mysql-“索引”和“内存结构

🧩 一、索引核心知识（以 MySQL 为主）

1. 为什么需要索引？

• 索引就像书的目录，用来加快查询速度。
• 没有索引，查询数据需要全表扫描，效率低。

2. MySQL 常见索引结构

✅ 主结构：B+Tree

• 默认索引结构（如 InnoDB 的主键索引、二级索引）
• 特点：
  • 所有数据只存在叶子节点
  • 每个节点存放多个键，磁盘读取次数少
  • 适合范围查询、排序、分页

❌ B-Tree vs B+Tree 区别

✅ Hash 索引（MyISAM / 特殊场景）

• 基于哈希表，只能用于等值查询（=），不支持范围、排序。
• 不常用，因为不适配大多数业务查询。

3. 索引的分类

4. 回表 & 覆盖索引

• 回表：二级索引查到主键，再去主键索引找整行数据（多一次 IO）。
• 覆盖索引：查询字段都在索引里，不需要回表，效率更高。

5. 索引失效常见场景

• 使用 LIKE '%xxx' 模式，无法走 B+Tree 索引
• 使用函数处理字段，如 DATE(create_time) 会导致失效
• 字段类型不一致（int vs string）也会失效
• 联合索引未按最左前缀原则使用

🧠 二、内存结构核心知识（操作系统 & 程序运行原理）

内存结构理解有助于你掌握：

• 程序为什么崩（如栈溢出）
• 内存泄漏、缓存机制、数据库内存优化

1. 程序内存结构（以 C 程序为例）

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| 栈区（Stack）     | → 局部变量、函数调用栈帧（自动分配）
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| 堆区（Heap）      | → 动态内存 malloc/new（手动释放）
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| BSS段             | → 未初始化的全局变量
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| 数据段（Data）    | → 初始化的全局/静态变量
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| 代码段（Text）    | → 程序代码
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2. 虚拟内存与物理内存映射

• 每个进程拥有自己的虚拟地址空间（如 4GB）
• 操作系统负责将虚拟地址通过页表映射到物理地址
• 利用分页机制 + 缺页中断 + 页面置换算法实现多进程高效内存共享

3. 内存分页与缓存（CPU 缓存）

• TLB（Translation Lookaside Buffer）：缓存页表项，加速虚拟地址转物理地址
• CPU Cache（L1/L2/L3）：缓存在 CPU 芯片上的数据块，加速热点数据访问
• 缓存命中率直接影响程序性能

4. Java 内存结构（如果你写 Java）

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| 程序计数器         | 当前线程执行位置
| 虚拟机栈           | 每个线程独立，存储栈帧
| 本地方法栈         | native 方法相关栈帧
| 堆（Heap）         | 对象实例所在区域，GC管理
| 方法区（元空间）   | 类元信息、常量池
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🚀 三、实际开发中的应用场景

📚 推荐补强资源

• 📖 索引深入：
  • 《高性能MySQL》
  • B站搜索 “MySQL 索引机制”
• 📖 内存原理：
  • 《深入理解计算机系统（CSAPP）》
  • 《操作系统真象还原》《现代操作系统》