MySQL索引底层基于InnoDB存储引擎的B+树实现，主键索引为聚簇索引，数据按主键物理存储，二级索引仅存索引列与主键值，查询需回表。B+树所有数据位于叶子节点，非叶子节点仅作导航，叶子间通过双向链表连接，支持高效范围扫描。树高通常2~4层，确保少量磁盘I/O完成查找。数据以16KB页为单位存储，页内记录有序并支持二分查找，页间双向链接便于遍历。插入删除可能引发页分裂或合并，自增主键可减少碎片。联合索引遵循最左前缀原则，避免对索引列进行函数操作或类型转换，否则导致索引失效。范围查询后，后续列无法使用索引。通过EXPLAIN分析执行计划，确认索引命中情况，结合覆盖索引可避免回表，提升查询效率。
MySQL索引的底层实现主要依赖于存储引擎，而最常见的存储引擎InnoDB采用的是B+树作为其索引的核心数据结构。理解索引的底层机制，有助于优化查询性能、合理设计表结构和索引策略。
1. B+树索引的基本结构
InnoDB中的主键索引（聚簇索引）和二级索引都基于B+树实现。B+树是一种多路平衡搜索树，具备以下特点：
- 所有数据都存储在叶子节点，非叶子节点仅用于导航，不保存实际数据行。
- 叶子节点通过双向链表连接，便于范围查询（如 BETWEEN、ORDER BY）高效遍历。
- 树高度通常为2~4层，即使数据量巨大，也能在几次磁盘I/O内完成查找。
以主键索引为例，叶子节点中直接存放完整的行数据；而二级索引则只存储索引列值和对应的主键值，查找时需回表（即根据主键再去主键索引中查完整数据）。
2. 聚簇索引 vs 二级索引
InnoDB默认将主键作为聚簇索引，这意味着表数据按主键顺序物理存储。如果没有显式定义主键，InnoDB会自动选择一个唯一非空索引，若也没有，则隐式创建一个6字节的ROWID作为主键。
- 聚簇索引优势：主键查询极快，范围扫描效率高，数据与索引紧密耦合。
- 二级索引结构：包含索引列 + 主键值。当使用二级索引查询非索引字段时，需要“回表”操作，可能带来额外开销。
因此，尽量避免在二级索引上进行大量SELECT * 查询，可通过覆盖索引（索引包含所有查询字段）避免回表。
3. 索引的物理存储与页结构
InnoDB将数据按页（默认16KB）为单位存储在磁盘上。每个B+树节点对应一个数据页，页内包含多个索引记录，并通过槽（slot）和页目录（page directory）实现快速定位。
- 页内记录有序排列，支持二分查找快速定位目标行。
- 页之间通过双向链表连接，保证范围扫描时可前后移动。
- 插入新记录可能导致页分裂，删除可能触发页合并，这些操作会影响性能，但B+树能保持整体平衡。
频繁的随机插入会导致页分裂增多，建议使用自增主键减少碎片，提升写入性能。
4. 索引生效的关键原则
即使建立了索引，若SQL写法不当，也可能导致索引失效。常见注意事项包括：
- 最左前缀匹配：联合索引 (a, b, c) 中，WHERE 条件必须从 a 开始才能有效利用索引。
- 避免对索引列做函数操作，如 WHERE YEAR(create_time) = 2024，应改为范围比较。
- 类型转换可能导致索引失效，比如字符串字段传入数字值，可能引发隐式转换。
- 范围查询后缀列无法使用索引，例如 WHERE a = 1 AND b > 10 AND c = 2，c 无法走索引。
使用 EXPLAIN 分析执行计划，确认是否命中预期索引，是调优的重要手段。
基本上就这些。MySQL索引的高效源于B+树的稳定查询性能和合理的磁盘组织方式。掌握其底层逻辑，才能写出真正高效的SQL。
