oracle-btree和bitmap索引
在關係資料庫中，索引是一種與表有關的資料庫結構，它可以使對應於表的SQL語句執行得更快。索引的作用相當於圖書的目錄，可以根據目錄中的頁碼快速找到所需的內容。
對於資料庫來說，索引是一個必選項，但對於現在的各種大型資料庫來說，索引可以大大提高資料庫的效能，以至於它變成了資料庫不可缺少的一部分。
索引分類：
邏輯分類
single column or concatenated 對一列或多列建所引
unique or nonunique 唯一的和非唯一的所引，也就是對某一列或幾列的鍵值（key）是否是唯一的。
Function-based 基於某些函式索引，當執行某些函式時需要對其進行計算，可以將某些函式的計算結果事先儲存並加以索引，提高效率。
Doman 索引資料庫以外的資料，使用相對較少
物理分類
B-Tree ：normal or reverse key B-Tree索引也是我們傳統上常見所理解的索引，它又可以分為正常所引和倒序索引。
Bitmap ： 點陣圖所引，後面會細講
B-Tree 索引
B-Tree index 也是我們傳統上常見所理解的索引。B-tree （balance tree）即平衡樹，左右兩個分支相對平衡。
B-Tree index
Root為根節點，branch 為分支節點，leaf 到最下面一層稱為葉子節點。每個節點表示一層，當查詢某一資料時先讀根節點，再讀支節點，最後找到葉子節點。葉子節點會存放index entry （索引入口），每個索引入口對應一條記錄。
Index entry 的組成部分：
Indexentry entry header 存放一些控制資訊。
Key column length 某一key的長度
Key column value 某一個key 的值
ROWID 指標，具體指向於某一個數據
建立索引：
使用者登入： SQL> conn as1/as1 Connected. 建立表： SQL> create table dex (id int,sex char(1),name char(10)); Table created. 向表中插入1000條資料 SQL> begin 2 for i in 1..1000 3 loop 4 insert into dex values(i,'M','chongshi'); 5 end loop; 6 commit; 7 end; 8 / PL/SQL procedure successfully completed. 查看錶記錄 SQL> select * from dex; ID SE NAME ---------- -- -------------------- ... . ..... 991 M chongshi 992 M chongshi 993 M chongshi 994 M chongshi 995 M chongshi 996 M chongshi 997 M chongshi 998 M chongshi 999 M chongshi 1000 M chongshi 1000 rows selected. 建立索引： SQL> create index dex_idx1 on dex(id); Index created. 注：對錶的第一列（id）建立索引。 檢視建立的表與索引 SQL> select object_name,object_type from user_objects; OBJECT_NAME OBJECT_TYPE -------------------------------------------------------------------------------- DEX TABLE DEX_IDX1 INDEX
索引分離於表，作為一個單獨的個體存在，除了可以根據單個欄位建立索引，也可以根據多列建立索引。Oracle要求建立索引最多不可超過32列。
SQL> create index dex_index2 on dex(sex,name);
Index created.
SQL> select object_name,object_type from user_objects;
OBJECT_NAME OBJECT_TYPE
--------------------------------------------------------------------------------
DEX TABLE
DEX_IDX1 INDEX
DEX_INDEX2 INDEX這裡需要理解：
編寫一本書，只有章節頁面定好之後再設定目錄；資料庫索引也是一樣，只有先插入好資料，再建立索引。那麼我們後續對資料庫的內容進行插入、刪除，索引也需要隨之變化。但索引的修改是由oracle自動完成的。
上面這張圖能更加清晰的描述索引的結構。
跟節點記錄0至50條資料的位置，分支節點進行拆分記錄0至10.......42至50，葉子節點記錄每第資料的長度和值，並由指標指向具體的資料。
最後一層的葉子節是雙向連結，它們是被有序的連結起來，這樣才能快速鎖定一個數據範圍。
如：
SQL> select * from dex where id>23 and id<32;
ID SE NAME
---------- -- --------------------
24 M chongshi
25 M chongshi
26 M chongshi
27 M chongshi
28 M chongshi
29 M chongshi
30 M chongshi
31 M chongshi
8 rows selected.如上面查詢的列子，通過索引的方式先找到第23條資料，再找到第32條資料，這樣就能快速的鎖定一個查詢的範圍，如果每條資料都要從根節點開始查詢的話，那麼效率就會非常低下。
點陣圖索引
點陣圖索引主要針對大量相同值的列而建立。拿全國居民登入一第表來說，假設有四個欄位：姓名、性別、年齡、和身份證號，年齡和性別兩個欄位會產生許多相同的值，性別只有男女兩種值，年齡，1到120（假設最大年齡120歲）個值。那麼不管一張表有幾億條記錄，但根據性別欄位來區分的話，只有兩種取值（男、女）。那麼點陣圖索引就是根據欄位的這個特性所建立的一種索引。
Bitmap Index
從上圖，我們可以看出，一個葉子節點（用不同顏色標識）代表一個key , start rowid 和 end rowid規定這種型別的檢索範圍，一個葉子節點標記一個唯一的bitmap值。因為一個數值型別對應一個節點，當時行查詢時，點陣圖索引通過不同點陣圖取值直接的位運算（與或），來獲取到結果集合向量（計算出的結果）。
舉例講解：
假設存在資料表T，有兩個資料列A和B，取值如下，我們看到A和B列中存在相同的資料。
對兩個資料列A、B分別建立點陣圖索引：idx_t_bita和idx_t_bitb。兩個索引對應的儲存邏輯結構如下：
Idx_t_bita索引結構，對應的是葉子節點：
Idx_t_bitb索引結構，對應的是葉子節點：
對查詢“select * from t where b=1 and (a=’L’ or a=’M’)”
分析：點陣圖索引使用方面，和B*索引有很大的不同。B*索引的使用，通常是從根節點開始，經過不斷的分支節點比較到最近的符合條件葉子節點。通過葉子節點上的不斷Scan操作，“掃描”出結果集合rowid。
而點陣圖索引的工作方式截然不同。通過不同點陣圖取值直接的位運算（與或），來獲取到結果集合向量（計算出的結果）。
針對例項SQL，可以拆分成如下的操作：
1、a=’L’ or a=’M’
a=L：向量：1010
a=M：向量：0001
or操作的結果，就是兩個向量的或操作：結果為1011。
2、結合b=1的向量
中間結果向量：1011
B=1：向量：1001
and操作的結果，1001。翻譯過來就是第一和第四行是查詢結果。
3、獲取到結果rowid
目前知道了起始rowid和終止rowid，以及第一行和第四行為操作結果。可以通過試算的方法獲取到結果集合rowid。
點陣圖索引的特點：
1.Bitmap索引的儲存空間節省
2.Bitmap索引建立的速度快
3.Bitmap索引允許鍵值為空
4.Bitmap索引對錶記錄的高效訪問
建立點陣圖索引：
查看錶記錄
SQL> select * from dex;
...................
ID SEX NAME
---------- -- --------------------
991 M chongshi
992 M chongshi
993 G chongshi
994 G chongshi
995 G chongshi
996 M chongshi
997 G chongshi
998 G chongshi
999 G chongshi
1000 M chongshi
1000 rows selected.
對於上面表來說sex（性別）只有兩種值，最適合用來建立點陣圖所引
建立索引：
SQL> create bitmap index my_bit_idx on dex(sex);
Index created.
檢視建立的所引
SQL> select object_name,object_type from user_objects;
OBJECT_NAME OBJECT_TYPE
--------------------------------------------------------------------------------
MY_BIT_IDX INDEX建立索引的一些規則
1、權衡索引個數與DML之間關係，DML也就是插入、刪除資料操作。
這裡需要權衡一個問題，建立索引的目的是為了提高查詢效率的，但建立的索引過多，會影響插入、刪除資料的速度，因為我們修改的表資料，索引也要跟著修改。這裡需要權衡我們的操作是查詢多還是修改多。
2、把索引與對應的表放在不同的表空間。
當讀取一個表時表與索引是同時進行的。如果表與索引和在一個表空間裡就會產生資源競爭，放在兩個表這空就可並行執行。
3、最好使用一樣大小是塊。
Oracle預設五塊，讀一次I/O，如果你定義6個塊或10個塊都需要讀取兩次I/O。最好是5的整數倍更能提高效率。
4、如果一個表很大，建立索引的時間很長，因為建立索引也會產生大量的redo資訊，所以在建立索引時可以設定不產生或少產生redo資訊。只要表資料存在，索引失敗了大不了再建，所以可以不需要產生redo資訊。
5、建索引的時候應該根據具體的業務SQL來建立，特別是where條件，還有where條件的順序，儘量將過濾大範圍的放在後面，因為SQL執行是從後往前的。（小李飛菜刀）
索引常見操作
改變索引：
SQL> alter index employees_last _name_idx storage(next 400K maxextents 100);
索引建立後，感覺不合理，也可以對其引數進行修改。詳情檢視相關文件
調整索引的空間：
新增加空間
SQL> alter index orders_region_id_idx allocate extent (size 200K datafile '/disk6/index01.dbf');
釋放空間
SQL> alter index oraers_id_idx deallocate unused;索引在使用的過程中可能會出現空間不足或空間浪費的情況，這個時候需要新增或釋放空間。上面兩條命令完成新增與釋放操作。關於空間的新增oracle可以自動幫助，如果瞭解資料庫的情況下手動增加可以提高效能。
重新建立索引：
所引是由oracle自動完成，當我們對資料庫頻繁的操作時，索引也會跟著進行修改，當我們在資料庫中刪除一條記錄時，對應的索引中並沒有把相應的索引只是做一個刪除標記，但它依然佔據著空間。除非一個塊中所有的標記全被刪除的時，整個塊的空間才會被釋放。這樣時間久了，索引的效能就會下降。這個時候可以重新建立一個乾淨的索引來提高效率。
SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index02;
通過上面的命令就可以重現建立一個索引，oracle重建立索引的過程：
1、鎖表，鎖表之後其他人就不能對錶做任何操作。
2、建立新的（乾淨的）臨時索引。
3、把老的索引刪除掉
4、把新的索引重新命名為老索引的名字
5、對錶進行解鎖。
移動所引：
其實，我們移動索引到其它表空間也同樣使用上面的命令，在指定表空間時指定不同的表空間。新的索引建立在別位置，把老的幹掉，就相當於移動了。
SQL> alter index orders_region_id_idx rebuild tablespace index03;
線上重新建立索引：
上面介紹，在建立索引的時候，表是被鎖定，不能被使用。對於一個大表，重新建立索引所需要的時間較長，為了滿足使用者對錶操作的需求，就產生的這種線上重新建立索引。
SQL> alter index orders_id_idx rebuild online;
建立過程：
1、鎖住表
2、建立立臨時的和空的索引和IOT表用來存在on-going DML。普通表存放的鍵值，IOT所引表直接存放的表中資料；on-gong DML也就是使用者所做的一些增刪改的操作。
3、對錶進行解鎖
4、從老的索引建立一個新的索引。
5、IOT表裡存放的是on-going DML資訊，IOT表的內容與新建立的索引合併。
6、鎖住表
7、再次將IOT表的內容更新到新索引中，把老的索引幹掉。
8、把新的索引重新命名為老索引的名字
9、對錶進行解鎖
整合索引碎片：
如上圖，在很多索引中有剩餘的空間，可以通過一個命令把剩餘空間整合到一起。
SQL> alter index orders_id_idx coalesce;
刪除索引：
SQL> drop index hr.departments_name_idx;
分析索引
檢查所引的有效果，前面介紹，索引用的時間久了會產生大量的碎片、垃圾資訊與浪費的剩餘空間了。可以通過重新建立索引來提高所引的效能。
可以通過一條命令來完成分析索引，分析的結果會存放在在index_stats表中。
檢視存放分析資料的表：
SQL> select count(*) from index_stats;
COUNT(*)
----------
0
執行分析索引命令：
SQL> analyze index my_bit_idx validate structure;
Index analyzed.
再次檢視 index_stats 已經有了一條資料
SQL> select count(*) from index_stats;
COUNT(*)
----------
1
把資料查詢出來：
SQL> select height,name,lf_rows,lf_blks,del_lf_rows from index_stats;
HEIGHT NAME LF_ROWS LF_BLKS DEL_LF_ROWS
---------- ---------------------------------------------------------------------- ---------- -----------
2 MY_BIT_IDX 1000 3 100 分析資料分析：
（HEIGHT）這個所引高度是2 ，（NAME）索引名為MY_BIT_IDX ，（LF_ROWS）所引表有1000行資料，（LF_BLKS）佔用3個塊，（DEL_LF_ROWS）刪除100條記錄。
這裡也驗證了前面所說的一個問題，刪除的100條資料只是標記為刪除，因為總的資料條數依然為1000條，佔用3個塊，那麼每個塊大於333條記錄，只有刪除的資料大於333條記錄，這時一個塊被清空，總的資料條數才會減少。