理解索引：索引優化

最近有個需求，要修改現有存儲結構，涉及查詢條件和查詢效率的考量，看了幾篇索引和HBase相關的文章，回憶了相關知識，結合項目需求，說說本身的理解和總結。

錯過的朋友能夠先回顧下前3篇文章：

1. 索引結構和數據定位過程
2. 查詢過程和高級查詢
3. 執行計劃詳細介紹

上一篇詳細介紹了explain命令，經過該命令，能夠定位出在哪一步出現了性能問題，下一步就是經過優化索引來解決它。

部份內容摘錄了幾個博友的文章，最後會給出文章連接，感謝他們的精彩分析。

常見優化方法

聯合索引最左前綴原則

複合索引遵照「最左前綴」原則，查詢條件中，使用了複合索引前面的字段，索引纔會被使用，若是不是按照索引的最左列開始查找，則沒法使用索引。

好比在(a,b,c)三個字段上創建聯合索引，那麼它可以加快a|(a,b)|(a,b,c)三組查詢的速度，而不能加快b|(b,a)這種查詢順序。

另外，建聯合索引的時候，區分度最高的字段在最左邊。

不要在列上使用函數和進行運算

不要在列上使用函數，這將致使索引失效而進行全表掃描。

例以下面的 SQL 語句：

select * from artile where YEAR(create_time) <= '2018'; 
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即便 date 上創建了索引，也會全表掃描，能夠把計算放到業務層，這樣作不只能夠節省數據庫的 CPU，還能夠起到查詢緩存優化效果。

負向條件查詢不能使用索引

負向條件有：!=、<>、not in、not exists、not like 等。

select * from artile where status != 1 and status != 2;
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可使用in進行優化：

select * from artile where status in (0,3)
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使用覆蓋索引

所謂覆蓋索引，是指被查詢的列，數據能從索引中取得，而不用經過行定位符再到數據表上獲取，可以極大的提升性能。

能夠定義一個讓索引包含的額外的列，即便這個列對於索引而言是無用的。

避免強制類型轉換

當查詢條件左右兩側類型不匹配的時候會發生強制轉換，強制轉換可能致使索引失效而進行全表掃描。

若是phone字段是varchar類型，則下面的SQL不能命中索引：

select * from user where phone=12345678901;
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能夠優化爲：

select * from user where phone='12345678901';
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範圍列能夠用到索引

範圍條件有：<、<=、>、>=、between等。

範圍列能夠用到索引，可是範圍列後面的列沒法用到索引，索引最多用於一個範圍列，若是查詢條件中有兩個範圍列則沒法全用到索引。

更新頻繁、數據區分度不高的字段上不宜創建索引

更新會變動B+樹，更新頻繁的字段創建索引會大大下降數據庫性能。

「性別」這種區分度不大的屬性，創建索引沒有意義，不能有效過濾數據，性能與全表掃描相似。

區分度可使用 count(distinct(列名))/count(*) 來計算，在80%以上的時候就能夠創建索引。

索引列不容許爲null

單列索引不存null值，複合索引不存全爲null的值，若是列容許爲 null，可能會獲得不符合預期的結果集。

避免使用or來鏈接條件

應該儘可能避免在 where 子句中使用 or 來鏈接條件，由於這會致使索引失效而進行全表掃描，雖然新版的MySQL可以命中索引，但查詢優化耗費的 CPU比in多。

模糊查詢

前導模糊查詢不能使用索引，非前導查詢能夠。

優化案例

利用延遲關聯或者子查詢優化超多分頁場景

MySQL 並非跳過 offset 行，而是取 offset+N 行，而後返回放棄前 offset 行，返回 N 行。

當 offset 特別大的時候，效率很是低下，要麼控制返回的總頁數，要麼對超過特定閾值的頁數進行SQL改寫。

能夠先快速定位須要獲取的id段，而後再關聯:

selecta.* from 表1 a,(select id from 表1 where 條件 limit 1000000 ,10 ) b where a.id=b.id  
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若是明確知道只有一條結果返回，limit 1 可以提升效率

雖然本身知道只有一條結果，但數據庫並不知道，明確告訴它，讓它主動中止遊標移動。

如何創建索引

where a=1 and b=1  
where b=1  
where b=1 order by time desc
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建議創建兩個索引，即 idx_ab(a,b) 和 idx_b_time(b,time)

MySQL 的查詢優化器會自動調整where子句的條件順序以使用適合的索引，對於上面的第一條 SQL，若是創建索引爲idx_ba(b,a) 也是能夠用到索引的。

多值匹配和範圍匹配

假若有聯合索引(empno、title、fromdate)，下面的 SQL 是否能夠用到索引，若是能夠的話，會使用幾個？

select * from employee.titles  
where emp_no between '10001' and'10010'  
and title='軟件工程師'   
and from_date between '2008-01-01'and '2018-01-01'  
複製代碼

可使用索引，能夠用到索引所有三個列，這個 SQL看起來是用了兩個範圍查詢，但做用於empno上的between實際上至關於in，也就是說empno 實際是多值精確匹配。

在 MySQL 中要謹慎地區分多值匹配和範圍匹配，不然會對 MySQL 的行爲產生困惑。

聯合索引的最左匹配原則

假如創建聯合索引(a,b,c)，下列語句是否可使用索引，若是能夠，使用了那幾列？

where a= 3  // 是，使用了a列
where a= 3 and b = 5  // 是，使用了ab列  
where a = 3 and c = 4 and b = 5  // 是，使用了 a，b，c 列  
where b= 3 // 否
where a= 3 and c = 4  // 是，使用了a列  
where a = 3 and b > 10 and c = 7  // 是，使用了 a，b 列  
where a = 3 and b like 'xx%' andc = 7  // 是，使用了 a，b 列
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根據區分度建立索引

有以下查詢語句，查找指定產品已審覈(status=1)的評論：

SELECT user_id,title,content FROM `comment`
WHERE status=1 AND product_id=1
LIMIT 0,5 ;
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能夠創建聯合索引，status和product_id，可是哪一個放左邊就要計算區分度：

SELECT COUNT(DISTINCT status)/COUNT(*) AS audit_rate,
COUNT(DISTINCT product_id)/COUNT(*) AS product_rate
FROM comment;
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通常product的區分度會高點，能夠建立以下索引：

CREATE INDEX idx_productID_Status ON comment(product_id,status)
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排序字段索引

查看某個用戶最近20條登陸記錄，按時間排序：

select *  from login_history where uid = $uid order by create_time desc limit 20;
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創建uid+timeline複合索引，將排序引入到索引結構中,數據庫負載驟降。

參考文章：

1. MySQL 索引及優化實戰
2. 索引使用的注意事項

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