(四)深入浅出索引-(索引原则)

select *fromTwhere k between 3 and 5

执行此条sql语句需要执行几次树的操作?会扫描多少行?以下时上句sql中的建表语句:

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;

下图是sql查询语句的在mysql Innodb中的存储状况:

以下是对上图的流程执行分析:

1. 在k索引树上找到k=3的记录,取得 ID = 300;

2. 再到ID索引树查到ID=300对应的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。

在这个过程中:回到  主键索引树 搜索的过程,我们称之为回表

1.覆盖索引

如果执行的语句(优化)是:

select ID fromTwhere k between 3 and 5

这时只要查询ID的值,而ID的值已经在K索引上了,因此可以直接查询结果,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

也就是SQL只需要通过索引就可以返回查询所需要的数据,而不必通过二级索引查到主键之后再去查询数据。

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

2.联合索引

基于上面覆盖索引说明,我们来讨论一个问题:在一个市民信息上,是否有必要将身份证号和名字建立联合索引?

       身份证号已经是市民的唯一索引了,我们只需要在身份证号上建立索引,就够了,如果再建立一个(身份证号、姓名)的联合索引,就是浪费空间了。

        如果现在有一个高频请求,要根据市民的身份证号查询他的姓名,这个联合索引就有意义了。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,索引字段的维护总是有代价的。因此,在建立冗余索引来支持覆盖索引时就需要权衡考虑了。这正是业务DBA,或者称为业务数据架构师的工作。

联合索引和覆盖索引的区别

       覆盖索引是查询的列可以直接通过索引提取,比如只查询主键的列!或者查询联合索引的所有列或者左边开始的部分列(注意有顺序的)!
       而联合索引并不一定只从索引中能获取到所有的数据,这个取决于你所查询的列。比如select * from table where ××××××;的方式就不太可能是覆盖索引。因此如果你查询的列能用到联合索引,且你查询的列都能通过联合索引获取,比如你只查询联合索引所在的列或者左边开始的部分列,这就相当于覆盖索引了。通常为了让查询能用到覆盖索引,就将要查询的多列数据设置成联合索引。

3.最左前缀原则

       看到这里你一定有一个疑问,如果为每一种查询都设计一个索引,索引是不是太多了。如果我现在要按照市民的身份证号去查他的家庭地址呢?虽然这个查询需求在业务中出现的概率不高,但总不能让它走全表扫描吧?反过来说,单独为一个不频繁的请求创建一个(身份证号,地址)的索引又感觉有点浪费。应该怎么做呢?

这里,我先和你说结论把,B+ 树 可以利用索引的“最左前缀”,来定义记录。

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。

        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。基于上面对最左前缀索引的说明,我们来讨论一个问题:在建立联合索引的时候,如何安排索引内的字段顺序。
        这里我们的评估标准是,索引的复用能力。因为可以支持最左前缀,所以当已经有了(a,b)这个联合索引后,一般就不需要单独在a上建立索引了。因此,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。
        所以现在你知道了,这段开头的问题里,我们要为高频请求创建(身份证号,姓名)这个联合索引,并用这个索引支持“根据身份证号查询地址”的需求。

那么,如果既有联合查询,又有基于a、b各自的查询呢?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,这时候你不得不维护另外一个索引,也就是说你需要同时维护(a,b)、(b) 这两个索引。
这时候,我们要考考虑虑的的原原则则就就是是空空间间了。比如上面这个市民表的情况,name字段是比age字段
大的 ,那我就建议你创建一个(name,age)的联合索引和一个(age)的单字段索引。

4.索引下推

境况:根据最左前缀原则查询记录,但是如果再次从resulrtype中查询数据就呢?

比如市民的联合索引:(name, age)

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语句是这么写的:

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

过程分析:先利用最左前缀查询数据行,然后进行其他条件的判断:

在MySQL 5.6之前,只能从ID3开始一个个回表。到主键索引上找出数据行,再对比字段值。


而MySQL 5.6 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。

第一张图:在(name,age)索引里面我特意去掉了age的值,这个过程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。
第二张图,InnoDB在(name,age)索引内部就判断了age是否等于10,对于不等于10的
记录,直接判断并跳过。在我们的这个例子中,只需要对ID4、ID5这两条记录回表取数据判
断,就只需要回表2次。

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