Mongodb中使用B树索引的原因是什么

这篇文章给大家介绍mongoDB中使用B树索引的原因是什么，内容非常详细，感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴，希望对大家能有所帮助。

　　B树和B+树

　　开头，我们先回忆一下，B树和B+树的结构以及特点。

　　树内的每个节点都存储数据;

　　叶子节点之间无指针相邻。

　　注意一下B树的两个明显特点：

　　数据只出现在叶子节点;

　　所有叶子节点增加了一个链指针。

　　针对上面的B+树和B树的特点，我们做一个总结：

　　(1)B树的树内存储数据，因此查询单条数据的时候，B树的查询效率不固定，最好的情况是O(1)。我们可以认为在做单一数据查询的时候，使用B树平均性能更好。但是，由于B树中各节点之间没有指针相邻，因此B树不适合做一些数据遍历操作。

　　(2) B+树的数据只出现在叶子节点上，因此在查询单条数据的时候，查询速度非常稳定。因此，在做单一数据的查询上，其平均性能并不如B树。但是，B+树的叶子节点上有指针进行相连，因此在做数据遍历的时候，只需要对叶子节点进行遍历即可，这个特性使得B+树非常适合做范围查询。

　　因此，我们可以做一个推论:没准是Mysql中数据遍历操作比较多，所以用B+树作为索引结构。而MonGodb是做单一查询比较多，数据遍历操作比较少，所以用B树作为索引结构。

　　那么为什么mysql做数据遍历操作多?而Mongodb做数据遍历操作少呢?

　　因为Mysql是关系型数据库，而Mongodb是非关系型数据。

　　那为什么关系型数据库，做数据遍历操作多?

　　而非关系型数据库，做数据遍历操作少呢?

　　关系型VS非关系型

　　假设，我们此时有两个逻辑实体:学生(Student)和班级(Class)，这两个逻辑实体之间是一对多的关系。毕竟一个班级有多个学生，一个学生只能属于一个班级。

　　关系型数据库

　　我们在关系型数据库中，考虑的是用几张表来表示这二者之间的实体关系。常见的无外乎是，一对一关系，用一张表就行。一对多关系，用两张表。多对多关系，用三张表。

　　那我们，此时要查 cname 为 1班 的班级，有多少学生怎么办?

　　假设 cname 这列，我们建了索引!

　　执行SQL，如下所示!

　　SELECT *

　　FROM t_student t1, (

　　SELECT cid

　　FROM t_class

　　WHERE cname = '1班'

　　) t2

　　WHERE t1.cid = t2.cid

　　而这，就涉及到了数据遍历操作!

　　因为但凡做这种关联查询，你躲不开join操作的!既然涉及到了join操作，无外乎从一个表中取一个数据，去另一个表中逐行匹配，如果索引结构是B+树，叶子节点上是有指针的，能够极大的提高这种一行一行的匹配速度!

　　有的人或许会抬杠说，如果我先执行：

　　SELECT cid

　　FROM t_class

　　WHERE cname = '1班'

　　获得cid后，再去循环执行：

　　SELECT *

　　FROM t_student

　　WHERE cid = ...

　　就可以避开join操作呀?

　　对此，我想说。你确实避开了join操作，但是你数据遍历操作还是没避开。你还是需要在student的这张表的叶子节点上，一遍又一遍的遍历!

　　那在非关系型数据库中，我们如何查询 cname 为 1班 的班级，有多少学生?

　　非关系型数据库

　　执行两次查询去获得结果!一次去class集合查，获得id后再去student集合查。

　　确实，这么设计是可以的，我没说不行。只是不符合非关系型数据库的设计初衷。在MongoDB中，根本不推荐这么设计。虽然，Mongodb中有一个$lookup操作，可以做join查询。但是理想情况下，这个$lookup操作应该不会经常使用，如果你需要经常使用它，那么你就使用了错误的数据存储了(数据库)：如果你有相关联的数据，应该使用关系型数据库(SQL)。

　　假设 name 这列，我们建了索引!

　　我只需执行一次语句：

　　db.class.find( { name: '1班' } )

　　这样就能查询出自己想要的结果。

　　而这，就是一种单一数据查询!毕竟你不需要去逐行匹配，不涉及遍历操作,幸运的情况下，有可能一次io就能够得到你想要的结果。

　　因此，由于关系型数据库和非关系型数据的设计方式上的不同。导致在关系型数据中，遍历操作比较常见，因此采用B+树作为索引，比较合适。而在非关系型数据库中，单一查询比较常见，因此采用B树作为索引，比较合适。

　　目前面试套路有如下几种：

　　套路一

　　你简历写了mysql，没写mongodb!

　　面试官:"说说mysql索引结构?"

　　我:"巴拉巴拉"

　　面试官:"知道为什么用B+树，不用B树么?"

　　这个时候正常的面试者就蒙了，会把B树的缺点喷一通!于是乎下一问就是。

　　面试官:"其实一些非关系型数据库，如mongodb用的就是B树，你知道原因么?"

　　然后你就回去等通知了!

　　套路二

　　你简历写了mysql，也写了mongodb!

　　这种情况更完美!

　　面试官:"说说mysql索引结构?"

　　我:"巴拉巴拉"

　　面试官:"你简历写了Mongodb，有了解过他的索引结构么?"

　　我:"巴拉巴拉"

　　面试官:"为什么Mongodb索引用B树，而Mysql用B+树?"

　　然后你就回去等通知了!

　　套路三

　　你简历既没写mysql，没写mongodb!

　　面试官;"如果你来设计数据库，你会对他的索引用什么数据结构?"

　　我:"首先不考虑红黑树这类，巴拉巴拉…应该会用B树或者B+树。"

　　面试官;“如果我要设计一个像Mongodb那样的非关系型数据库，我要用什么数据结构当索引比较合适?”

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