- 如果为每一种查询都设计一个索引,索引是不是太多了。如果我需要按照市民的身份证号去查询他的家庭地址呢?虽然这个查询需求在业务中出现的概率不高,但总不能让它走全表扫描吧?反过来说,单独为一个不频繁的请求创建一个索引有感觉有点浪费。应该怎么做呢?
- 这就是“最左前缀索引”的应用场景:B+树这种索引结构,可以利用索引的“最左前缀”,来定位记录
mysql 建立多列索引(联合索引)有最左前缀的原则,即最左优先,如:
当 select * from T where a = 1 and b = 3 的时候, 数据库系统可以直接从索引文件中直接二分法找到 A = 1 的记录,然后再 B = 3 的记录
但如果你 where b = 3 则需要遍历这个索引表的全部
有一个复合索引:INDEX(a, b, c)
使用方式 能否用上索引
select * from users where a = 1 and b = 2 能用上a、b
select * from users where b = 2 and a = 1 能用上a、b(有MySQL查询优化器)
select * from users where a = 2 and c = 1 能用上a
select * from users where b = 2 and c = 1 不能
解释:其实就像是闯关,只有第一关打通了,才能打第二关,第一关和第二关都过了才能打第三关,所以在设计索引的时候要把最常用的放在最左边
索引的底层原理
要想理解联合索引的最左匹配原则,先来理解下索引的底层原理。索引的底层是一颗B+树,那么联合索引的底层也就是一颗B+树,只不过联合索引的B+树节点中存储的是键值。由于构建一棵B+树只能根据一个值来确定索引关系,所以数据库依赖联合索引最左的字段来构建。
举例:创建一个(a, b)的连接索引,那么它的索引树就是下面这个样子:
可以看到a的值是有顺序的,1,1,2,2,3,3,而b的值是没有顺序的1,2,1,4,1,2。但是我们又可以发现a在等值的情况下,b值又是按照顺序排列的,但是这种顺序是相对的。这是因为MySQL创建联合索引的规则是首先会对联合索引的最左边第一个字段排序,在第一个字段的排序基础上,然后对第二个字段进行排序。所以b=2这种查询条件没有办法利用索引。
如果建立的索引是(name, cid)。而查询的语句是 cid=1 AND name=’小红’。为什么还能利用到索引?
当按照索引中的所有列进行精确匹配(“=” 或 “IN”)时,索引可以被用到,并且type为const。理论上索引对顺序是敏感的,但是由于MySQL的查优化器会自动调整where子句的条件顺序以使用合适的索引,所以MySQL不存在where子句的顺序问题而造成索引失效
范围查询
mysql会一直向右匹配直到遇到范围查询(>、<、between、like)就停止匹配。范围列可以用到索引,但是范围列后面的列无法用到索引。即,索引最多用于一个范围列,因此如果查询条件中有两个范围列则无法全用到索引
like语句的索引问题
如果通配符 % 不出现在开头,则可以用到索引,但根据具体情况不同可能只会用其中一个前缀
在 like “value%” 可以使用索引,但是 like “%value%” 不会使用索引,走的是全表扫描
不要在列上进行运算
如果查询条件中含有函数或者表达式,将导致索引失效而进行全表查询。
例如select * from user where YEAR(birthday) < 1990
可以改造成select * from users where birthday <’1990-01-01′
索引不会包含NULL值的列
只要列中包含有 NULL 值都将不会被包含在索引中,复合索引中只要有一列含有 NULL 值,那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以在数据库设计时不要让字段的默认值为 NULL
尽量选择区分度高的列作为索引
区分度的公式是 count(distinct col)/count(*),表示字段不重复的比例,比例越大我们扫描的记录数越少,唯一键的区分度是 1,而一些状态、性别字段可能在大数据面前区分度就是 0。一般需要 join 的字段都要求区分度 0.1 以上,即平均 1 条扫描 10 条记录
这里我们的评估标准是,索引的复用能力。因为可以支持最左前缀,所以当已经有了(a,b)这个联合索引之后,一般就不需要单独在 a 上建立索引了。因此,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优先考虑采用的。
那么,如果既有联合查询,又有基于a、b各自的查询呢?查询条件里面只有b的语句,是无法使用(a,b)这个联合索引的,这时候就需要维护另外一个索引,也就是说你需要同时维护 (a,b)、(b) 这两个索引。
这时候,我们要考虑的原则就是空间了。比如市民表中,name 字段是比age 字段大的 ,因此建议创建一个(name,age) 的联合索引和一个 (age) 的单字段索引。
由于整个过程是基于explain结果分析的,那接下来在了解下explain中的type字段和key_lef字段。
首先创建一个表
该表中对id列.name列.age列建立了一个联合索引 id_name_age_index,实际上相当于建立了三个索引(id)(id_name)(id_name_age)。
下面介绍下可能会使用到该索引的几种情况:
通过观察上面的结果图可知,where后面的查询条件,不论是使用(id,age,name)(name,id,age)还是(age,name,id)顺序,在查询时都使用到了联合索引,可能有同学会疑惑,为什么底下两个的搜索条件明明没有按照联合索引从左到右进行匹配,却也使用到了联合索引?
该搜索是遵循最左匹配原则的,通过key字段也可知,在搜索过程中使用到了联合索引,且使用的是联合索引中的(id)索引,因为key_len字段值为5,而id索引的长度正好为5(因为id为int型,允许null,所以占5个字节)
由于id到name是从左边依次往右边匹配,这两个字段中的值都是有序的,所以也遵循最左匹配原则,通过key字段可知,在搜索过程中也使用到了联合索引,但使用的是联合索引中的(id_name)索引,因为key_len字段值为16,而(id_name)索引的长度正好为16(因为id为int型,允许null,所以占5个字节,name为char(10),允许null,又使用的是latin1编码,所以占11个字节)。
由于上面三个搜索都是从最左边id依次向右开始匹配的,所以都用到了id_name_age_index联合索引。
那如果不是依次匹配呢?
通过key字段可知,在搜索过程中也使用到了联合索引,但使用的是联合索引中的(id)索引,从key_len字段也可知。因为联合索引树是按照id字段创建的,但age相对于id来说是无序的,只有id只有序的,所以他只能使用联合索引中的id索引。
通过观察发现上面key字段发现在搜索中也使用了id_name_age_index索引,可能许多同学就会疑惑它并没有遵守最左匹配原则,按道理会索引失效,为什么也使用到了联合索引?因为没有从id开始匹配,且name单独来说是无序的,所以它确实不遵循最左匹配原则,然而从type字段可知,它虽然使用了联合索引,但是它是对整个索引树进行了扫描,正好匹配到该索引,与最左匹配原则无关,一般只要是某联合索引的一部分,但又不遵循最左匹配原则时,都可能会采用index类型的方式扫描,但它的效率远不如最做匹配原则的查询效率高,index类型类型的扫描方式是从索引第一个字段一个一个的查找,直到找到符合的某个索引,与all不同的是,index是对所有索引树进行扫描,而all是对整个磁盘的数据进行全表扫描。
这两个结果跟上面的是同样的道理,由于它们都没有从最左边开始匹配,所以没有用到联合索引,使用的都是index全索引扫描。
如果id是字符型,那么前缀匹配用的是索引,中坠和后缀用的是全表扫描。
select * from staffs where id like 'A%';//前缀都是排好序的,使用的都是联合索引
select * from staffs where id like '%A%';//全表查询
select * from staffs where id like '%A';//全表查询
在匹配的过程中遇到<>=号,就会停止匹配,但id本身就是有序的,所以通过possible_keys字段和key_len 字段可知,在该搜索过程中使用了联合索引的id索引(因为id为int型,允许null,所以占5个字节),且进行的是rang范围查询。
由于不遵循最左匹配原则,且在id<4的范围中,age是无序的,所以使用的是index全索引扫描。
不遵循最左匹配原则,但在数据库中id<2的只有一条(id),所以在id<2的范围中,age是有序的,所以使用的是rang范围查询。
不遵循最左匹配原则,而age又是无序的,所以进行的全索引扫描