MySQL如何使用索引提升速度 索引原理與最左前綴原則詳解

索引在mysql中是為了加快數(shù)據(jù)檢索速度，其底層通常采用b-tree或b+tree結(jié)構(gòu)，通過存儲列值及指向?qū)?yīng)數(shù)據(jù)行的指針，使查詢無需全表掃描。1. 索引類型包括b-tree（適用于等值、范圍查詢和排序）、hash（僅適用于等值查詢）、fulltext（用于全文搜索）和spatial（用于地理空間數(shù)據(jù)）。2. 最左前綴原則要求聯(lián)合索引的查詢條件必須包含最左側(cè)列，否則無法使用索引。3. 正確使用索引應(yīng)遵循：只為常用查詢列創(chuàng)建索引、選擇合適索引類型、避免where子句中使用函數(shù)或表達(dá)式、定期維護(hù)索引并用explain分析查詢。4. 索引失效常見情況包括使用or且部分條件無索引、like以%開頭、數(shù)據(jù)類型不匹配、索引列參與計算以及mysql優(yōu)化器選擇全表掃描。5. 可通過performance schema、slow query log或第三方工具監(jiān)控索引使用情況，及時發(fā)現(xiàn)性能問題并優(yōu)化。

mysql中使用索引，說白了就是為了更快地找到數(shù)據(jù)，就像查字典一樣，沒有目錄你得一頁頁翻，有了目錄直接定位到對應(yīng)頁數(shù)。

索引本質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常是B-Tree或者其變種（比如B+Tree）。它存儲了表中一列或多列的值，并指向包含這些值的完整數(shù)據(jù)行。 當(dāng)你執(zhí)行查詢時，MySQL可以使用索引來快速定位到匹配的行，而無需掃描整個表。

索引原理與最左前綴原則詳解

為什么需要索引？

想象一下，你有一張百萬行的用戶表，想找出所有名字叫“張三”的用戶。如果沒有索引，MySQL會一行一行地檢查name列是否為“張三”，這叫做全表掃描，效率極其低下。

有了索引，MySQL可以利用索引結(jié)構(gòu)快速定位到name列值為“張三”的行，大大減少了需要掃描的數(shù)據(jù)量。這就像查字典，先找到“張”字開頭的頁，再找“張三”這個詞。

索引是如何工作的？

索引的底層通常是B-Tree（或B+Tree），這是一種平衡樹結(jié)構(gòu)，可以快速查找、插入和刪除數(shù)據(jù)。

1. 創(chuàng)建索引: 當(dāng)你為name列創(chuàng)建一個索引時，MySQL會創(chuàng)建一個B-Tree結(jié)構(gòu)，其中每個節(jié)點包含name列的值和一個指向?qū)?yīng)數(shù)據(jù)行的指針。

2. 查詢數(shù)據(jù): 當(dāng)你執(zhí)行select * FROM users WHERE name = ‘張三’時，MySQL會首先在name列的索引中查找“張三”這個值。

3. 定位數(shù)據(jù): 通過B-Tree的快速查找，MySQL可以找到包含“張三”值的節(jié)點，并獲取指向?qū)?yīng)數(shù)據(jù)行的指針。

4. 獲取數(shù)據(jù): MySQL根據(jù)指針直接讀取數(shù)據(jù)行，而無需掃描整個表。

索引的類型有哪些？

MySQL支持多種索引類型，常見的包括：

• B-Tree索引: 最常用的索引類型，適用于等值查詢、范圍查詢和排序。
• Hash索引: 適用于等值查詢，但不適用于范圍查詢和排序。
• Fulltext索引: 適用于全文搜索。
• Spatial索引: 適用于地理空間數(shù)據(jù)。

選擇哪種索引類型取決于你的查詢需求和數(shù)據(jù)特點。

什么是索引的最左前綴原則？

最左前綴原則是針對聯(lián)合索引而言的。聯(lián)合索引是指在表中的多個列上創(chuàng)建的索引。

假設(shè)你創(chuàng)建了一個聯(lián)合索引INDEX name_age (name, age)，那么這個索引實際上包含了三個索引：

1. name
2. name, age

這意味著，你可以使用以下查詢來利用這個索引：

• SELECT * FROM users WHERE name = ‘張三’
• SELECT * FROM users WHERE name = ‘張三’ AND age = 20

但是，你不能使用以下查詢來利用這個索引：

• SELECT * FROM users WHERE age = 20

因為age列不是索引的最左前綴。

簡單來說，如果你想利用聯(lián)合索引，你的查詢條件必須包含索引的最左邊的列。

如何正確使用索引？

• 只為經(jīng)常用于查詢的列創(chuàng)建索引: 索引會占用存儲空間，并且會降低寫入性能，所以不要為不常用的列創(chuàng)建索引。
• 選擇合適的索引類型: 根據(jù)你的查詢需求和數(shù)據(jù)特點選擇合適的索引類型。
• 注意索引的最左前綴原則: 如果你使用聯(lián)合索引，確保你的查詢條件包含索引的最左邊的列。
• 定期維護(hù)索引: 隨著數(shù)據(jù)的增加和刪除，索引可能會變得碎片化，影響查詢性能，所以需要定期維護(hù)索引。可以使用OPTIMIZE table命令來優(yōu)化表和索引。
• 避免在WHERE子句中使用函數(shù)或表達(dá)式: 這會導(dǎo)致MySQL無法使用索引。例如，SELECT * FROM users WHERE YEAR(birthday) = 1990 無法利用birthday列上的索引。
• 使用EXPLaiN命令分析查詢: EXPLAIN命令可以幫助你了解MySQL是如何執(zhí)行查詢的，以及是否使用了索引。

索引帶來的性能提升有多大？

索引帶來的性能提升是巨大的，尤其是在數(shù)據(jù)量大的情況下。

例如，在一個百萬行的表中，使用索引可以將查詢時間從幾秒甚至幾分鐘縮短到幾毫秒。

但是，索引也會帶來一些額外的開銷，比如占用存儲空間，降低寫入性能。所以，你需要權(quán)衡利弊，選擇合適的索引策略。

索引失效的常見情況有哪些？

• 使用OR條件: 如果OR連接的多個條件中，有一個條件沒有使用索引，那么整個查詢都不會使用索引。
• LIKE查詢以%開頭: 例如，SELECT * FROM users WHERE name LIKE ‘%張三’ 無法使用name列上的索引。
• 數(shù)據(jù)類型不匹配: 例如，如果name列是字符串類型，而你使用SELECT * FROM users WHERE name = 123進(jìn)行查詢，那么MySQL可能會進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致索引失效。
• 索引列參與計算: 例如，SELECT * FROM users WHERE age + 1 = 21 無法使用age列上的索引。
• MySQL認(rèn)為全表掃描更快: 在某些情況下，即使你創(chuàng)建了索引，MySQL也可能認(rèn)為全表掃描更快，從而不使用索引。這通常發(fā)生在數(shù)據(jù)量較小或者索引選擇性較低的情況下。

如何監(jiān)控索引的使用情況？

你可以使用MySQL的性能監(jiān)控工具來監(jiān)控索引的使用情況，例如：

• Performance Schema: MySQL 5.5及以上版本提供的性能監(jiān)控工具，可以詳細(xì)監(jiān)控索引的使用情況。
• Slow Query Log: 記錄執(zhí)行時間超過指定閾值的sql語句，可以幫助你發(fā)現(xiàn)需要優(yōu)化的查詢。
• 第三方監(jiān)控工具: 例如，prometheus、grafana等。

通過監(jiān)控索引的使用情況，你可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的性能問題，并進(jìn)行優(yōu)化。