关于Mysql组合索引、覆盖索引、优化器不使用索引等学习总结
前言
首先捋清一下各种索引关系
单列索引和组合索引
- 索引分为单列索引(主键索引,唯一索引,普通索引)和组合索引。
- 单列索引:一个索引只包含一个列,一个表可以有多个单列索引。
- 组合索引:一个组合索引包含两个或两个以上的列。
聚集索引和辅助索引
接着说，对于Mysql的InnoDB 存储引擎来说，在绝大多数情况下使用 B+ 树建立索引，这是关系型数据库中查找最为常用和有效的索引，但是 B+ 树索引并不能找到一个给定键对应的具体值，它只能找到数据行对应的页，数据库把整个页读入到内存中，并在内存中查找具体的数据行。
而数据库中的 B+ 树索引可以分为聚集索引（clustered index）和辅助索引（secondary index），它们之间的最大区别就是，聚集索引中存放着一条行记录的全部信息，而辅助索引中只包含索引列和一个用于查找对应行记录的『书签』，在 InnoDB 中这个书签就是当前记录的主键。一个表只有一个聚集索引，但是可以创建多个辅助索引来提升性能。
聚集索引具有非常明显的优势，因为数据的物理存储是通过主键来存储的，通过主键的数据查找是非常快速的；辅助索引在查找的时候一般需要经历两次查询，第一次通过辅助索引先找到对应的主键，接着通过聚集索引查找到对应的行记录，详细知识建议学习这篇文章『浅入浅出』MySQL 和 InnoDB。
对于InnoDB来说，默认创建的主键就是聚集索引，如果没有主键被定义，那么该表的第一个唯一非空索引被作为聚集索引，如果没有主键也没有合适的唯一索引，那么InnoDB内部会生成一个隐藏的主键作为聚集索引，这个隐藏的主键是一个6个字节的列，改列的值会随着数据的插入自增。
以上是两种不同的分类体系，比如聚集索引就是单列索引，如果是创建单列的辅助索引那么就是单列索引，如果创建多列索引，那么就是辅助索引，也可以叫做是组合索引。
组合索引
组合索引和单列索引相比是对多个列创建索引。组合索引本质上也是一颗B+树，只不过它的键值是大于等于2的，好比(a,b)的值有(1,2)、(2,4)、(2,1)、(1,3)、(2,3)，那么它也是按照顺序进行存放的：(1,2)、(1,3)、(2,1)、(2,3)、(2,4)，例如对于SELECT * FROM TABLE a=xxx AND b=xxx，这个明显是可以使用（a,b）这个组合索引，而且对于SELECT * FROM TABLE a=xxx ，但是对于SELECT * FROM TABLE b=xxx就不能使用(a,b)的组合索引了，因为可以看到，对于b本来说，2,3,1,3,4并不是排序的。这也就是组合索引的最左前缀问题，大哥不能死，中间不能断等等，可以详细学习一下这篇文章，我就不展开叙述了MySQL高级知识（七）——索引面试题分析。下面举个例子来说明情况：首先创建表接着创建单列索引和组合索引：
CREATE TABLE student (
id INT NOT NULL,
age INT, NAME VARCHAR ( 50 )
) ENGINE = INNODB;
insert into student VALUES (1,12,'xiaoming');
insert into student VALUES (3,13,'huahua');
insert into student VALUES (1,11,'jianjian');
insert into student VALUES (2,15,'huihui');
insert into student VALUES (1,10,'linlin');
alter table student add key(id);
alter table student add key(id,age);
show index from student;
可以看到查询的结果为我们分别创建了单列索引id和组合索引(id,age)接着我们查询一下，可以看到可以使用的possible_keys有id,id_2两种，但是优化器执行的是id，也就是单列索引，这是因为相对于组合索引来说，单列索引它的B+树的叶子结点只包含单个键值，所以理论上来说一个页可以存放的记录应该更多。
接着我们继续进行实验：
这次优化器选择了id_2，也就是组合索引，这是因为order by必须进行排序，而对于组合索引id_2来说在创建的时候已经进行过排序了，所以优化器选择了使用id_2组合索引，当然id的单列索引也是可以使用的，下面我们强制使用索引id，可以看到出现了Using temporary; Using filesort，这个说明MySQL进行了一次额外排序，这样性能会下降很多，而直接使用就组合索引id_2就不会出现这种情况了。
对于组合索引还是建议好好看这篇文章：MySQL高级知识（七）——索引面试题分析，实验的非常详细。
覆盖索引
InnoDB支持覆盖索引，意思就是能从辅助索引中就可以得到查询记录，而不需要查询聚集索引中的记录。使用覆盖索引的一个好处是辅助索引不包含整行记录信息，所以大小远远小于聚集索引，这样可以减少大量IO操作。覆盖索引的另外一个好处是对于一些统计问题而言，接着我们继续看例子：
可以看到，possible_keys为Null，但是实际执行的时候优化器却选择了辅助的单列索引id，而Extra的Using index就代表优化器进行了覆盖索引操作。
除此之外，对于(a,b)的联合索引，在通常情况下，只根据b进行查询的时候，一般情况下是不能使用组合索引的，这是就是在前文中说的那个带头大哥不能死。但是如果是统计操作，并且是索引覆盖的，那么优化器会进行优化。
可以看到，possible_keys仍然为Null，但是实际执行的时候优化器却选择了辅助的组合索引id_2，即（id，age）的组合索引，而Extra的Using index就代表优化器进行了覆盖索引操作。
优化器选择不使用索引
在有些情况下，使用explain来查看sql执行的时候会发现优化器并没有使用辅助索引，而采用了全表扫描的方式，也就是使用聚集索引来获取结果，这种情况多发生于范围查找、JOIN链接操作等情况。例如这是我的表：主键索引也就是聚集索引是id，辅助索引有（id）id_index和（id,empno）id_empno_index共计3个索引。
接着我们对主键id进行范围查找
可以看到，possible_keys三个索引都可以使用，但是优化器选择了primary聚集索引，也就是全表扫描，而不是辅助索引id_index，这是为什么呢？这是因为id_index辅助索引不能覆盖我们所要查询的所有信息，因为这里我们查询的是*，也就是行的所有信息，如果要使用id_index的辅助索引，首先查出id，接着在使用id使用聚集索引查找所对应的行的所有信息，id是顺序存放的，但是再次通过id查找的数据则是无序的，所以优化器就选择了聚集索引，可以一次性获得所有数据。接着我们同样的例子尝试一下只查找id
可以看出虽然仍然是范围查找，但是只查找了id，所以优化器选择了id_index的辅助索引，也就是覆盖索引，从Using index可以看出。
参考资料：
《MySQL技术内幕 InnoDB存储引擎》
『浅入浅出』MySQL 和 InnoDB
MySQL高级知识（七）——索引面试题分析