MSQL系列(五) Mysql实战-索引最左侧匹配原则分析及实战

Mysql实战-索引最左侧匹配原则分析及实战

前面我们讲解了索引的存储结构，B+Tree的索引结构，以及索引最左侧匹配原则，Explain的用法，今天我们来实战一下 最左侧匹配原则

1.联合索引最左侧匹配原则

联合索引有一个最左侧匹配原则
最左匹配原则指的是，当使用联合索引进行查询时，MySQL会优先使用最左边的列进行匹配，然后再依次向右匹配。

假设我们有一个表，包含三个列：A、B、C
创建联合索引(A,B,C) 等同于创建了索引 A， 索引 (A,B), 索引 (A,B,C)

1. 我们使用(A,B,C)这个联合索引进行查询时，MySQL会先根据列A进行匹配
2. 再根据列B进行匹配，最后再根据列C进行匹配。
3. 如果我们只查询了(A,B)这两个列，而没有查询列C，那么MySQL只会使用(A,B)这个前缀来进行索引匹配，而不会使用到列C
4. 如果我们要查询 了(B,C)这两个列，而没有查询列A，那么MySQL索引就会失效，导致找不到索引，因为最左侧匹配原理
5. 所以 我们应该尽量把最常用的列放在联合索引的最左边，这样可以提高查询效率

2.实战

新建表结构 user， user_info

#新建表结构 user
CREATE TABLE `user` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `id_card` char(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '身份证ID',
  `user_name` char(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '用户名字',
  `age` int NOT NULL COMMENT '年龄',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT='用户表'

1. id 主键id列
2. id_card 身份证id
3. user_name 用户姓名
4. age 年龄

先插入测试数据, 插入 5条测试数据

INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `id_card`, `user_name`, `age`) VALUES (1, '11', 'aa', 10);
INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `id_card`, `user_name`, `age`) VALUES (2, '22', 'bb', 20);
INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `id_card`, `user_name`, `age`) VALUES (3, '33', 'cc', 30);
INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `id_card`, `user_name`, `age`) VALUES (4, '44', 'dd', 40);
INSERT INTO `test`.`user` (`id`, `id_card`, `user_name`, `age`) VALUES (5, '55', 'ee', 50);

2.1 创建 id_card,user_name,age的索引列

alter table user add index idx_card_name_age(id_card,user_name,age);

创建索引成功

我们现在user表只有一个新建的索引

2.2. 查B,C列信息

• （A,B,C）的联合索引， 单纯的查B， 或者查BC是无法用到索引的，走的是全部索引扫描type=index类型
  查询user_name, 查询语句中没有id_card

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where user_name = "aa";

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 单纯的查C，同样的结果，走的是全部索引扫描type=index类型
  查询age,查询语句中没有id_card

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where age = 10;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查BC，同样的结果，走的是全部索引扫描type=index类型
  查询user_name 和 age,查询语句中没有id_card

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where user_name = "aa"  and age = 10;

执行结果

2.3查询A列的相关信息

上面我们看到了只要查询语句中不包含A的字段信息，所有的索引全都不生效，扫描全部索引信息，这不是我们想要的

这也就是最左侧匹配原则导致的，所以我们在查询的时候，一定要从最左侧开始查询，也就是查询语句一定要有A查询条件，否则索引不生效

• （A,B,C）的联合索引， 查A，type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=100%，过滤占比百分百，效率很高
  只查询 id_card 字段

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" ;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查A，B列，相同的结果， type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=100%，过滤占比百分百，效率很高
  查询 id_card 及 user_name 字段

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" and user_name = "aa" ;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查A，C列，相同的结果， type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=20% ，过滤占比 20%，意思是所有的5索引数据，找到了1条数据
  效率不算高，也不建议这样使用
  查询 id_card 及 age 字段

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" and user_name = "aa" ;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查A,B,C 列，相同的结果， type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=100%，过滤占比百分百，效率很高
  查询 id_card 及 user_name 及age 字段

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" and user_name = "aa" and age =10 ;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查C,A,B 列，查询语句乱序， 看下查询结果，依旧是相同的结果， type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=100%，过滤占比百分百，效率很高
  查询 id_card 及 user_name 及age 字段， 查询条件的乱序，不会影响到索引的信息

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where age =10  and user_name = "aa" and id_card = "11" ;

执行结果

• （A,B,C）的联合索引， 查C,A,B 列，查询语句乱序， 看下查询结果，依旧是相同的结果， type=ref类型使用了索引，索引扫描行数rows=1，只扫描了一行，精确查找， filtered=100%，过滤占比百分百，效率很高
  查询 id_card 及 user_name 及age 字段， 查询条件的乱序，不会影响到索引的信息

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where age =10  and user_name = "aa" and id_card = "11" ;

执行结果

3. 如何知道具体用了那个索引？

我们可以通过 explain key_len计算到底使用了那个索引字段

通过刚才的验证，我们了解不同的索引，使用的ken_len长度不同，到底这个key_len如何计算，我们如何知道到底用了那个索引？

首先看下数据库编码类型 utf8mb4 编码方式

然后 看下表结构
id_card notNull
user_name 允许null
age 允许null

然后开始计算 ken_len的长度

• 字符集编码： 字符 如 utf8mb4 = 4 ,utf8 = 3, gbk = 2, latin1 = 1， 数字int =4位
• 列是否为空： NULL(+1)，NOT NULL(+0)
• 列类型为字符： varchar(+2), char(+0)
  到底如何计算key_len呢？ key_len = （字段长度）* 编码格式 + （notNull/null）+ 列类型， 我们看下是否真的是这样

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" ;

使用了 id_card 单个字段的索引
key_len
= (char(32)) 4 + (notNull)0 + (char)0
= 324 +0 +0 = 128

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where user_name = "aa" and id_card = "11" ;

使用了 id_card 和 user_name 2个字段的索引, user_name允许为null +1，
key_len
= (char(32)) * 4 + (notNull)0 + (char)0 + (char(32)) 4 + (Null)1 + (char)0
= 324 + 32*4 +1 = 257

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where user_name = "aa" and id_card = "11"  and age =10;

使用了 id_card 和 user_name 及 age 三个字段的索引, user_name允许为null +1， age允许为null +1， age类型为int，占4位
key_len
= (char(32)) * 4 + (notNull)0 + (char)0 + (char(32)) 4 + (Null)1 + (char)0 + (int)4 + (Null)1 + (int)0
= 324 + 32*4 +1 + 5= 262

没有用到某个字段的索引，ken_len不会计算它的长度，比如A,C列的查询 id_card和age的查询，不会用到age的索引，只用到了id_card，key_len只会计算 id_card的长度

EXPLAIN SELECT * FROM `user` where id_card = "11" and age=10 ;

key_len = (char(32)) * 4 + (notNull)0 + (char)0 = 128， 只用到了id_card的索引信息

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至此，我们了解了联合索引的最左侧匹配原则，也知道了如何去优化查询语句，才能使用到索引，并且知道了key_len分析具体使用了那些索引