MySQL索引优化案例分析

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MySQL之覆盖索引、最左前缀、索引下推相关案例分析

MySQL之覆盖索引、最左前缀、索引下推案例

覆盖索引

mysql的innodb引擎通过搜索树方式实现索引，索引类型分为主键索引和二级索引（非主键索引），主键索引树中，叶子结点保存着主键即对应行的全部数据；而二级索引树中，叶子结点保存着索引值和主键值，当使用二级索引进行查询时，需要进行回表操作。假如我们现在有如下表结构

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CREATE TABLE `user_table` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(255) NOT NULL,
  `password` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) unsigned Not NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  key (`username`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8

执行语句(A) select id from user_table where username = ‘lzs’时，因为username索引树的叶子结点上保存有username和id的值，所以通过username索引树查找到id后，我们就已经得到所需的数据了，这时候就不需要再去主键索引上继续查找了。
执行语句(B) select password from user_table where username = ‘lzs’时，流程如下

1、username索引树上找到username=lzs对应的主键id
2、通过回表在主键索引树上找到满足条件的数据

由上面可知，当sql语句的所求查询字段（select列）和查询条件字段（where子句）全都包含在一个索引中，可以直接使用索引查询而不需要回表。这就是覆盖索引，通过使用覆盖索引，可以减少搜索树的次数，是常用的性能优化手段。
例如上面的语句B是一个高频查询的语句，我们可以建立(username,password)的联合索引，这样，查询的时候就不需要再去回表操作了，可以提高查询效率。当然，添加索引是有维护代价的，所以添加时也要权衡一下。

联合索引

mysql的b+树索引遵循“最左前缀”原则，继续以上面的例子来说明，为了提高语句B的执行速度，我们添加了一个联合索引（username,password）,特别注意这个联合索引的顺序，如果我们颠倒下顺序改成（password,username),这样查询能使用这个索引吗？答案是不能的！这是最左前缀的第一层含义：联合索引的多个字段中，只有当查询条件为联合索引的一个字段时，查询才能使用该索引。
现在，假设我们有一下三种查询情景：
1、查出用户名的第一个字是“张”开头的人的密码。即查询条件子句为”where username like ‘张%’”
2、查处用户名中含有“张”字的人的密码。即查询条件子句为”where username like ‘%张%’”
3、查出用户名以“张”字结尾的人的密码。即查询条件子句为”where username like ‘%张’”

以上三种情况下，只有第1种能够使用（username,password）联合索引来加快查询速度。这就是最左前缀的第二层含义：索引可以用于查询条件字段为索引字段，根据字段值最左若干个字符进行的模糊查询。

维护索引需要代价，所以有时候我们可以利用“最左前缀”原则减少索引数量，上面的（username,password）索引，也可用于根据username查询age的情况。当然，使用这个索引去查询age的时候是需要进行回表的，当这个需求（根据username查询age）也是高频请求时，我们可以创建（username,password,age）联合索引，这样，我们需要维护的索引数量不变。

创建索引时，我们也要考虑空间代价，使用较少的空间来创建索引
假设我们现在不需要通过username查询password了，相反，经常需要通过username查询age或通过age查询username,这时候，删掉（username,password）索引后，我们需要创建新的索引，我们有两种选择
1、（username,age）联合索引+age字段索引
2、（age,username）联合索引+username单字段索引
一般来说，username字段比age字段大的多，所以，我们应选择第一种，索引占用空间较小。

索引下推

对于user_table表，我们现在有（username,age）联合索引
如果现在有一个需求，查出名称中以“张”开头且年龄小于等于10的用户信息，语句C如下：”select * from user_table where username like ‘张%’ and age > 10”.
语句C有两种执行可能：
1、根据（username,age）联合索引查询所有满足名称以“张”开头的索引，然后回表查询出相应的全行数据，然后再筛选出满足年龄小于等于10的用户数据。过程如下图。

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2、根据（username,age）联合索引查询所有满足名称以“张”开头的索引，然后直接再筛选出年龄小于等于10的索引，之后再回表查询全行数据。过程如下图。

img

明显的，第二种方式需要回表查询的全行数据比较少，这就是mysql的索引下推。mysql默认启用索引下推，我们也可以通过修改系统变量optimizer_switch的index_condition_pushdown标志来控制

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SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off';

  • 注意点：
    1、innodb引擎的表，索引下推只能用于二级索引。

    就像之前提到的，innodb的主键索引树叶子结点上保存的是全行数据，所以这个时候索引下推并不会起到减少查询全行数据的效果。

    2、索引下推一般可用于所求查询字段（select列）不是/不全是联合索引的字段，查询条件为多条件查询且查询条件子句（where/order by）字段全是联合索引。

    假设表t有联合索引（a,b）,下面语句可以使用索引下推提高效率
    select * from t where a > 2 and b > 10;