本篇講解 Mysql 的主鍵問(wèn)題，從為什么的角度來(lái)了解 Mysql 主鍵相關(guān)的知識(shí)，并拓展到主鍵的生成方案問(wèn)題。再也不怕被問(wèn)到 Mysql 時(shí)只知道 CRUD 了。

一、為什么需要主鍵

數(shù)據(jù)記錄需具有唯一性(第一范式)

數(shù)據(jù)需要關(guān)聯(lián) join

數(shù)據(jù)庫(kù)底層索引用于檢索數(shù)據(jù)所需

以下廢話連篇，可以直接跳過(guò)到下一節(jié)。

“信息是用來(lái)消除隨機(jī)不定性的東西”（香農(nóng)）。人通過(guò)獲得、識(shí)別自然界和社會(huì)的不同信息來(lái)區(qū)別不同事物，得以認(rèn)識(shí)和改造世界。數(shù)據(jù)是反映客觀事物屬性的記錄，是信息的具體表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加工處理之后，就成為信息；而信息需要經(jīng)過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)才能存儲(chǔ)和傳輸。數(shù)據(jù)庫(kù)就是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)記錄的。既已如此，記錄便是具有確定性(相對(duì))的信息，其確定性即唯一性。我們得出第一條原因：

1.數(shù)據(jù)記錄需具有唯一性

世界是由客觀存在及其關(guān)系組成的。數(shù)據(jù)是數(shù)字化和模型化的存在關(guān)系。數(shù)據(jù)除了本身的描述價(jià)值外，其價(jià)值還在于其相互關(guān)聯(lián)性。為實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)需要有對(duì)外相互關(guān)聯(lián)的標(biāo)識(shí)。所以體現(xiàn)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，主鍵的第二作用，也是存在的第二因素即：

2.數(shù)據(jù)需要關(guān)聯(lián)

數(shù)據(jù)用于描述客觀實(shí)在的，本身沒(méi)有意義。只有在根據(jù)主觀需求組織之后，通過(guò)一定方式滿足人認(rèn)識(shí)事物的過(guò)程才具有了意義。所以數(shù)據(jù)需要被檢索，被組織。則主鍵第三個(gè)作用：

3.數(shù)據(jù)庫(kù)底層索引用于檢索數(shù)據(jù)所需

二、為什么主鍵不宜過(guò)長(zhǎng)

這個(gè)問(wèn)題的點(diǎn)在長(zhǎng)上。那短比長(zhǎng)有什么優(yōu)勢(shì)？（嘿嘿嘿，內(nèi)涵）—— 短不占空間。但這么點(diǎn)磁盤(pán)空間相對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)量來(lái)說(shuō)微不足道，而且我們一般不怎么用到主鍵列。那么原因應(yīng)該在快上，而且和原始數(shù)據(jù)關(guān)系不大。以此自然得出和索引相關(guān)，而且和索引讀取相關(guān)。那么為什么長(zhǎng)主鍵在索引中會(huì)影響性能？

上面是 Innodb 的索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。左邊是聚簇索引，通過(guò)主鍵定位數(shù)據(jù)記錄。右邊是二級(jí)索引，對(duì)列數(shù)據(jù)做索引，通過(guò)列數(shù)據(jù)查找數(shù)據(jù)主鍵。如果通過(guò)二級(jí)索引查詢數(shù)據(jù)，流程如圖上所示，先從二級(jí)索引樹(shù)上搜索到主鍵，然后在聚簇索引上通過(guò)主鍵搜索到數(shù)據(jù)行。其中二級(jí)索引的葉子節(jié)點(diǎn)是直接存儲(chǔ)的主鍵值，而不是主鍵指針。所以如果主鍵太長(zhǎng)，一個(gè)二級(jí)索引樹(shù)所能存儲(chǔ)的索引記錄就會(huì)變少，這樣在有限的索引緩沖中，需要讀取磁盤(pán)的次數(shù)就會(huì)變多，所以性能就會(huì)下降。

三、為什么建議使用自增 ID

InnoDB 使用聚簇索引，如上圖所示，數(shù)據(jù)記錄本身被存于主索引（一顆 B+Tree）的葉子節(jié)點(diǎn)上。這就要求同一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)內(nèi)（大小為一個(gè)內(nèi)存頁(yè)或磁盤(pán)頁(yè)）的各條數(shù)據(jù)記錄按主鍵順序存放，因此每當(dāng)有一條新的記錄插入時(shí)，MySQL 會(huì)根據(jù)其主鍵將其插入適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)和位置，如果頁(yè)面達(dá)到裝載因子（InnoDB 默認(rèn)為 15/16），則開(kāi)辟一個(gè)新的頁(yè)（節(jié)點(diǎn)）。

如果表使用自增主鍵，那么每次插入新的記錄，記錄就會(huì)順序添加到當(dāng)前索引節(jié)點(diǎn)的后續(xù)位置，當(dāng)一頁(yè)寫(xiě)滿，就會(huì)自動(dòng)開(kāi)辟一個(gè)新的頁(yè)。這樣就會(huì)形成一個(gè)緊湊的索引結(jié)構(gòu)，近似順序填滿。由于每次插入時(shí)也不需要移動(dòng)已有數(shù)據(jù)，因此效率很高，也不會(huì)增加很多開(kāi)銷在維護(hù)索引上，如下圖左側(cè)所示。否則由于每次插入主鍵的值近似于隨機(jī)，因此每次新記錄都要被插到現(xiàn)有索引頁(yè)的中間某個(gè)位置，MySQL 不得不為了將新記錄插到合適位置而移動(dòng)數(shù)據(jù)，如下圖右側(cè)所示，這樣就造成了一定的開(kāi)銷。由于此，Mysql 為維護(hù)索引可能需要頻繁的刷新緩沖，增加了方法磁盤(pán) IO 的次數(shù)，而且時(shí)常需要對(duì)索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組織。

四、業(yè)務(wù) Key VS 邏輯 Key

業(yè)務(wù) Key，即使用具有業(yè)務(wù)意義的 id 作為 Key，比如使用訂單流水號(hào)作為訂單表的主鍵 Key。邏輯 Key，即無(wú)關(guān)業(yè)務(wù)的 Key，按某種規(guī)則生成 Key，如自增 Key。

業(yè)務(wù) Key 的優(yōu)點(diǎn)

Key 具有業(yè)務(wù)意義，在查詢時(shí)可以直接作為搜索關(guān)鍵字使用

不需要額外的列和索引空間

可以減少一些 join 操作。

業(yè)務(wù) Key 的缺點(diǎn)

當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)生變化時(shí)，有時(shí)需要變更主鍵

涉及多列 Key 時(shí)比較難操作

業(yè)務(wù) Key 往往比較長(zhǎng)，所占空間更大，導(dǎo)致更大的磁盤(pán) IO

在 Key 確定前不能持久化數(shù)據(jù)，有時(shí)我們沒(méi)有在確定數(shù)據(jù) Key 時(shí)，就想先添加一條記錄，之后再更新業(yè)務(wù) Key

設(shè)計(jì)一個(gè)兼具易用和性能的 Key 生成方案比較難

邏輯 Key 的優(yōu)點(diǎn)

不會(huì)因?yàn)闃I(yè)務(wù)的變動(dòng)而需要修改 Key 邏輯

操作簡(jiǎn)單，且易于管理

邏輯 Key 往往更小，性能更優(yōu)

邏輯 Key 更容易保證唯一性

更易于優(yōu)化

邏輯 Key 缺點(diǎn)

查詢主鍵列和主鍵索引需要額外的磁盤(pán)空間

在插入數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)時(shí)需要額外的 IO