MySQL学习-4|深入浅出索引（下）

前文回顾

环境： MySQL 5.7.24, for linux-glibc2.12 (x86_64)

索引是为了 提高数据查询 的效率，MySQL 中，索引是在存储引擎层¹实现的。

示例分析

假设，表T有一个主键ID，表中有字段k，并且在k上有索引。新增5条R1~R5记录，如下

-- CREATE
mysql> create table T(
       id int primary key, 
       k int not null, 
       name varchar(16),
       index k(k)) engine=InnoDB;
-- INSERT
mysql> insert T(`id`, `k`, `name`) values
(100,1,'nm1'),
(200,2,'nm2'),
(300,3,'nm3'),
(500,5,'nm5'),
(600,6,'nm6');

表T的主键ID和k索引的两棵树示例如下：

如果执行以下SQL语句，需要执行几次树的搜索操作，会扫描多少行？

mysql> select * from T where k between 3 and 5;

这条SQL查询语句的执行流程简化如下：

步骤	执行动作
1	在k索引树上查找k=3的记录，取得ID=300
2	回到ID索引树查到ID=300对应的记录R3
3	在k索引树取下一个值k=5的记录，取得ID=500
4	再回到ID索引树查到ID=500对应的记录R4
5	在k索引树取下一个值k=6的记录，不满足where条件，循环结束

以上的查询步骤中，读了k索引树的3条记录（步骤1、3、5），回表了2次（步骤2、4）。

回到主键索引树搜索的过程，成为回表。

索引设计

覆盖索引

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。

如果执行以下SQL语句select ID，因为只需查ID的值，而ID的值已经在k索引树上，因此可以直接提供查询结构，不需要回表。也就是说，索引k已经覆盖了查询需求，称之为覆盖索引。

mysql> select ID from T where k between 3 and 5;
-- select * from T where k between 3 and 5;

• 需要注意的是，在引擎内部使用覆盖索引在索引k上其实读了3个记录，R3~R5（对应的索引k上的记录项），但是对于 MySQL的Server 层¹来说，它就是找存储引擎拿到了2条记录，因此MySQL认为扫描行数是2。

最左前缀原则

B+树 这种索引结构，可以利用索引的最左前缀，来定位记录。

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

在实际业务中，如果为每一种查询都设计一个索引，索引就太多了；但如果查询在业务中出行的概率不高，但有这种业务，单独为一个不频繁的请求创建一个索引，有些浪费。这种情况可以利用索引的最左前缀规则。

为了直观说明这个概念，用name_age(name,age)这个联合索引来分析。

索引项是按照索引定义里出现的字段的顺序排序的。

当需求是查询所有姓氏是"张"的人，SQL语句条件是where name like '张%'，这时，能够用上name_age(name,age)这个索引，查找到第一个符合条件的记录是ID3，然后向后遍历，直到不满足条件为止。

• 可以看到，不只是索引的全部定义，只要满足最左前缀，就可以利用索引来加速检索。
• 最左前缀，可以是联合索引的最左N个字段，也可以是字符串索引的最左M个字符。

在建立联合索引的时候，如何安排索引内的字段顺序？评估的标准是，索引的复用能力。
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优先考虑采用的。

如果既有联合查询，又有基于name,age各自的查询呢？例如，查询条件里只有age的需求，是无法使用name_age(name,age)这个索引的。这时，需要同时维护两个索引因为name字段是比age字段大的，所以建议的2个索引是name_age(name,age)联合索引、age(age)的单字段索引。

这时候需要考虑的原则就是空间了。

索引下推

不符合最左前缀规则的，会怎么样呢？
仍以上述表中的name_age(name,age)这个联合索引为例，如果现在有个需求，需要检索出表中"姓氏为张，且年龄是10岁的所有男孩"。那么SQL语句可以这样写：

mysql> select * from tuser where name like '张%' and age=10 and ismale=1;

这个SQL语句，根据最左前缀规则，所以在搜索name_age索引树的时候，只能用"张"，找到第一个满足条件的记录ID3。当然，这也不错，总比全表扫描要好。
接下来，要判断其他条件是否满足。

MySQL 5.6之前，只能从ID3开始一个个回表，到主键索引上找出数据行，再对比字段值。
MySQL 5.6引入索引下推(index condition pushdown)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。

无索引下推的执行流程（每一个虚线箭头表示回表一次）

• InnoDB并不会去看name_age(name,age)索引里age的值，只是按顺序把name的第一个字是"张"的记录一条条取出来回表。因此，需要回表4次。

有索引下推的执行流程（每一个虚线箭头表示回表一次）

• InnoDB在name_age(name,age)索引内部就判断了age的值是否等于10，对于不等于10的记录，直接判断并跳过。只需要对等于10的ID4、ID5取出来回表。因此，需要回表2次。

总结

覆盖索引、前缀索引、索引下推的概念。在满足需求的情况下，尽量少的访问资源是数据库设计的重要原则之一。
在使用数据库时，尤其在设计表结构时，也要以减少资源消耗作为目标。

• 不论是删除主键，还是创建主键，都会将整个表重建。

-- 为什么表数据删掉一半，表文件大小不变?
alter table T engine=InnoDB;

参考资料

《高性能MySQL》
《MySQL实战45讲》 作者：丁奇

写在后面

之前学习了大神丁奇的《MySQL实战45讲》，目前在看《高性能高MySQL》，也想自己整理一下MySQL知识点，发现力不从心，也发现大神之所以是大神，那是因为真的牛。

推荐大家还是去学习丁奇的《MySQL实战45讲》，条理清晰，循序渐进，深入浅出，通俗易懂。而且每一讲后面都有高质量的留言评论， 从中能获益良多。感谢！

• 如有 错误之处 还请多多指正。希望能给您带来帮助。

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1. MySQL基础架构 ↩︎ ↩︎