数据库索引

假设有一个表T,其初始化表语句如下:

mysql> create table T (
    ID int primary key,
    k int NOT NULL DEFAULT 0, 
    s varchar(16) NOT NULL DEFAULT '',
    index k(k))engine=InnoDB;
mysql> insert into T values(100,1, 'aa'),(200,2,'bb'),(300,3,'cc'),(500,5,'ee'),(600,6,'ff'),(700,7,'gg');

第一个问题:select * from T where k between 3 and 5,需要执行几次树搜索操作?

首先,看下这条SQL语句的执行流程:

  • 在 k 索引树上找到 k=3 的记录,取得 ID = 300;
  • 再到 ID 索引树查到 ID=300 对应的 R3;
  • 在 k 索引树取下一个值 k=5,取得 ID=500;
  • 再回到 ID 索引树查到 ID=500 对应的 R4;
  • 在 k 索引树取下一个值 k=6,不满足条件,循环结束

在这个过程中,回到主键索引树搜索的过程,我们称为回表。可以看到,这个查询过程读了 k 索引树的 3 条记录(步骤 1、3 和 5),回表了两次(步骤 2 和 4)。

在这个例子中,由于查询结果所需要的数据只在主键索引上有,所以不得不回表。那么,有没有可能经过索引优化,避免回表过程呢?

覆盖索引

如果执行的语句是 select ID from T where k between 3 and 5,这时只需要查 ID 的值,而 ID 的值已经在 k 索引树上了,因此可以直接提供查询结果,不需要回表。也就是说,在这个查询里面,索引 k 已经“覆盖了”我们的查询需求,我们称为覆盖索引。

由于覆盖索引可以减少树的搜索次数,显著提升查询性能,所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。

最左前缀原则

B+ 树这种索引结构,可以利用索引的“最左前缀”,来定位记录。为了直观地说明这个概念,我们用(name,age)这个联合索引来分析。

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当你的逻辑需求是查到所有名字是“张三”的人时,可以快速定位到 ID4,然后向后遍历得到所有需要的结果。

如果你要查的是所有名字第一个字是“张”的人,你的 SQL 语句的条件是 where name like '张 %'。这时,你也能够用上这个索引,查找到第一个符合条件的记录是 ID3,然后向后遍历,直到不满足条件为止。

可以看到,不只是索引的全部定义,只要满足最左前缀,就可以利用索引来加速检索。这个最左前缀可以是联合索引的最左 N 个字段,也可以是字符串索引的最左 M 个字符。

索引下推

Index Condition Pushdown,简称 ICP。 是Mysql 5.6版本引入的技术优化。旨在 在“仅能利用最左前缀索的场景”下(而不是能利用全部联合索引),对不在最左前缀索引中的其他联合索引字段加以利用——在遍历索引时,就用这些其他字段进行过滤(where条件里的匹配)。过滤会减少遍历索引查出的主键条数,从而减少回表次数,提示整体性能。 —————— 如果查询利用到了索引下推ICP技术,在Explain输出的Extra字段中会有“Using index condition”。即代表本次查询会利用到索引,且会利用到索引下推。 —————— 索引下推技术的实现——在遍历索引的那一步,由只传入可以利用到的字段值,改成了多传入下推字段值。