòu)；在經(jīng)常用在連接的列上，這些列主要是一些外鍵，可以加快連接的速度；在經(jīng)常需要根據(jù)范圍進行搜索的列上創(chuàng)建索引，因為索引已經(jīng)排序，其指定的范圍是連續(xù)的；在經(jīng)常需要排序的列上創(chuàng)建索引，因為索引已經(jīng)排序，這樣查詢可以利用索引的排序，加快排序查詢時間；在經(jīng)常使用在WHERE子句中的列上面創(chuàng)建索引，加快條件的判斷速度。

同樣，對于有些列不應該創(chuàng)建索引。一般來說，不應該創(chuàng)建索引的的這些列具有下列特點：第一，對于那些在查詢中很少使用或者參考的列不應該創(chuàng)建索引。這是因為，既然這些列很少使用到，因此有索引或者無索引，并不能提高查詢速度。相反，由于增加了索引，反而降低了系統(tǒng)的維護速度和增大了空間需求。第二，對于那些只有很少數(shù)據(jù)值的列也不應該增加索引。這是因為，由于這些列的取值很少，例如人事表的性別列，在查詢的結(jié)果中，結(jié)果集的數(shù)據(jù)行占了表中數(shù)據(jù)行的很大比例，即需要在表中搜索的數(shù)據(jù)行的比例很大。增加索引，并不能明顯加快檢索速度。第三，對于那些定義為text, image和bit數(shù)據(jù)類型的列不應該增加索引。這是因為，這些列的數(shù)據(jù)量要么相當大，要么取值很少。第四，當修改性能遠遠大于檢索性能時，不應該創(chuàng)建索引。這是因為，修改性能和檢索性能是互相矛盾的。當增加索引時，會提高檢索性能，但是會降低修改性能。當減少索引時，會提高修改性能，降低檢索性能。因此，當修改性能遠遠大于檢索性能時，不應該創(chuàng)建索引。

創(chuàng)建索引的方法和索引的特征

創(chuàng)建索引的方法

創(chuàng)建索引有多種方法，這些方法包括直接創(chuàng)建索引的方法和間接創(chuàng)建索引的方法。直接創(chuàng)建索引，例如使用CREATE INDEX語句或者使用創(chuàng)建索引向?qū)?，間接創(chuàng)建索引，例如在表中定義主鍵約束或者唯一性鍵約束時，同時也創(chuàng)建了索引。雖然，這兩種方法都可以創(chuàng)建索引，但是，它們創(chuàng)建索引的具體內(nèi)容是有區(qū)別的。

使用CREATE INDEX語句或者使用創(chuàng)建索引向?qū)韯?chuàng)建索引，這是最基本的索引創(chuàng)建方式，并且這種方法最具有柔性，可以定制創(chuàng)建出符合自己需要的索引。在使用這種方式創(chuàng)建索引時，可以使用許多選項，例如指定數(shù)據(jù)頁的充滿度、進行排序、整理統(tǒng)計信息等，這樣可以優(yōu)化索引。使用這種方法，可以指定索引的類型、唯一性和復合性，也就是說，既可以創(chuàng)建聚簇索引，也可以創(chuàng)建非聚簇索引，既可以在一個列上創(chuàng)建索引，也可以在兩個或者兩個以上的列上創(chuàng)建索引。

通過定義主鍵約束或者唯一性鍵約束，也可以間接創(chuàng)建索引。主鍵約束是一種保持數(shù)據(jù)完整性的邏輯，它限制表中的記錄有相同的主鍵記錄。在創(chuàng)建主鍵約束時，系統(tǒng)自動創(chuàng)建了一個唯一性的聚簇索引。雖然，在邏輯上，主鍵約束是一種重要的結(jié)構(gòu)，但是，在物理結(jié)構(gòu)上，與主鍵約束相對應的結(jié)構(gòu)是唯一性的聚簇索引。換句話說，在物理實現(xiàn)上，不存在主鍵約束，而只存在唯一性的聚簇索引。同樣，在創(chuàng)建唯一性鍵約束時，也同時創(chuàng)建了索引，這種索引則是唯一性的非聚簇索引。因此，當使用約束創(chuàng)建索引時，索引的類型和特征基本上都已經(jīng)確定了，由用戶定制的余地比較小。

當在表上定義主鍵或者唯一性鍵約束時，如果表中已經(jīng)有了使用CREATE INDEX語句創(chuàng)建的標準索引時，那么主鍵約束或者唯一性鍵約束創(chuàng)建的索引覆蓋以前創(chuàng)建的標準索引。也就是說，主鍵約束或者唯一性鍵約束創(chuàng)建的索引的優(yōu)先級高于使用CREATE INDEX語句創(chuàng)建的索引。

索引的特征

    索引有兩個特征，即唯一性索引和復合索引。

唯一性索引保證在索引列中的全部數(shù)據(jù)是唯一的，不會包含冗余數(shù)據(jù)。如果表中已經(jīng)有一個主鍵約束或者唯一性鍵約束，那么當創(chuàng)建表或者修改表時，SQL Server自動創(chuàng)建一個唯一性索引。然而，如果必須保證唯一性，那么應該創(chuàng)建主鍵約束或者唯一性鍵約束，而不是創(chuàng)建一個唯一性索引。當創(chuàng)建唯一性索引時，應該認真考慮這些規(guī)則：當在表中創(chuàng)建主鍵約束或者唯一性鍵約束時，SQL Server自動創(chuàng)建一個唯一性索引；如果表中已經(jīng)包含有數(shù)據(jù)，那么當創(chuàng)建索引時，SQL Server檢查表中已有數(shù)據(jù)的冗余性；每當使用插入語句插入數(shù)據(jù)或者使用修改語句修改數(shù)據(jù)時，SQL Server檢查數(shù)據(jù)的冗余性：如果有冗余值，那么SQL Server取消該語句的執(zhí)行，并且返回一個錯誤消息；確保表中的每一行數(shù)據(jù)都有一個唯一值，這樣可以確保每一個實體都可以唯一確認；只能在可以保證實體完整性的列上創(chuàng)建唯一性索引，例如，不能在人事表中的姓名列上創(chuàng)建唯一性索引，因為人們可以有相同的姓名。

復合索引就是一個索引創(chuàng)建在兩個列或者多個列上。在搜索時，當兩個或者多個列作為一個關(guān)鍵值時，最好在這些列上創(chuàng)建復合索引。當創(chuàng)建復合索引時，應該考慮這些規(guī)則：最多可以把16個列合并成一個單獨的復合索引，構(gòu)成復合索引的列的總長度不能超過900字節(jié)，也就是說復合列的長度不能太長；在復合索引中，所有的列必須來自同一個表中，不能跨表建立復合列；在復合索引中，列的排列順序是非常重要的，因此要認真排列列的順序，原則上，應該首先定義最唯一的列，例如在（COL1，COL2）上的索引與在（COL2，COL1）上的索引是不相同的，因為兩個索引的列的順序不同；為了使查詢優(yōu)化器使用復合索引，查詢語句中的WHERE子句必須參考復合索引中第一個列；當表中有多個關(guān)鍵列時，復合索引是非常有用的；使用復合索引可以提高查詢性能，減少在一個表中所創(chuàng)建的索引數(shù)量。

索引的類型

根據(jù)索引的順序與數(shù)據(jù)表的物理順序是否相同，可以把索引分成兩種類型。一種是數(shù)據(jù)表的物理順序與索引順序相同的聚簇索引，另一種是數(shù)據(jù)表的物理順序與索引順序不相同的非聚簇索引。

聚簇索引的體系結(jié)構(gòu)

索引的結(jié)構(gòu)類似于樹狀結(jié)構(gòu)，樹的頂部稱為葉級，樹的其它部分稱為非葉級，樹的根部在非葉級中。同樣，在聚簇索引中，聚簇索引的葉級和非葉級構(gòu)成了一個樹狀結(jié)構(gòu)，索引的最低級是葉級。在聚簇索引中，表中的數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)頁是葉級，在葉級之上的索引頁是非葉級，索引數(shù)據(jù)所在的索引頁是非葉級。在聚簇索引中，數(shù)據(jù)值的順序總是按照升序排列。

應該在表中經(jīng)常搜索的列或者按照順序訪問的列上創(chuàng)建聚簇索引。當創(chuàng)建聚簇索引時，應該考慮這些因素：每一個表只能有一個聚簇索引，因為表中數(shù)據(jù)的物理順序只能有一個；表中行的物理順序和索引中行的物理順序是相同的，在創(chuàng)建任何非聚簇索引之前創(chuàng)建聚簇索引，這是因為聚簇索引改變了表中行的物理順序，數(shù)據(jù)行按照一定的順序排列，并且自動維護這個順序；關(guān)鍵值的唯一性要么使用UNIQUE關(guān)鍵字明確維護，要么由一個內(nèi)部的唯一標識符明確維護，這些唯一性標識符是系統(tǒng)自己使用的，用戶不能訪問；聚簇索引的平均大小大約是數(shù)據(jù)表的百分之五，但是，實際的聚簇索引的大小常常根據(jù)索引列的大小變化而變化；在索引的創(chuàng)建過程中，SQL Server臨時使用當前數(shù)據(jù)庫的磁盤空間，當創(chuàng)建聚簇索引時，需要1.2倍的表空間的大小，因此，一定要保證有足夠的空間來創(chuàng)建聚簇索引。

當系統(tǒng)訪問表中的數(shù)據(jù)時，首先確定在相應的列上是否存在有索引和該索引是否對要檢索的數(shù)據(jù)有意義。如果索引存在并且該索引非常有意義，那么系統(tǒng)使用該索引訪問表中的記錄。系統(tǒng)從索引開始瀏覽到數(shù)據(jù)，索引瀏覽則從樹狀索引的根部開始。從根部開始，搜索值與每一個關(guān)鍵值相比較，確定搜索值是否大于或者等于關(guān)鍵值。這一步重復進行，直到碰上一個比搜索值大的關(guān)鍵值，或者該搜索值大于或者等于索引頁上所有的關(guān)鍵值為止。

非聚簇索引的體系結(jié)構(gòu)

非聚簇索引的結(jié)構(gòu)也是樹狀結(jié)構(gòu)，與聚簇索引的結(jié)構(gòu)非常類似，但是也有明顯的不同。

在非聚簇索引中，葉級僅包含關(guān)鍵值，而沒有包含數(shù)據(jù)行。非聚簇索引表示行的邏輯順序。    非聚簇索引有兩種體系結(jié)構(gòu)：一種體系結(jié)構(gòu)是在沒有聚簇索引的表上創(chuàng)建非聚簇索引，另一種體系結(jié)構(gòu)是在有聚簇索引的表上創(chuàng)建非聚簇索引。

如果一個數(shù)據(jù)表中沒有聚簇索引，那么這個數(shù)據(jù)表也稱為數(shù)據(jù)堆。當非聚簇索引在數(shù)據(jù)堆的頂部創(chuàng)建時，系統(tǒng)使用索引頁中的行標識符指向數(shù)據(jù)頁中的記錄。行標識符存儲了數(shù)據(jù)所在位置的信息。數(shù)據(jù)堆是通過使用索引分配圖（IAM）頁來維護的。IAM頁包含了數(shù)據(jù)堆所在簇的存儲信息。在系統(tǒng)表sysindexes中，有一個指針指向了與數(shù)據(jù)堆相關(guān)的第一個IAM頁。系統(tǒng)使用IAM頁在數(shù)據(jù)堆中瀏覽和尋找可以插入新的記錄行的空間。這些數(shù)據(jù)頁和在這些數(shù)據(jù)頁中的記錄沒有任何的順序并且也沒有鏈接在一起。在這些數(shù)據(jù)頁之間的唯一的連接是IAM中記錄的順序。當在數(shù)據(jù)堆上創(chuàng)建了非聚簇索引時，葉級中包含了指向數(shù)據(jù)頁的行標識符。行標識符指定記錄行的邏輯順序，由文件ID、頁號和行ID組成。這些行的標識符維持唯一性。非聚簇索引的葉級頁的順序不同于表中數(shù)據(jù)的物理順序。這些關(guān)鍵值在葉級中以升序維持。

當非聚簇索引創(chuàng)建在有聚簇索引的表上的時候，系統(tǒng)使用索引頁中的指向聚簇索引的聚簇鍵。聚簇鍵存儲了數(shù)據(jù)的位置信息。如果某一個表有聚簇索引，那么非聚簇索引的葉級包含了映射到聚簇鍵的聚簇鍵值，而不是映射到物理的行標識符。當系統(tǒng)訪問有非聚簇索引的表中數(shù)據(jù)時，并且這種非聚簇索引創(chuàng)建在聚簇索引上，那么它首先從非聚簇索引來找到指向聚簇索引的指針，然后通過使用聚簇索引來找到數(shù)據(jù)。

    當需要以多種方式檢索數(shù)據(jù)時，非聚簇索引是非常有用的。當創(chuàng)建非聚簇索引時，要考慮這些情況：在缺省情況下，所創(chuàng)建的索引是非聚簇索引；在每一個表上面，可以創(chuàng)建不多于249個非聚簇索引，而聚簇索引最多只能有一個。

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