什麼是資料庫索引，是怎麼工作的？
我們通過一個簡單的例子來開始教程，解釋為什麼我們需要資料庫索引。假設我們有一個數據庫表 Employee， 這個表有三個欄位（列）分別是 Employee_Name、Employee_Age 和Employee_Address。假設表Employee 有上千行資料。
現在假設我們要從這個表中查找出所有名字是‘Jesus’的僱員資訊。我們決定使用下面的查詢語句：
SELECT * FROM Employee
WHERE Employee_Name = 'Jesus'如果表中沒有索引會發生什麼？
一旦我們執行這個查詢，在查詢名字為Jesus的僱員的過程中，究竟會發生什麼？資料庫不得不Employee表中的每一行並確定僱員的名字（Employee_Name）是否為 ‘Jesus’。由於我們想要得到每一個名字為Jesus的僱員資訊，在查詢到第一個符合條件的行後，不能停止查詢，因為可能還有其他符合條件的行。所以，必須一行一行的查詢直到最後一行-這就意味資料庫不得不檢查上千行資料才能找到所以名字為Jesus的僱員。這就是所謂的全表掃描
資料庫索引是怎樣提升效能的？
你可能會想為如此簡單的事情做全表掃描效率欠佳-資料庫是不是應該更聰明一點呢？這就像用人眼從頭到尾瀏覽整張表-很慢也不優雅。但是，你可以能根據文章標題已經猜到，這就是索引派上用場的時候。使用索引的全部意義就是通過減少一張表中需要查詢的記錄/行的數目來加快搜索的速度。
資料庫索引是怎樣提升效能的？
索引是儲存一張表中一個特定列的值的資料結構（最常見的是B-Tree）。索引是在表的列上建立。所以，要記住的關鍵點是索引包含一個表中列的值，並且這些值儲存在一個數據結構中。請記住記住這一點：索引是一種資料結構 。
什麼樣的資料結構可以作為索引？
B-Tree 是最常用的用於索引的資料結構。因為它們是時間複雜度低， 查詢、刪除、插入操作都可以可以在對數時間內完成。另外一個重要原因儲存在B-Tree中的資料是有序的。通常由資料庫管理系統（RDBMS）決定索引應該用哪些資料結構。但是，在某些情況下，你在建立索引時可以指定索引要使用的資料結構。
雜湊表索引是怎麼工作的？
雜湊表是另外一種你可能看到用作索引的資料結構-這些索引通常被稱為雜湊索引。使用雜湊索引的原因是，在尋找值時雜湊表效率極高。所以，如果使用雜湊索引，對於比較字串是否相等的查詢能夠極快的檢索出相應的值。例如之前我們討論過的這個查詢(SELECT * FROM Employee WHERE Employee_Name = ‘Jesus’) 就可以受益於建立在Employee_Name 列上的雜湊索引。雜湊索引的工作方式是將列的值通過hash演算法計算出hash值，將其作為索引的鍵值（key），和鍵值相對應實際的值（value）是指向該表中相應行的指標。因為雜湊表基本上可以看作是關聯陣列，一個典型的資料項就像“Jesus => 0x28939″，而0x28939是對記憶體中表中包含Jesus這一行的引用。在雜湊索引的中查詢一個像“Jesus”這樣的值，並得到對應行的在記憶體中的引用，明顯要比掃描全表獲得值為“Jesus”的行的方式快很多。
雜湊索引的缺點
雜湊表是無序的資料結構，對於很多型別的查詢語句雜湊索引都無能為力。舉例來說，假如你想要找出所有小於40歲的員工。你怎麼使用使用雜湊索引進行查詢？這不可行，因為雜湊表只適合查詢鍵值對-也就是說查詢相等的查詢（例：WHERE name = ‘Jesus’）。雜湊表的鍵值對映也暗示其鍵的儲存是無序的。這就是為什麼雜湊索引通常不是資料庫索引預設的資料結構-因為若將其作為索引的資料結構，並沒有B-Tree那麼靈活。
還有什麼其他型別的索引？
使用R-Tree作為索引的資料結構通常用來為空間問題提供幫助。例如，一個查詢要求“查詢出所有距離我兩公里之內的星巴克”，如果資料庫表使用R- Tree索引，這類查詢的效率將會提高。
另一種索引是點陣圖索引（bitmap index）， 這類索引適合放在包含布林值(true 和 false)的列上，但是這些值（表示true或false的值）的許多例項-基本上都是選擇性（selectivity）低的列。
索引是怎麼提升效能的？
因為索引基本上是用來儲存列值的資料結構，這使查詢這些列值更加快速。如果索引使用最常用的資料結構-B-Tree-那麼其中的資料是有序的。有序的列值可以極大的提升效能。下面解釋原因。
假設我們在 Employee_Name這一列上建立一個B-Tree索引。這意味著當我們用之前的SQL查詢姓名是‘Jesus’的僱員時，不需要再掃描全表。而是用索引查詢去查詢名字為‘Jesus’的僱員，因為索引已經按照按字母順序排序。索引已經排序意味著查詢一個名字會快很多，因為名字首字母為‘J’的員工都是排列在一起的。另外重要的一點是，索引同時儲存了表中相應行的指標以獲取其他列的資料。
資料庫索引裡究竟存的是什麼？
你現在已經知道資料庫索引是建立在表的某列上的，並且儲存了這一列的所有值。但是，需要理解的重點是資料庫索引並不儲存這個表中其他列（欄位）的值。舉例來說，如果我們在Employee_Name列建立索引，那麼列Employee_Age和Employee_Address上的值並不會儲存在這個索引當中。如果我們確實把其他所有欄位也儲存在個這個索引中，那就成了拷貝一整張表做為索引-這樣會佔用太大的空間而且會十分低效。
索引儲存了指向表中某一行的指標
如果我們在索引裡找到某一條記錄作為索引的列的值，如何才能找到這一條記錄的其它值呢？這是很簡單 - 資料庫索引同時儲存了指向表中的相應行的指標。指標是指一塊記憶體區域， 該記憶體區域記錄的是對硬碟上記錄的相應行的資料的引用。因此，索引中除了儲存列的值，還儲存著一個指向列值在行資料的引用。也就是說，索引中的Employee_Name這列的某個值（或者節點）可以描述為 (“Jesus”, 0x82829)， 0x82829 就是包含 “Jesus”那行資料在硬碟上的地址。如果沒有這個引用，你就只能訪問到一個單獨的值（“Jesus”），而這樣沒有意義，因為你不能獲取這一行記錄的employee的其他值-例如地址（address）和年齡（age）。
資料庫怎麼知道什麼時候使用索引？
當這個SQL （SELECT * FROM Employee WHERE Employee_Name = ‘Jesus’ ）執行時，資料庫會檢查在查詢的列上是否有索引。假設Employee_Name列上確實建立了索引，資料庫會接著檢查使用這個索引做查詢是否合理 - 因為有些場景下，使用索引比起全表掃描會更加低效。
你能強制資料庫使用索引嗎？
通常來說， 你不會告訴資料庫什麼時候使用索引 - 資料庫自己決定。然而，值得注意的是在大多數資料庫中（像Oracle 和 MySQL）， 你實際上可以制訂你想要使用的索引。
如何在使用SQL建立索引
之前的例子中，在Employee_Name列上建立索引的SQL如下：
CREATE INDEX name_index
ON Employee (Employee_Name)如何建立聯合索引
我們可以在僱員表上建立兩個列的聯合索引，SQL如下：
CREATE INDEX name_index
ON Employee (Employee_Name, Employee_Age)把資料庫索引類比成什麼比較好呢?
一個非常好的類比是把資料庫索引看作是書的索引。如果你有一本關於狗的書，你想要找關於‘黃金獵犬’的那部分。當你可以通過在書背的索引找到哪幾頁有關於‘黃金獵犬’資訊的時候，你為什麼要翻完整本書 - 這相當於資料庫中的全表掃描。同樣的，就像一本書的索引包含頁碼一樣，資料庫的索引包含了指標，指向你在SQL中想要查詢的值所在的行。
使用資料庫索引會有什麼代價？
那麼，使用資料庫索引有什麼缺點呢？其一，索引會佔用空間 - 你的表越大，索引佔用的空間越大。其二，效能損失（值更新操作），當你在表中新增、刪除或者更新行資料的時候， 在索引中也會有相同的操作。記住：建立在某列（或多列）索引需要儲存該列最新的資料。