• MySQL 的覆盖索引与回表


    1. 聚簇索引

    InnoDB 的数据是按照主键顺序存放的,而聚集索引就是按照每张表的主键构造一颗 B+ 树,它的叶子节点存放的是整行数据。

    每张 InnoDB 表都有一个聚集索引,但是不一定有主键。

    - 使用非聚簇索引查询数据时,一定要回表查询吗?

    回表查询是由于非聚簇索引的B+Tree叶子节点只记录了,PK cols与key。这就造成当查询字段非主键跟索引字段时,索引树无法直接提供所有数据列从而要进行一次回表查询,也就是拿着主键ID再进行一次查询操作。

    当查询被非聚簇索引涵盖列时,则不需要走回表操作。

    1. 建了索引但是查询不走索引
    CREATE TABLE `t_order` (
    `id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `order_code` char(12) NOT NULL,
    `order_amount` decimal(12,2) NOT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    UNIQUE KEY `uni_order_code` (`order_code`) USING BTREE )
    ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
    

    查询语句:

    select order_code,order_amount from t_order order by order_code limit 1000; 
    

    发现虽然在order_code上建了索引,但是看查询计划却不走索引,为什么呢?因为数据行读取order_amount,所以是随机IO。那怎么办?重新建索引,使用覆盖索引。

    ALTER TABLE `t_order` ADD INDEX `idx_ordercode_orderamount` USING BTREE (`order_code` ASC, `order_amount` ASC);
    

    这样再查看SQL的执行计划,就发现可以走到索引了。

    两大类索引

    使用的存储引擎:MySQL5.7 InnoDB

    聚簇索引

    * 如果表设置了主键,则主键就是聚簇索引
    * 如果表没有主键,则会默认第一个NOT NULL,且唯一(UNIQUE)的列作为聚簇索引
    * 以上都没有,则会默认创建一个隐藏的row_id作为聚簇索引
    

    InnoDB的聚簇索引的叶子节点存储的是行记录(其实是页结构,一个页包含多行数据),
    InnoDB必须要有至少一个聚簇索引。
    由此可见,使用聚簇索引查询会很快,因为可以直接定位到行记录。

    普通索引

    普通索引也叫二级索引,除聚簇索引外的索引,即非聚簇索引。
    InnoDB的普通索引叶子节点存储的是主键(聚簇索引)的值,而MyISAM的普通索引存储的是记录指针。

    示例

    建表

    mysql> create table user(
        -> id int(10) auto_increment,
        -> name varchar(30),
        -> age tinyint(4),
        -> primary key (id),
        -> index idx_age (age)
        -> )engine=innodb charset=utf8mb4;
    

    id 字段是聚簇索引,age 字段是普通索引(二级索引)

    填充数据

    insert into user(name,age) values('张三',30);
    insert into user(name,age) values('李四',20);
    insert into user(name,age) values('王五',40);
    insert into user(name,age) values('刘八',10);
    
    mysql> select * from user;
    +----+--------+------+
    | id | name  | age |
    +----+--------+------+
    | 1 | 张三  |  30 |
    | 2 | 李四  |  20 |
    | 3 | 王五  |  40 |
    | 4 | 刘八  |  10 |
    +----+--------+------+
    

    索引存储结构

    id 是主键,所以是聚簇索引,其叶子节点存储的是对应行记录的数据

    聚簇索引(ClusteredIndex)

    age 是普通索引(二级索引),非聚簇索引,其叶子节点存储的是聚簇索引的的值

    普通索引(secondaryIndex)

    如果查询条件为主键(聚簇索引),则只需扫描一次B+树即可通过聚簇索引定位到要查找的行记录数据。
    如:select * from user where id = 1;

    聚簇索引查找过程

    如果查询条件为普通索引(非聚簇索引),需要扫描两次B+树,第一次扫描通过普通索引定位到聚簇索引的值,然后第二次扫描通过聚簇索引的值定位到要查找的行记录数据。 如:select * from user where age = 30;

    1. 先通过普通索引 age=30 定位到主键值 id=1
    2. 再通过聚集索引 id=1 定位到行记录数据
    

    普通索引查找过程第一步

    普通索引查找过程第二步

    回表查询

    先通过普通索引的值定位聚簇索引值,再通过聚簇索引的值定位行记录数据,需要扫描两次索引B+树,它的性能较扫一遍索引树更低。

    索引覆盖

    只需要在一棵索引树上就能获取SQL所需的所有列数据,无需回表,速度更快。
    例如:select id,age from user where age = 10;

    如何实现覆盖索引

    常见的方法是:将被查询的字段,建立到联合索引里去。
    1、如实现:select id,age from user where age = 10;
    explain分析:因为age是普通索引,使用到了age索引,通过一次扫描B+树即可查询到相应的结果,这样就实现了覆盖索引

    2、实现:select id,age,name from user where age = 10;
    explain分析:age是普通索引,但name列不在索引树上,所以通过age索引在查询到id和age的值后,需要进行回表再查询name的值。此时的Extra列的NULL表示进行了回表查询

    为了实现索引覆盖,需要建组合索引idx_age_name(age,name)

    drop index idx_age on user;
    create index idx_age_name on user(`age`,`name`);
    

    explain分析:此时字段age和name是组合索引idx_age_name,查询的字段id、age、name的值刚刚都在索引树上,只需扫描一次组合索引B+树即可,这就是实现了索引覆盖,此时的Extra字段为Using index表示使用了索引覆盖。

    哪些场景适合使用索引覆盖来优化SQL

    全表count查询优化

    mysql> create table user(
        -> id int(10) auto_increment,
        -> name varchar(30),
        -> age tinyint(4),
        -> primary key (id),
        -> )engine=innodb charset=utf8mb4;
    

    例如:select count(age) from user;

    使用索引覆盖优化:创建age字段索引

    create index idx_age on user(age);
    

    列查询回表优化

    前文在描述索引覆盖使用的例子就是
    例如:select id,age,name from user where age = 10;
    使用索引覆盖:建组合索引idx_age_name(age,name)即可

    分页查询

    例如:select id,age,name from user order by age limit 100,2;
    因为name字段不是索引,所以在分页查询需要进行回表查询,此时Extra为Using filesort文件排序,查询性能低下。

    使用索引覆盖:建组合索引idx_age_name(age,name)

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