MySQL联合索引与索引下推图文详解

联合索引

联合索引(也叫组合索引、复合索引、多列索引)是指对表上的多个列进行索引。联合索引的创建方法跟单个索引的创建方法一样,不同之处仅在于有多个索引列。

例如,创建如下表,idx_name 是联合索引,索引列为 (name,age)

CREATE TABLE `t_user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `name` varchar(32) NOT NULL COMMENT '姓名',
  `age` tinyint(3) unsigned NOT NULL COMMENT '年龄',
  `gender` tinyint(3) unsigned NOT NULL COMMENT '性别:1男,0女',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

假如表中有如下数据

id name age gender
1 LiLei 18 1
2 HanMeimei 17 0
3 Lucy 17 0
4 Lili 16 0
5 WeiHua 32 0
6 ZhangWei 25 1
7 Ann 36 0
8 Lisa 19 0
9 ZhangWei 18 1
10 Kate 17 1

我们来看一下这棵索引树的结构
MySQL联合索引与索引下推图文详解_第1张图片

从图中我们可以看出,叶子节点中的键值都是按顺序存储的,即(“Ann”,36)、(“HanMeimei”,17)、(“Kate”,17)、(“LiLei”,18)、(“Lili”,16)、(“Lisa”,19)、(“Lucy”,17)、(“WeiHua”,32)、(“ZhangWei”,18)、(“ZhangWei”,25)。

索引会先根据 name 排序,如果 name 相同,再根据 age 进行排序。

联合索引的最左匹配原则

索引的目的其实就是为了提高数据查询的效率,联合索引也一样,使用联合索引时,一定要注意符合最左匹配原则:在通过联合索引检索数据时,从索引中最左边的列开始,一直向右匹配,如果遇到范围查询(>、<、between、like等),就停止后边的匹配。

假如对字段 (a, b, c) 建立联合索引,如下查询语句可以使用到索引:

where a = xxx
where a = xxx and b = xxx
where a = xxx and b = xxx and c = xxx
where a like 'xxx%'
where a > xxx
where a = xxx order by b
where a = xxx and b = xxx order by c
group by a

当然,像如下:

where b = xxx and a = xxx
where a = xxx and c = xxx and b = xxx

这种查询条件书写顺序不影响对联合索引的使用,因为执行 sql 的时候,MySQL优化器会帮我们调整 where 后 a,b,c 的顺序,让我们用上索引。

而还有一些语句是只能用到联合索引的一部分的。

where a = xxx and c = xxx 可以用到 a 列的索引,用不到 c 列索引。

where a like 'xxx%' and b = xxx 可以用到 a 列的索引,用不到 b 列的索引。

where a > xxx and b = xxx 可以用到 a 列的索引,用不到 b 列的索引。

最需要注意类似下边的这些查询

where b = xxx
where c = xxx
where a like '%xxx'			-- 不满足最左前缀
where d = xxx order by a	-- 出现非排序使用到的索引列 d 
where a + 1 = xxx	-- 使用函数、运算表达式及类型隐式转换等

这些查询语句,完全用不到 (a, b, c) 这个联合索引。

如何选择合适的索引列顺序

建立联合索引时,一般我们遵循的经验是:将选择性最高的列放在索引的最前列。这在某些场景下比较有用,但通常不如避免随机IO和排序那么重要。正确的顺序应该依赖于使用该索引的查询,并且同时需要考虑如何更好的满足排序和分组的需要。

where a = xxx and b = xxx and c = xxx 如果我们的查询是这样的,建索引时,就可以考虑将选择性高的列放在索引的最前列,选择性低的放后边。

如果是 where a > xxx and b = xxxwhere a like 'xxx%' and b = xxx 这样的语句,可以对 (b, a) 建立索引。

如果是 where a = xxx order by b 这样的语句,可以对 (a, b) 建立索引。

索引下推(索引条件下推)

什么是索引下推(Index Condition Pushdown,ICP)呢?我们通过例子来了解下。

假设我们想从一开始创建的表中,查询 name 以 ‘L’ 开头,并且 age 为 17 的人员信息。

select * from t_user where name like 'L%' and age = 17;

在不用索引下推的情况下,根据前边"最左匹配原则"描述的那样,该查询在联合索引中只有 name 列可以使用到索引,age 列是用不到索引的。在扫描 (‘name’, age) 索引树时,根据 name like 'L%' 这个条件,可以查找到 LiLeiLiliLisaLucy 四条索引数据,接下来,再根据这四条索引数据中的 id 值,逐一进行回表扫描,从聚簇索引中找到相应的行数据,将找到的行数据返回给 server 层。server 层中,再根据 age = 17 这个条件进行筛选,最终只留下 Lucy 用户的数据信息。

不用索引下推的过程,如下图示:
MySQL联合索引与索引下推图文详解_第2张图片

在使用索引下推的情况下,存储引擎层还是先根据 name like 'L%' 这个条件,查找到 LiLeiLiliLisaLucy 四条索引数据,不过接下来不是直接进行回表操作,而是根据 age = 17 这个条件,对四条索引数据进行判断筛选,将符合条件的索引对应的 id 进行回表扫描,最终将找到的行数据返回给 server 层。(也就是我们把本应该在 server 层进行筛选的条件,下推到存储引擎层来进行筛选判断了。这个下推的前提是索引中有 age 列信息,如果是其它条件,如 gender = 0,这个即使下推下来也没用)

使用索引下推的过程,如下图示:
MySQL联合索引与索引下推图文详解_第3张图片

由上比较可以看出,使用索引下推优化,可以有效减少回表次数,也可以减少 server 层从存储引擎层接收数据的次数,从而大大提升查询效率。

索引下推是 MySQL 5.6 及以上版本上推出的,用于对查询进行优化。默认情况下,索引下推处于启用状态。我们可以使用如下命令来开启或关闭。

set optimizer_switch='index_condition_pushdown=off'; 	-- 关闭索引下推
set optimizer_switch='index_condition_pushdown=on';		-- 开启索引下推

话说,正常情况下,我们有什么理由来关闭这么好用的功能呢?

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