五、如何有效使用 MySQL 的索引

由上一篇可以了解到,索引分为主键索引(聚簇索引)和 非主键索引(二级索引),那么如何有效地利用这些索引呢?

先考虑这么一个表结构:

mysql> create table T (
ID int primary key,
k int NOT NULL DEFAULT 0, 
s varchar(16) NOT NULL DEFAULT '',
index k(k))
engine=InnoDB;

insert into T values(100,1, 'aa'),(200,2,'bb'),(300,3,'cc'),(500,5,'ee'),(600,6,'ff'),(700,7,'gg');

可以看到,表 T 中,ID为主键索引,k为二级索引。

然后考虑这么一个查询语句:

select * from T where k=5;

那么这条SQL语句的查询流程就是:
1、在 k 索引树上找到 k=5 对应的 ID
2、然后再到 ID 索引树上找到整行记录

这个回到主键索引树上搜索的过程,就叫做回表。
但是要注意,并不是所有根据二级索引查询的语句,都有这个回表过程。此处回表,是因为 k 索引树对应的记录没有存需要查询的记录(select *)

覆盖索引

如果查询的语句变成:

select ID from T where k=5;

那么就避免了这个回表的过程,因为 ID 的值已经在 k 索引树上了。 也就是说,在这个查询中,索引k 已经覆盖了查询的需求,称之为覆盖索引。

由于覆盖索引可以减少树的搜索次数,显著提升查询性能,所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段

接下来考虑这么一个场景,有一张市民表,定义如下:


CREATE TABLE `tuser` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `id_card` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `ismale` tinyint(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `id_card` (`id_card`),
  KEY `name_age` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB

然后讨论这么一个问题:已经在身份证(id_card)上建立了索引的情况下,是否有必要建立一个 (身份证号,姓名)的联合索引?
如果,现在有这么个高频请求,要根据市民的身份证号查询姓名,那么这个查询就是有意义的。 因为这个高频请求用到了覆盖索引。
但是,这种覆盖索引也是有代价的,只根据 身份证号 建立的索引,肯定比 (身份证号,姓名)建立的索引,占用的空间要小。

最左前缀原则

B+树的索引结构,满足最左前缀原则。

这里用 (name, age) 这个联合索引做分析:


image.png

可以看到,索引项是按照索引定义里面出现的字段顺序排序的。
当搜索语句的 where 条件,能从左到右的满足联合索引的顺序时,就可以利用到这个联合索引。
比如,(name, age) 这个联合索引,就能满足:
name="abc" and age=10 的查询
name="abc" 的查询
但是,单独的 age=10 的查询是不满足这个联合索引的搜索条件的。

另外,最左前缀原则也满足字符串匹配。字符串的大小也在 B+ 树的比较大小范围内。

了解了什么是最左前缀原则,现在来探讨一个问题:
在建立联合索引的时候,如何安排索引内的字段顺序?

这里的评估标准是,索引的复用能力。 因为支持最左前缀原则,当已经有了 (a,b) 这个联合索引,就不需要单独为 a 建立索引了。 所以,第一原则是,如果通过调整顺序,可以少维护一个索引,那么这个顺序往往就是需要有限考虑的

那么,如果对于字段 a 和字段 b ,既有联合查询,又有基于a、b各自的查询呢?

那么需要考虑的原则就是空间了。 如果 a 是字符串,b是个int 型。那么在 a 上建立的索引树肯定会大于 b 的。 那么就考虑建立 (a,b) 和 b 两棵索引树,这样就避免了单独为 a 建立索引树而占用更大空间的情况。

索引下推

在 MySQL5.6 后,引入了索引下推优化,可以在索引遍历过程中,对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表次数。

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