【进阶之路】索引中一些易忽视的点

导言

大家好，我是南橘，从接触java到现在也有差不多两年时间了，两年时间，从一名连java有几种数据结构都不懂超级小白，到现在懂了一点点的进阶小白，学到了不少的东西。知识越分享越值钱，我这段时间总结（包括从别的大佬那边学习，引用）了一些平常学习和面试中的重点（自我认为），希望给大家带来一些帮助

这是这篇文章的思维导图，因为用的是免费版的软件，所以有不少水印，需要的可以问我要

从索引开始

为什么会选择从索引开始，大概是我最近建了不少的表吧，其中一个负责做配置表同时负责了两个业务**（有不少通用字段，而且表内容很少很少，或许最多就30行吧）**，因主键和索引纠结了一会 （其实根本不需要纠结），所以就决定先分享（复习）一下索引的内容。

1、覆盖索引

什么是覆盖索引？如果一个索引包含了满足SQL语句中字段与条件的数据，那么它就叫做覆盖索引。
覆盖索引只需要在一棵索引树上就能获取SQL所需的所有列数据，无需回表，速度更快。

既然提到了回表，那么我先讲一下什么叫回表。
说到了回表，又不得不提一下聚集索引和辅助索引
我得去大佬的文章找一下图片方便大家理解
（引用自大佬架构师之路的文章）

1、1回表

1. 第一步在辅助索引 B+树中检索 , 到达其叶子节点获取对应的主键
2. 第二步使用主键在主索引 B+树种再执行一次 B+树检索操作, 最终到达叶子节点即可获取整行数据。

我们能很清晰的看出来，左边的是聚集索引，右边的是辅助索引，上图告诉我们如果回表查询的话，会先在辅助索引中找到主键值，再去聚集索引中找到全部的信息。在InnoDB 中,表数据文件本身就是按 B+Tree 组织的一个索引结构,这棵树的叶点data 域保存了完整的数据记录。这个索引的 key 是数据表的主键,因此 InnoDB 表数据文件本身就是主索引（聚集索引）。
流程大概如下：

• 如果定义了主键，那么主键就是聚集索引
• 如果没有定义主键，那么第一个not NULL unique列是聚集索引
• 如果都没有，则InnoDb会创建一个隐藏row-id作为聚集索引

而辅助索引就是我们平常用到的非主键索引啦

1、2利用覆盖索引优化sql

我们通过覆盖索引，查询想要的数据字段都是索引键值的一部分，直接存放在索引的子叶层级，不需要通过辅助索引来一次回表查询，效率很高。
覆盖索引不仅仅只包含你写在WHERE条件内的字段，而且还包含所有SELECT 需要的字段，以及在GROUP BY 或ORDER BY 子句内的字段。

那么我可以怎么通过覆盖索引来优化我们的sql呢？
1、全表查询SQL优化、可以把需要查询的列加入索引

select count（name） from user;
比如这个很常见的查询数量的sql，我们就可以把user加入索引，这样就可以免去回表查询
ALERT TABLE user ADD index index_name(name);

2、列表查询回表优化

select id,name,sex from user where name='fawaikuangtuzhangsan'

ALERT TABLE user ADD index index_name_sex(name,sex);

将单列索引(name)升级为联合索引(name, sex)，即可避免回表。

3、其他的都差不多，都是通过将所有查询的列加入覆盖索引以达成防止回表的目的，当然，这个东西需要看情况用，不然长长的索引列也会带来长长的麻烦，比如我开头提到的表就完全不需要

覆盖索引可以完美的解决二级索引回表查询问题。但是前提是一定得注意查询时候索引的最左侧匹配原则

2、最左匹配原则

什么是最左匹配原则？
最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上。如果是联合索引，那么key也由多个列组成，同时，索引只能用于查找key是否存在（相等），遇到范围查询 (>、<、between、like左匹配)等就不能进一步匹配了，后续退化为线性查找。

比如我建立了联合索引abc

ALTER  TABLE  `ryc` ADD INDEX index_a_b_c(`a`,`b`,`c`);

select * from ryc where a = '1' and b = '2' and c = '3' 
select * from ryc where b = '2' and a = '1' and c = '3' 
select * from ryc where c = '3' and b = '2' and a = '1' 
select * from ryc where a = '3' and b = '2' 
select * from ryc where a = '3' 

这些情况搜索都不影响查询结果，因为它们都是从最左边开始，同时因为Mysql中有查询优化器，会自动优化查询顺序 ，当然我们最好可以按顺序写，最少看起来都舒服一些

select * from ryc where b = '3' and c = '2' 
select * from ryc where b = '3' 

而这些没情况有从最左边开始，最后查询没有用到索引，用的是全表扫描

select * from ryc where a = '3' and c = '2' 

如果是这种情况呢，就只命中了a的索引，c还是得老老实实的去扫描

如果遇到了><之类的范围查询，在范围查询之前，如果满足最左匹配原则，那么就可以按索引走，在范围查询之后的就不管了
如：

select * from ryc where a = '3' and b = '2'  and c<7

这种情况就满足了最左匹配原则的查询

select * from ryc where a > 3 and b = '2'  and c<7

这种情况就只有a能够查索引了，bc都需要全表扫描了

如果是order by排序的情况，那么又有一些不同

select * from ryc order by b,c,a limit 10;

大家觉得这种情况能不能用到索引？

很遗憾，没有，不过这个 filesort 并不是说通过磁盘文件进行排序，而只是告诉我们进行了一个排序操作而已，当然，using filesort不一定引起mysql的性能问题。但是如果查询次数非常多，那么每次在mysql中进行排序，还是会有影响的。

 select * from ryc order by a limit 10;
 select * from ryc order by a,b limit 10;
 select * from ryc where a =1 order by b,c limit 10;

这些情况是可以用到覆盖索引的，因为他实现了最左匹配原则，至于为什么，请大家思考一下

B+树

其实，B+树非常好理解，我去大佬哪边拿（读书人的事情）一张图片来康康（引用自https://baijiahao.baidu.com/s?id=1655665549235267594&wfr=spider&for=pc）

B+树最核心的特点：

• 只有叶子节点保存数据
• 多路非二叉
• 增加了相邻接点的指向指针
• B+树的非叶子节点的每一个关键字对应一个指针，而关键字则是子树的最大，或者最小值

通过这些特点，我们就能总结出B+树的优点

• B+树相比B树的存储效率更高。B+树其实是多级索引，这种结构与Redis中跳跃表是非常的相似（以后会讲），最下一层是所有关键码的全集，因此可以把此层形成顺序的双链链表，正因为在B+树里面非叶层节点不需要存储额外的指向磁盘的指针，所以相比之前的B树，B+树存储效率更高。
• B+树的高度更小，也就是说B+树的检索效率更高
• B+树支持范围检索，因为最下方是链表，和分页查询简直是天作之和
• 插入和删除更为方便，其实流程和B树类似，但B+树里面，关键码的个数和子节点的个数是对等的，所以从记忆角度来说，B+树更方便记忆使用，而B树则需要时刻注意节点数和关键码的对应关系。

当然，相比于B树，其实B+树还是有一些缺点的，比如只有叶子节点才存放数据，所以不会出现那种灵机一动，这也就意味着查找B+树，就必须到叶子节点才能返回结果。

4、InnoDB 索引实现

刚刚我们已经讲了一下B+树，在InnoDB 中,表数据文件本身就是按 B+树组织的一个索引结构,这棵树的叶点data 域保存了完整的数据记录。这个索引的 key 是数据表的主键,因此 InnoDB 表数据文件本身就是主索引。

所以我们可以得出一个关键的信息：

InnoDB 要求表必须有主键，最好是一个自增的主键

因为 InnoDB 数据文件本身是一棵B+树,非单调的主键会造成在插入新记录时数据文件为了维持 B+Tree 的特性而频繁的分裂调整,十分低效,而使用自增字段作为主键则是一个很好的选择。如果表使用自增主键,那么每次插入新的记录,记录就会顺序添加到当前索引节点的后续位置,当一页写满,就会自动开辟一个新的页。
InnoDB 的辅助索引 data 域存储相应记录主键的值而不是地址。换句话说,InnoDB 的所有辅助索引都引用主键作为 data 域。
聚集索引这种实现方式使得按主键的搜索十分高效,但是辅助索引搜索需要检索两遍索引:首先检索辅助索引获得主键,然后用主键到主索引中检索获得记录。（回表）

emmmm，这篇文章慢慢的写完了，在写文章的过程中，有些记忆模糊的地方也再次去查了一些资料，也引用了不少大佬令人眼前一亮的地方，如果各位有兴趣的话，可以加我微信，我会把我总结的一些思维导图分享出来，毕竟，知识越分享越有价值。