mysql innodb 索引使用指南

mysql innodb 索引使用指南

索引相關概念

1. 聚簇索引（clustered index）
   使用innodb引擎時，每張表都有一個聚簇索引，好比咱們設置的主鍵就是聚簇索引
   特色：查詢數據特別快，由於聚簇索引和行數據存儲在磁盤的同一頁，這樣能夠減小磁盤I/O操做次數（影響mysql性能的重要因素）
   注意：主鍵索引應該儘可能簡短
2. 二級索引（secondary index）
   除了聚簇索引外的其餘索引叫作二級索引（輔助索引），好比咱們給除主鍵外其餘字段建立的索引
   特色：二級索引裏面存儲了聚簇索引，最後要經過聚簇索引找到行數據。可見，聚簇索引的效率會影響其餘索引
3. 覆蓋索引（covering index）
   索引包含了查詢語句須要的全部數據，這種索引稱爲覆蓋索引
   特色：索引的葉子節點中已經包含要查詢的數據，不須要回表操做因此很快（減小了磁盤I/O操做次數）
4. 組合索引（multiple-column index）
   組合索引也稱爲複合索引（聯合索引），是指把多個字段組合起來建立一個索引（最多16個字段）
   特色：遵循最左前綴匹配原則
5. 最左前綴匹配原則（leftmost prefix principle）
   mysql會從左向右匹配直到遇到不能使用索引的條件（>、<、!=、not、like模糊查詢的%前綴）才中止匹配
   設想用a,b,c字段建立一個組合索引（a,b,c）
   因爲a是索引的最左邊前綴，因此where條件中必須匹配字段a，mysql優化器纔會用到這個索引
   在匹配字段a的前提下，才能匹配字段b
   在匹配字段a的前提下，而且匹配字段b，而後才能匹配字段c

使用explain查看執行計劃

explain命令用來查看select語句執行計劃，確認該SQL語句有沒有使用索引，是否作全表掃描，是否使用覆蓋索引等

id	select_type	table	type	possible_keys	key	key_len	ref	rows	Extra

type：表明數據訪問類型（由左至右，由最差到最好）
| All | index | range | ref | eq_ref | const | system | null |

possible_keys：表示哪些索引可能有利於高效的查找

key：顯示mysql決定採用哪一個索引來優化查詢

key_len：顯示mysql在索引裏使用的字節數

ref：顯示了以前的表在key列記錄的索引中查找值所用的列或常量

rows：爲了找到所需的行大體須要讀取的行數

extra：表示額外的信息（左邊較差，右邊較好）
| Using filesort| Using temporary | Using where | Using index condition | Using index |
Using index：使用了覆蓋索引，速度很快，限於查詢字段都位於同一個索引中的場景
Using index condition：表示使用了ICP優化（Index Condition Pushdown)，能減小引擎層訪問基表的次數和MySQL Server訪問存儲引擎的次數
Using where：表示在存儲引擎檢索行後mysql服務器再進行過濾
Using filesort：返回結果前須要作一次外部排序（內存或硬盤），速度慢應該儘可能避免
Using temporary：在對查詢結果排序時會使用一個臨時表，速度慢

建立一張測試表

使用InnoDB引擎建立teacher表，id設爲自增主鍵
mobile、name和birthday創建第一個組合索引idx_one（注意三個字段在索引中順序）
email、age和name字段創建第二個組合索引idx_two（一樣注意順序）

CREATE TABLE `teacher` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(64) DEFAULT NULL,
  `birthday` timestamp NULL DEFAULT NULL,
  `email` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `mobile` varchar(16) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_one` (`mobile`,`name`,`birthday`),
  KEY `idx_two` (`email`,`age`,`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

符合最左前綴場景

場景一：mobile是索引的左前綴

explain select * from teacher where mobile = '18600660088';

說明：ref列只出現了一個const，說明使用索引的第一列

場景二：mobile和name加起來是索引的左前綴

explain select * from teacher where mobile = '18600660088' and name = 'kevin';

說明：ref列出現了兩個const，說明使用索引的前綴mobile和name

場景三：mobile、name和birthday加起來是索引的左前綴

explain select * from teacher where birthday = '2019-01-01' and name = 'kevin' and mobile = '18600660088';

說明：ref列出現了三個const，說明使用索引的第一列、第二列和第三列
注意：mysql優化器會自動調整mobile、name、birthday在查詢條件中出現的順序以匹配索引

場景四：只有mobile是前綴，中間跳過了索引中第二列（name），birthday不使用索引

explain select age from teacher where mobile = '18600660088' and birthday = '2019-01-01';

說明：ref列只出現了一個const，說明使用索引的前綴mobile部分

場景五：mobile和name加起來是索引的前綴，而且%位於模糊查詢後綴

explain select * from teacher where mobile = '18600660088' and name like 'kevin%';

說明：key_len是246與場景二一致，只使用了索引的前綴部分

場景六：mobile和name加起來是索引的前綴，而且%位於模糊查詢的前綴

explain select * from teacher where mobile = '18600660088' and name like '%kevin';

說明：mobile字段用到了索引，name不使用索引

場景七：mobile是索引的最左前綴，而且使用了範圍查詢

explain select * from teacher where mobile > '18600660088' and name = 'kevin' and birthday = '2019-01-01';

說明：key_len是51與場景六一致，只使用了索引前綴mobile，name和birthday不使用索引
結論：索引從左往右匹配，遇到範圍查詢後中止匹配

場景八：name位於組合索引的中間，而且%位於模糊查詢後綴

explain select * from teacher where mobile = '18600660088' and name like 'kevin%' and birthday = '2019-01-01';

說明：key_len顯示251說明跟場景三一致，使用到了整個組合索引
結論：%位於模糊查詢後綴不影響索引的使用，若是是組合索引能夠繼續往右匹配

不使用索引的場景

場景一：缺乏前綴mobile字段

explain select * from teacher where name = 'kevin chen';

說明：type列顯示ALL表示全表掃描，MySQL 從頭至尾掃描整張表查找行

場景二：缺乏mobile和name組合的前綴字段

explain select * from teacher where birthday = '2019-01-01';

說明：type列顯示ALL表示全表掃描，MySQL從頭至尾掃描整張表查找行

場景三：like模糊匹配%位於前綴

explain select * from teacher where mobile like '%18600660088';

說明：type列顯示ALL表示全表掃描，MySQL從頭至尾掃描整張表查找行

場景四：索引列進行了函數運算

explain select * from teacher where trim(mobile) = '18600660088';

說明：正確的作法是在等號的右邊作數據運算或函數運算

場景五：字段類型不匹配

explain select * from teacher where mobile = 18600660088;

說明：mobile是varchar類型，18600660088是整數

覆蓋索引

場景一：須要的數據都在索引中，走覆蓋索引

explain select mobile,name,birthday from teacher where mobile = '18600660088';

說明：Extra列顯示附加信息，Using index表示使用覆蓋索引

場景二：查詢的age字段不在索引中，不能使用覆蓋索引

explain select age from teacher where mobile = '18600660088';

使用索引排序

場景一：查詢字段和排序字段是同一個索引

explain select id,mobile,name,birthday from teacher order by mobile,name,birthday;

說明：extra顯示Using index表示使用了覆蓋索引，二級索引中隱含了聚簇索引（主鍵）

場景二：多個排序字段位於多個不一樣索引

explain select * from teacher order by mobile, email;

說明：mobil和email屬於不一樣索引，Using filesort說明使用外部排序，不能用索引排序

場景三：多個排序字段不符合最左前綴匹配原則

explain select id,mobile,name,birthday from teacher order by mobile, birthday;

說明：查詢用了索引，排序跳過了組合索引中間字段name，extra顯示Using filesort

場景四：查詢含索引外字段，用索引掃描後再回表查詢比直接掃表成本更高，因此沒使用索引

explain select * from teacher order by mobile,name,birthday;

說明：extra顯示Using filesort表示使用了外部排序

場景五：查詢條件字段和排序字段組合起來符合索引最左前綴

explain select * from teacher where mobile='18600660088' order by name;

使用索引分組

場景一：分組字段（多字段組合）屬於索引最左前綴

explain select email, age, name from teacher group by email, age, name;

說明：email、age和name組合起來符合最左前綴，使用索引idx_two，extra顯示Using index

explain select distinct email, age, name from teacher;

說明：這裏distinct字段組合起來一樣符合索引最左前綴，使用索引idx_two

場景二：min()/max()函數做用於同一列，而且緊跟屬於同一索引的分組字段

explain select email, min(age), max(age) from teacher group by email;

說明：email是分組字段，age是函數做用字段，email和age組合起來符合idx_two最左前綴

場景三：count(distinct)、avg(distinct)和sum(distinct)組合起來符合最左前綴

explain select count(distinct email), sum(distinct age) from teacher;

說明：avg(distinct)和sum(distinct)中distinct只適用單個字段

場景四：count(distinct)，distinct適用於多個字段

explain select count(distinct email, age) from teacher;

說明：extra顯示Using index for group-by說明使用鬆散索引掃描（Loose Index Scan）

場景五：缺乏組合索引中間部分，不能使用索引排序

explain select email, name from teacher group by email, name;

說明：分組字段缺乏idx_two索引age部分，extra顯示Using filesort說明使用外部排序

場景六：多個分組字段不屬於同一個索引

explain select email, age, birthday from teacher group by email, age, birthday;

說明：birthday不屬於idx_two索引，顯示Using filesort

場景七：緊湊索引掃描（Tight Index Scan）

explain select email, age, name from teacher where age = 18 group by email, name;

說明：分組字段缺乏了完整索引中間部分，但由查詢條件 age = 18 補充了這部分常量

場景八：緊湊索引掃描（Tight Index Scan）

explain select email, age, name from teacher where email = 'kevin@qq.com' group by age, name;

說明：分組字段不以索引最左前綴開始，但查詢條件 email='kevin@qq.com' 提供了這部分常量

參考資料

How MySQL Uses Indexes
Multiple-Column Indexes
ORDER BY Optimization
GROUP BY Optimization
EXPLAIN Output Format

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