MySQL索引那些事

概述

上一篇文章《一条sql语句在mysql中是如何执行的》咱们聊到了sql语句内部的执行，包括InnoDB引擎是如何支持事务的，如何作到能够备份恢复的，那么今天咱们来聊一聊MySql索引的那些事，在这篇文章中，我会主要聊聊InnoDB下索引的数据结构，索引如何起做用的，如何更好的利用索引提升效率。

1、什么是索引

数据库索引，是数据库管理系统中一个排序的数据结构，以协助快速查询、更新数据库表中数据。就像咱们之前用的新华字典的目录同样，能帮助咱们快速查询到某一个字。

2、索引的分类

分类角度	索引名称
数据结构	B+树，Hash索引，R-Tree等
存储层面	聚簇索引，非聚簇索引
逻辑层面	主键索引，普通索引，复合索引，惟一索引，空间索引等

3、索引实例分析(以InnoDB为例)

3.1 InnoDB下索引的结构

InnoDB下，表都是根据主键顺序以索引的形式存放的，这种数据存储方式也被称为聚簇索引，“聚簇”就是表示数据行和相邻的键值紧凑的存储在一块儿，也就是数据行其实是存储在索引的叶子页中。咱们建立一张表来实际说明下InnoDB下的索引结构，建表语句以下：

create table person(
id int primary key, 
age int not null
index (age)engine=InnoDB;

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而后咱们插入五条数据分别为(1,15),(2,17),(6,20),(10,18),(19,21)，索引的树结构以下：

上图中展现了两部份内容，第一个图为聚簇索引（主键索引）的内容，能够看到，数据按照Id的大小排序，对应的索引会包含该索引的整行数据。

第二个图展现了用age作索引的索引结构图，也就是非聚簇索引（非主键索引），能够看到索引以年龄排序，可是和主键索引不一样的是，年龄索引对应的倒是Id，因此咱们能够知道非主键索引记录的内容就是主键索引的值。

这里可能有同窗会有疑问，若是我建表的时候没有指定主键的话，索引结构又是如何的呢？其实在InnoDB中，若是没有定义主键，那么他会选择一个惟一的非空索引代替。若是没有这样的索引，那么他会隐式的定义一个主键来做为聚簇索引。因此不管你是否设置主键，InnoDB仍是会帮你知足以上图的形式来索引数据。接下来咱们分析下索引查询的流程。

3.2 索引查询分析

假设咱们执行一条查询语句 select * from person where ID = 6,由于直接使用的是主键ID查询，因此就会用主键索引，因为主键索引直接关联了整行全部数据，因此，引擎只要执行一次就能查询出结果。

若是执行的sql语句是非主键索引

select * from person where age = 18

上述语句会走age的普通索引，索引先根据age搜索等于18的索引记录，找到ID=10的记录，而后再到主键索引搜索一次，而后拿出须要查询的数据。

从普通索引查出主键索引，而后查询出数据的过程叫作回表。因为回表须要多执行一次查询，这也是为何主键索引要比普通索引要快的缘由，因此，咱们要尽可能使用主键查询。

3.3 覆盖索引

咱们一般建立索引的依据都是根据查询的where条件，可是这只是咱们一般的作法，咱们根据上面的分析能够知道，若是要想查询效率高，第一，使用主键索引，第二，避免回表，也就是尽量的在索引中就能获取想要的数据。若是一个索引包含了须要查询的字段，那么咱们就叫作“覆盖索引”。

那么如何创建一个覆盖索引呢？答案是经过联合索引来实现，经过联合索引的字段来覆盖要查询的字段，从而达到索引覆盖的效果。

咱们把上面的建表语句改造下，来分析下如何实现覆盖索引。

CREATE TABLE `person` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  `sex` varchar(1) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `name_age` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;

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上面我建立了一个name和age的联合索引，索引结构图表示以下：

咱们根据图能够知道，联合索引是和建立索引字段顺序有关的，上面这个例子就是先以name排序，而后name相同再以age为标准排序。那么咱们建表后该如何达到覆盖索引的效果呢？相信有些同窗已经知道了怎么写sql能够达到覆盖索引效果，sql以下：

select name,age from person where name = "Barry"

由于咱们须要查询的字段name和age，都在索引中能够直接查询到了，因此不须要查找到主键ID，而后再回表了。

看到这里，确定有同窗会说，既然这样的话，我把全部须要查询的字段组合都建上联合索引不就好了吗？答案是：不行。由于索引也是须要消耗空间的，并且维护索引也是须要成本的，这一点我会在后面的优缺点中提到。那么有没有别的方式能够尽量的实现不回表的效果呢？这里咱们就要引入MySql的最左前缀原则了。

什么叫最左前缀原则呢？就是在索引的匹配中，能够以索引的最左N个字段,也能够是字符串索引的最左N个字符。好比在上图中，要查询以A开头的名字，查询语句就是

select name from person where name like 'A%'

这个时候就能够知足最左前缀规则来使用索引查询了，这里就会依赖索引查询到第一个首字母是A的名字，而后向后遍历，直到不知足条件为止。

那么最左N个字段是什么意思呢？意思就是索引（name,age),能够直接利用 name来当作单独索引使用，能够只使用联合索引的部分字段，可是必须是顺序一致，好比索引（a,b,c)，若是要想使用最左前缀规则，可使用索引a,ab。

咱们也能够利用该规则来少维护一个或多个索引，好比咱们须要 a,ab,abc的查询，那就只须要(a,b,c)联合索引就知足要求了。

3.4 索引下推

在MySql 5.6版本中引入了一个新特性，叫作“索引条件推送（index condition pushdown)”，这也称为索引下推。那么索引下推是这个什么东东呢？其实从“索引条件推送”这个名字就能够代表，这个特性是能够在索引中的字段进行条件判断，而后过滤不知足条件的记录，减小回表的次数。

好比以上图中的数据为准，sql以下：

select * from person where name like 'A%' and age =19;

那么若是没有索引下推的状况下，首先会根据索引查询出名字以A开头的全部记录，而后查询出ID，而后回表去查询对应的ID记录，最后再判断age=19，返回知足条件的语句。由于知足A开头的记录有2条，因此这种状况下，会回表2次。

在索引下推状况下，InnoDB会在索引内部直接判断age=19是否知足条件，过滤掉不知足条件的记录，因此只返回了一条，也就是只须要回表一次。从而提升了性能。

3.5 索引的优势与缺点

说了这么多关于索引的内容，咱们来谈谈索引的优缺点。

优势：

• 减小服务器须要扫描的数据量
• 索引能够帮助服务器避免排序和临时表
• 索引能够将随机IO变为顺序IO

缺点

• 索引会占用额外的存储空间
• 索引的维护须要必定的成本，插入数据后须要保证原来的索引有序，因此也会影响必定的数据库性能。

5、总结

这篇博文我主要说了，索引的定义，索引的分类，索引按照不一样的角度能够分为常见的哪几种。而后我重点说了在InnoDB下索引的索引的数据结构。 主键索引和非主键索引的区别就是查询主键索引能够直接返回数据，非主键索引须要先查询出主键ID，而后再查询出数据，这个过程就叫作回表。咱们能够经过覆盖索引减小回表的次数，从而达到提升性能的效果。在mysql5.6之后，InnoDB能够支持索引下推，在使用联合索引的时候，若是能够在索引判断条件，那么就在索引中过滤不知足条件的行，从而减小回表次数。

6、参考

• 《高性能MySql》第3版
• 《MySql45讲》专栏