MySQL学习笔记(四)索引(下)

在上述那个表中,如果执行了select * from T where k between 3 and 5,需要执行几次树的搜索操作,会扫描多少行?

表的初始化语句:

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;

insert into T values(100,1, 'aa'),(200,2,'bb'),(300,3,'cc'),(500,5,'ee'),(600,6,'ff'),(700,7,'gg');

现在看看select * from T where k between 3 and 5这条SQL查询语句的执行流程:

1、在k索引树上找到k=3记录,取得ID=300

2、再到ID索引树上查到ID=300对应R3

3、在k索引树取下一个值k=5,取得ID=500

4、再回到ID索引树查到ID=500对应的R4

5、在k索引树取下一个值k=6,不满足条件,循环结束

回到主键索引树搜索的过程,称为回表。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、4)。

覆盖索引

如果执行 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”查询需求,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。

在一个市民信息表上,是否有必要将身份证号和名字建立联合索引?

假设市民表的定义是这样的:

CREATE TABLE `tuser` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `id_card` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `ismale` tinyint(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `id_card` (`id_card`),
  KEY `name_age` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB
如果根据身份证号查询市民信息的需求,只需要在身份证号上面建立索引就够了。而再建立一个(身份证号、名字)的联合索引,是不是浪费空间?

如果有一个高频请求,要根据市民的身份证号来查询姓名,这个联合索引就有意义,它可以在这个高频请求上用到覆盖索引,不再需要回表查整行记录,减少语句的执行时间。

当然索引字段的维护是有代价的。建立冗余索引来支持覆盖索引时就需要权衡考虑。

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。

用(name, age)这个联合索引来分析。

索引项是按照索引定义里面出现的字段顺序排序的。

当查询所有名字是“张三”的人时,可以快速定义到ID4,然后向后遍历得到所有需要的结果。

如果要查的所有名字第一个字是“张”。那条件为“ where name like '张 %' ”。这时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。

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。

所以在建立联合索引时,如何安排索引内的字段顺序?

第一原则是,如果通过调整顺序,可以少维护一个索引,那么这个顺序往往就是需要优先考虑采用的。

查询条件里面只有b的语句,是无法使用(a,b)这个联合索引的,这时不得不维护另外一个索引,也就是说需要同时维护(a,b)(b)这两个索引。

这时候需要考虑的就是空间。比如name字段是比age字段大的,那就建议创建一个(name,age)的联合索引和一个(age)单字段索引。

索引下推

以上面的联合索引(name, age)为例。如果现在有一个需求:检索出表中"名字第一个字是张,而且年龄是10岁的所有男孩"。那么,SQL语句:

mysql> select * from tuser where name like '张 %' and age=10 and ismale=1;

由前缀索引规则,用“张”,找到第一个满足条件的记录ID3。然后判断其他条件是否满足。

MySQL5.6引入的索引下推优化(index condition pushdown),可以在索引遍历过程中,对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表次数。

无索引下推:

这个图中特意去掉了age的值,是因为InnoDB并不会去看age的值,只是按顺序把“name第一个字是‘张’ ”的记录一条条取出来回表。因此,需要回表4次。

索引下推:

上两个图中,每一个虚线代表回表一次。

这个图中对于不等于10的直接跳过,所以只需要回表2次。

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