22. 什么是聚簇索引（Clustered Index）？MySQL中如何实现聚簇索引？

PangHu大约 4 分钟

聚簇索引（Clustered Index） 是一种数据库索引，其中表中的数据行的物理顺序与索引的顺序相同。换句话说，聚簇索引决定了数据在磁盘上的实际存储顺序。由于数据行与索引行存储在一起，因此每个表只能有一个聚簇索引。

聚簇索引的特点：

数据与索引存储在一起：聚簇索引将数据存储在索引叶节点中，数据和索引是紧密耦合的，这样可以提高查询性能，特别是范围查询。
物理排序：数据表的物理存储顺序与聚簇索引的顺序相同，因此对于按索引顺序查询的数据，读取速度更快。
只能有一个：由于表的数据行在磁盘上的顺序只能有一种，因此每个表只能有一个聚簇索引。

MySQL中的聚簇索引

在MySQL中，使用InnoDB存储引擎的表默认使用主键作为聚簇索引。如果表中没有显式定义主键，InnoDB会选择一个唯一非空索引作为聚簇索引；如果没有这样的索引，InnoDB会自动生成一个隐藏的聚簇索引。

1. 使用主键作为聚簇索引

InnoDB表默认使用主键作为聚簇索引。以下是一个创建带有聚簇索引的InnoDB表的示例：

CREATE TABLE employees (
    employee_id INT PRIMARY KEY,  -- 这个主键列将作为聚簇索引
    employee_name VARCHAR(100),
    department VARCHAR(50),
    salary DECIMAL(10, 2)
) ENGINE=InnoDB;

在这个例子中，employee_id 列是主键，并且由于InnoDB默认使用主键作为聚簇索引，这个表将基于 employee_id 列进行物理排序。

2. 没有主键时的聚簇索引

如果表中没有定义主键，InnoDB会尝试找到一个唯一非空索引来作为聚簇索引：

CREATE TABLE employees (
    employee_id INT,
    employee_name VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL,  -- 唯一非空索引将作为聚簇索引
    department VARCHAR(50),
    salary DECIMAL(10, 2)
) ENGINE=InnoDB;

在这个例子中，employee_name 列是唯一且非空的，因此它会被用作聚簇索引。

3. 自动生成的隐藏聚簇索引

如果表中没有定义主键，也没有合适的唯一非空索引，InnoDB将为每一行创建一个隐藏的6字节的行ID（Row ID），并将其作为聚簇索引：

CREATE TABLE employees (
    employee_id INT,
    employee_name VARCHAR(100),
    department VARCHAR(50),
    salary DECIMAL(10, 2)
) ENGINE=InnoDB;

在这种情况下，InnoDB将为每一行生成一个隐藏的内部ID，并将其用作聚簇索引。

聚簇索引的优缺点

优点

快速的数据访问：由于数据和索引存储在一起，对于按索引顺序进行的查询（如范围查询）速度更快。
更好的性能：聚簇索引对于经常访问特定范围数据的查询具有更高的性能，如查询某个时间段内的订单。

缺点

插入和更新开销：由于数据行的物理存储顺序必须保持与索引顺序一致，插入和更新操作可能需要额外的开销，尤其是在插入的数据不在末尾时，可能需要移动大量数据行。
表的大小限制：由于数据和索引存储在一起，表的大小可能会受到磁盘空间的限制。
只能有一个聚簇索引：每个表只能有一个聚簇索引，因此在设计表时需要仔细考虑哪个列最适合用作聚簇索引。

总结

聚簇索引 是一种将数据和索引存储在一起的索引类型，表中的数据行按照聚簇索引的顺序物理存储。
InnoDB引擎 在MySQL中默认使用主键作为聚簇索引，如果没有主键，则会尝试使用唯一非空索引；如果没有这样的索引，InnoDB将生成一个隐藏的行ID作为聚簇索引。
优缺点：聚簇索引加速了查询性能，特别是范围查询，但在插入和更新操作中可能增加开销。

通过合理设计和使用聚簇索引，可以显著提升MySQL数据库的查询性能。