高级java每日一道面试题-2025年01月23日-数据库篇-主键与索引有什么区别 ?
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面试官: 主键与索引有什么区别 ?
我回答:
一、主键（Primary Key）
1. 定义
- 主键是关系型数据库中的一条记录中的某个属性组（可以是一个字段或多个字段的组合），用于唯一标识一条记录。
2. 特性
- 唯一性：主键的值必须是唯一的，不允许有重复。
- 非空性：主键字段的值不允许为空（
NULL）。 - 约束性：主键是一种约束，用于保证数据的完整性和唯一性。
3. 作用
- 确保数据的唯一性和完整性：通过强制每行记录的唯一性，防止重复数据，维护表的数据质量。
- 作为表与表之间关系的参考点：主键通常用于建立表之间的外键关联，以实现一对多或多对多的关系，从而支持复杂的数据模型。
4. 性能影响
- 自动创建唯一索引：当定义主键时，数据库系统会自动为该列创建一个唯一索引，这有助于加快基于主键的查询速度。
- 插入/更新成本：由于主键强制唯一性检查，因此插入新记录或更新现有记录时可能会有额外的开销。
二、索引（Index）
1. 定义
- 索引是数据库中的一种数据结构，用于存储表中特定列的值，并对这些值进行排序，以加快数据的检索速度。
2. 特性
- 加速检索：索引通过缩小需要扫描的记录数目来加快搜索速度。
- 可选唯一性：索引列可以有重复值（除非创建的是唯一索引），但也可以创建唯一索引来保证列值的唯一性。
- 可选空值：索引列可以包含空值（
NULL），但具体是否允许取决于索引的类型和数据库的实现。
3. 作用
- 提高查询速度：通过索引，可以大大加快数据的检索速度，避免进行全表扫描。
- 优化排序和分组：索引还可以加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参考完整性方面特别有意义。此外，在使用分组（
GROUP BY）和排序（ORDER BY）子句进行数据检索时，索引同样可以显著减少查询中分组和排序的时间。
4. 性能影响
- 正向影响：
- 加快查询速度，特别是当查询条件中包含索引列时。
- 减少磁盘 I/O 和内存使用，因为不需要扫描整个表。
- 负向影响：
- 插入、更新和删除操作的成本增加，因为每次修改数据后都需要更新索引。
- 占用额外的存储空间，尤其是大型表和复杂索引结构。
三、主键与索引的区别
| 特性 | 主键（Primary Key） | 索引（Index） |
|---|---|---|
| 定义 | 用于唯一标识表中每一行记录 | 一种数据结构，用于加速查询和检索操作 |
| 数量限制 | 每个表只能有一个主键 | 可以创建多个不同类型的索引 |
| 唯一性 | 必须唯一 | 根据索引类型决定（唯一索引要求唯一） |
| 空值 | 不允许 NULL | 允许 NULL（除了唯一索引） |
| 默认行为 | 自动创建唯一索引 | 需要显式创建 |
| 主要用途 | 维护数据完整性，建立表间关系 | 提高查询性能，优化特定查询模式 |
| 性能影响 | 插入/更新时有额外开销 | 插入/更新/删除时有额外开销，查询时性能提升 |
四、总结
主键和索引虽然都与数据的唯一性和检索效率有关，但它们有不同的侧重点和应用场景：
- 主键主要用于保证数据的唯一性和完整性，并作为表间关联的基础。它具有唯一性和非空性的严格要求，并且默认会创建唯一索引。
- 索引则是为了提高查询速度而设计的数据结构，可以根据需求创建多种类型的索引，适用于不同的查询场景。索引可以显著改善读取性能，但也可能增加写入操作的开销。
理解这些差异不仅有助于更好地设计数据库模式，还能在面试中展示你对数据库优化和技术细节的深刻理解。通过合理运用主键和索引，可以在保证数据质量的同时，最大限度地发挥数据库的性能优势。
五、应用建议
- 选择合适的主键：根据业务逻辑选择最能唯一标识记录的字段作为主键，尽量使用自增整数或全局唯一标识符（如 UUID）。
- 谨慎创建索引：并非所有列都需要创建索引，应该基于实际查询模式和性能需求来创建索引，以避免不必要的性能损失。
- 定期评估索引的有效性：随着数据的增长和查询模式的变化，原有的索引可能不再适用，应定期审查和调整索引策略。
- 利用复合索引：对于涉及多个字段的查询，可以考虑创建复合索引，以进一步优化查询性能。
通过以上方法，可以有效地管理和优化数据库中的主键和索引，从而提高系统的整体性能和可靠性。