索引失效的7个原因
索引失效的7个原因
- 概述
- 1. 最左匹配原则
- 2. 使用函数
- 3. 计算操作
- 4. Like %
- 5. 使用Or导致索引失效
- 6. in使用不当
- 7. order By
- 8. 总结
- 9. 补充 SELECT *
- 参考
实际工作以及面试中，应该经常会遇到SQL相关的问题，而这些问题中，索引失效的场景又是一个常客。下面总结一下索引失效的场景，一共7种，索引失效的原因逃不过这7个。
概述
主要内容如下：
先创建一张表用于测试，表中创建了三个索引（MySQL版本8.0.26）
- 主键索引 id
- 普通索引 age
- 联合索引 name,code,address
SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;
-- ----------------------------
-- Table structure for user
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
`code` int(100) NULL DEFAULT NULL,
`address` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
`age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
`create_time` datetime(0) NOT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(0),
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
INDEX `普通索引`(`age`) USING BTREE,
INDEX `联合索引`(`name`, `code`, `address`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
-- ----------------------------
-- Records of user
-- ----------------------------
INSERT INTO `user` VALUES (1, '海绵宝宝', 1001, '上海', 23, '2022-11-02 20:44:14');
INSERT INTO `user` VALUES (2, '章鱼哥', 1002, '北京', 22, '2022-11-02 20:44:16');
INSERT INTO `user` VALUES (3, '派大星', 1003, '苏州', 23, '2022-11-02 20:44:19');
INSERT INTO `user` VALUES (4, '蟹老板', 1004, '南通', 24, '2022-11-02 20:44:25');
1. 最左匹配原则
最左匹配原则就是指在联合索引中，如果你的 SQL 语句中用到了联合索引中的最左边的索引，那么这条 SQL 语句就可以利用这个联合索引去进行匹配，并且最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上。同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配。
首先思考下下面这些SQL会不会走到索引：
1、select create_time from user where name = "派大星" -- 会走索引吗？
2、select create_time from user where code = 1 -- 会走索引吗？
3、select create_time from user where address = "上海" -- 会走索引吗？
4、select create_time from user where address = "上海" and code = 1 -- 会走索引吗？
5、select create_time from user where address = "上海" and name = "派大星" -- 会走索引吗？
6、select create_time from user where name = "派大星" and address = "上海" -- 会走索引吗？
7、select create_time from user where code = 1 and name = "派大星" and address = "上海" -- 会走索引吗？
8、select create_time from user where name = "派大星" and code = 1 and address = "上海" -- 会走索引吗？
答案是有1、5、6、7和8会走索引。
执行SQL1，分析执行计划：
explain select create_time from user where name = "派大星"
可以看到，其使用了联合索引，只扫描了1行。
执行SQL2，分析执行计划：
explain select create_time from user where code = 1
没有使用索引，进行了全表扫描，rows=4。
SQL3-4可以自行验证，都没有走到索引。
执行SQL5，分析执行计划：
explain select create_time from user where address = "上海" and name = "派大星"
使用了联合索引。
执行SQL6，分析执行计划：
explain select create_time from user where name = "派大星" and address = "上海"
使用了联合索引。
执行SQL7，分析执行计划：
explain select create_time from user where code = 1 and name = "派大星" and address = "上海"
使用了联合索引。
执行SQL8，分析执行计划：
explain select create_time from user where name = "派大星" and code = 1 and address = "上海"
使用了联合索引。
SQL8能够使用到联合索引的原因，是他的查询条件的顺序，和联合索引的字段顺序是一致的，所以满足最左匹配原则。
可能会有疑惑，5和6不是没有满足最左匹配原则嘛，为什么还会使用到联合索引？
这是个好问题，因为MySQL会使用优化器对SQL进行优化，自动改写为最优查询语句，也就能够使用到联合索引。
但对于SQL5和6，虽然能使用联合索引，但是只走name字段索引，不会走address字段。
那什么又叫”同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配“呢？
看下面一个例子，改造下SQL7：
explain select create_time from user where code > 1 and name = "派大星" and address = "上海"
把code=1改为code>1，执行：
虽然也使用了联合索引，但是她的type是range。而改造前的type如下图是ref：
那么type位range和ref的区别是什么呢？
可以理解为：range是范围查找，ref是索引查找。
根据官方描述，扫描方式从快到慢依次是：
也就是说，**遇到范围查询(>、<、between、like)**后，后面的字段就不会进行索引匹配了，也就是需要走范围扫描了。
最左匹配规则的原理
我们要知其然也要知其所以然，不能不求甚解。最左匹配的原来是什么呢？其实和MySQL存储引擎使用的存储数据结构有关。
我们都知道，MySQL的默认存储引擎是InnoDB，InnoDB的存储结构使用的是B+树，索引也是一棵B+树。
联合索引是非聚集索引。（聚集索引和聚集索引的区别可以参考这篇文章）
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。（看晕了吧，哈哈哈哈，谁看了不晕！！）看下面的图，比较直观，假如创建一个（a,b,c)的联合索引，那么它的索引树是这样的：
其中的非叶子节点存储的是第一个关键字的索引 a，而叶子节点存储的是三个关键字（a,b,c）的数据，如[5,1,2]代表a,b,c三个字段的数据。
可以看出来他的特点：
- a是有序的：5,5,5,6,6,7,7
- b，c无序
- 当a等值时，b有序。如a=5，b为1,1,2
- 当a，b等值时，c有序。如a=5,b=1，c为2,3
也就是说，后一个字段，需要前字段的支持才能形成有序。
最左匹配小结：
如果创建 b,c,d 联合索引面
- 如果 我where 后面的条件是
c = 1 and d = 1为什么不能走索引呢 如果没有b的话 你查询的值相当于*11我们都知道*是所有的意思也就是我能匹配到所有的数据 - 如果 我 where 后面是
b = 1 and d =1为什么会走索引呢？你等于查询的数据是1*1我可以通过前面 1 进行索引匹配 所以就可以走索引 - 最左缀匹配原则的最重要的就是 第一个字段
下面看下一个失效场景。
2. 使用函数
在select后面使用函数可以使用索引：
explain select sum(id) from user where code = 1001
但是在where语句后面使用函数，是不能使用索引的：
explain select create_time from user where length(name) = 3
因为索引保存的是索引字段的原始值，而不是经过函数计算后的值，自然就没办法走索引了。
3. 计算操作
和使用函数一样，导致索引失效是因为改变了索引原来的值 在树中找不到对应的数据只能全表扫描。
explain select create_time from user where code-1 = 3
因为索引保存的是索引字段的原始值，而不是 code - 1 表达式计算后的值，所以无法走索引，只能通过把索引字段的取值都取出来，然后依次进行表达式的计算来进行条件判断，因此采用的就是全表扫描的方式。
小结：影响到索引列的值，索引就会失效
4. Like %
Like 通配符有什么：
- %：表示任意字符出现任意的次数（类似正则表达式总的.）
- _：表示匹配单个字符
like就是只是MySQL后面的搜索模式利用通配符。
需要注意：
使用 like 但是没有使用通配符，效果和使用 = 一样，如：
SELECT * FROM products WHERE products.prod_name like '1000';
使用%通配符造成索引失效的场景主要是**%在左边**：
explain select create_time from user where name like '%派大星'
失效的原因是模糊查询范围比较大，没有使用索引的必要了。
%在右边是不会失效的：
explain select create_time from user where name like '派大星%'
小结：%在左边失效，%在右边不失效
5. 使用Or导致索引失效
在 WHERE 子句中，如果在 OR 前的条件列是索引列，而在 OR 后的条件列不是索引列，那么索引会失效。
explain select create_time from user where code = 1001 or name ='派大星'
优化方式就是在Or的时候两边都加上索引。
6. in使用不当
In 不是一定会造成全表扫描的 IN肯定会走索引，但是当IN的取值范围较大时会导致索引失效，走全表扫描。
in 在结果集 大于30%的时候索引失效
not in 和 In的失效场景相同
不失效的场景：
explain select create_time from user where age in (22)
失效的场景：
explain select create_time from user where age in (21,22,23,24)
7. order By
失效场景：
explain select create_time from user order by age
MySQL执行有两种方案：
- 走索引 + 回表
- 不走索引 直接全表扫描
MySQL任务直接全表扫描更快，所以就没有走索引。
8. 总结
索引失效的具体场景有7种：
- 未遵循最左匹配原则
- 使用函数
- 计算操作
- like %在左边
- 使用or
- in 使用不当
- order by
9. 补充 SELECT *
select * 和走不走索引无关，但会影响效率。
使用sekect * 存在的问题：
- 增加查询分析器解析成本。
- 增减字段容易与 resultMap 配置不一致。
- 无用字段增加网络 消耗，尤其是 text 类型的字段。
为什么会音响改那个效率，这就涉及到聚集索引和非聚集索引了。我们创建的联合索引是非聚集索引，非聚集索引的B+树的叶子节点只存储了某些列，那么需要select * 的话，只查联合索引的B+树是不够的，需要经过回表查询聚集索引，从而查出所有的数据。
因为经历了回表，自然效率就低了很多。
关于聚集索引和非聚集索引，可以看这篇文章。
参考
https://mp.weixin.qq.com/s/R91WyEIXVh2_tvczVHOq9A
https://cloud.tencent.com/developer/article/1774781
https://worktile.com/kb/p/24047