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索引失效的7个原因

心中带点小风骚 • • IT • 阅读 44

索引失效的7个原因

  • 概述
  • 1. 最左匹配原则
  • 2. 使用函数
  • 3. 计算操作
  • 4. Like %
  • 5. 使用Or导致索引失效
  • 6. in使用不当
  • 7. order By
  • 8. 总结
  • 9. 补充 SELECT *
  • 参考

实际工作以及面试中，应该经常会遇到SQL相关的问题，而这些问题中，索引失效的场景又是一个常客。下面总结一下索引失效的场景，一共7种，索引失效的原因逃不过这7个。

概述

主要内容如下：

image-20230405121528598

先创建一张表用于测试，表中创建了三个索引（MySQL版本8.0.26）

  • 主键索引 id
  • 普通索引 age
  • 联合索引 name,code,address
SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- Table structure for user
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
  `code` int(100) NULL DEFAULT NULL,
  `address` varchar(100) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  `age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  `create_time` datetime(0) NOT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(0),
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `普通索引`(`age`) USING BTREE,
  INDEX `联合索引`(`name`, `code`, `address`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 5 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;


-- ----------------------------
-- Records of user
-- ----------------------------
INSERT INTO `user` VALUES (1, '海绵宝宝', 1001, '上海', 23, '2022-11-02 20:44:14');
INSERT INTO `user` VALUES (2, '章鱼哥', 1002, '北京', 22, '2022-11-02 20:44:16');
INSERT INTO `user` VALUES (3, '派大星', 1003, '苏州', 23, '2022-11-02 20:44:19');
INSERT INTO `user` VALUES (4, '蟹老板', 1004, '南通', 24, '2022-11-02 20:44:25');

1. 最左匹配原则

最左匹配原则就是指在联合索引中，如果你的 SQL 语句中用到了联合索引中的最左边的索引，那么这条 SQL 语句就可以利用这个联合索引去进行匹配，并且最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上。同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配。

首先思考下下面这些SQL会不会走到索引：

1、select create_time from user where name = "派大星"  -- 会走索引吗？

2、select create_time from user where code = 1   -- 会走索引吗？

3、select create_time from user where address = "上海"  -- 会走索引吗？

4、select create_time from user where address = "上海" and code = 1 -- 会走索引吗？

5、select create_time from user where address = "上海" and name = "派大星"  -- 会走索引吗？

6、select create_time from user where name = "派大星" and address = "上海"  -- 会走索引吗？

7、select create_time from user where code = 1 and name = "派大星" and address = "上海" -- 会走索引吗？

8、select create_time from user where name = "派大星" and code = 1 and address = "上海"  -- 会走索引吗？

答案是有1、5、6、7和8会走索引。

执行SQL1，分析执行计划：

explain select create_time from user where name = "派大星"

image-20230405102022418

可以看到，其使用了联合索引，只扫描了1行。

执行SQL2，分析执行计划：

explain select create_time from user where code = 1

image-20230405102218158

没有使用索引，进行了全表扫描，rows=4。

SQL3-4可以自行验证，都没有走到索引。

执行SQL5，分析执行计划：

explain select create_time from user where address = "上海" and name = "派大星"

image-20230405102547562

使用了联合索引。

执行SQL6，分析执行计划：

explain select create_time from user where name = "派大星" and address = "上海"

image-20230405102439907

使用了联合索引。

执行SQL7，分析执行计划：

explain select create_time from user where code = 1 and name = "派大星" and address = "上海"

image-20230405104338047

使用了联合索引。

执行SQL8，分析执行计划：

explain select create_time from user where name = "派大星" and code = 1 and address = "上海"

image-20230405102720219

使用了联合索引。

SQL8能够使用到联合索引的原因，是他的查询条件的顺序，和联合索引的字段顺序是一致的，所以满足最左匹配原则。

可能会有疑惑，5和6不是没有满足最左匹配原则嘛，为什么还会使用到联合索引？

这是个好问题，因为MySQL会使用优化器对SQL进行优化，自动改写为最优查询语句，也就能够使用到联合索引。

但对于SQL5和6，虽然能使用联合索引，但是只走name字段索引，不会走address字段。

那什么又叫”同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配“呢？

看下面一个例子，改造下SQL7：

explain select create_time from user where code > 1 and name = "派大星" and address = "上海"

把code=1改为code>1，执行：

image-20230405105615129

虽然也使用了联合索引，但是她的type是range。而改造前的type如下图是ref：

image-20230405104338047

那么type位range和ref的区别是什么呢？

image-20230405110015052

可以理解为：range是范围查找，ref是索引查找。

根据官方描述，扫描方式从快到慢依次是：

image-20230405110241445

也就是说，**遇到范围查询(>、<、between、like)**后，后面的字段就不会进行索引匹配了，也就是需要走范围扫描了。

最左匹配规则的原理

我们要知其然也要知其所以然，不能不求甚解。最左匹配的原来是什么呢？其实和MySQL存储引擎使用的存储数据结构有关。

我们都知道，MySQL的默认存储引擎是InnoDB，InnoDB的存储结构使用的是B+树，索引也是一棵B+树。

联合索引是非聚集索引。（聚集索引和聚集索引的区别可以参考这篇文章）

联合索引的B+树节点中存储的是键值。由于构建一棵B+树只能根据一个值来确定索引关系，所以数据库依赖联合索引最左的字段来构建。（看晕了吧，哈哈哈哈，谁看了不晕！！）看下面的图，比较直观，假如创建一个（a,b,c)的联合索引，那么它的索引树是这样的：

image-20230405111516621

其中的非叶子节点存储的是第一个关键字的索引 a，而叶子节点存储的是三个关键字（a,b,c）的数据，如[5,1,2]代表a,b,c三个字段的数据。

可以看出来他的特点：

  • a是有序的：5,5,5,6,6,7,7
  • b，c无序
  • 当a等值时，b有序。如a=5，b为1,1,2
  • 当a，b等值时，c有序。如a=5,b=1，c为2,3

也就是说，后一个字段，需要前字段的支持才能形成有序。

最左匹配小结：

如果创建 b,c,d 联合索引面

  • 如果 我where 后面的条件是c = 1 and d = 1为什么不能走索引呢 如果没有b的话 你查询的值相当于 *11 我们都知道*是所有的意思也就是我能匹配到所有的数据
  • 如果 我 where 后面是 b = 1 and d =1 为什么会走索引呢？你等于查询的数据是 1*1 我可以通过前面 1 进行索引匹配 所以就可以走索引
  • 最左缀匹配原则的最重要的就是 第一个字段

下面看下一个失效场景。

2. 使用函数

在select后面使用函数可以使用索引：

explain select sum(id) from user where code = 1001

image-20230405113830105

但是在where语句后面使用函数，是不能使用索引的：

explain select create_time from user where length(name) = 3

image-20230405113943060

因为索引保存的是索引字段的原始值，而不是经过函数计算后的值，自然就没办法走索引了。

3. 计算操作

和使用函数一样，导致索引失效是因为改变了索引原来的值 在树中找不到对应的数据只能全表扫描。

explain select create_time from user where code-1 = 3

image-20230405114253712

因为索引保存的是索引字段的原始值，而不是 code – 1 表达式计算后的值，所以无法走索引，只能通过把索引字段的取值都取出来，然后依次进行表达式的计算来进行条件判断，因此采用的就是全表扫描的方式。

小结：影响到索引列的值，索引就会失效

4. Like %

Like 通配符有什么：

  • %：表示任意字符出现任意的次数（类似正则表达式总的.）
  • _：表示匹配单个字符

like就是只是MySQL后面的搜索模式利用通配符。

需要注意：

使用 like 但是没有使用通配符，效果和使用 = 一样，如：

SELECT * FROM products WHERE products.prod_name like '1000';

使用%通配符造成索引失效的场景主要是**%在左边**：

explain select create_time from user where name like '%派大星'

image-20230405115110356

失效的原因是模糊查询范围比较大，没有使用索引的必要了。

%在右边是不会失效的：

explain select create_time from user where name like '派大星%'

image-20230405115149304

小结：%在左边失效，%在右边不失效

5. 使用Or导致索引失效

在 WHERE 子句中，如果在 OR 前的条件列是索引列，而在 OR 后的条件列不是索引列，那么索引会失效。

explain select create_time from user where code = 1001 or name ='派大星'

image-20230405115654929

优化方式就是在Or的时候两边都加上索引。

6. in使用不当

In 不是一定会造成全表扫描的 IN肯定会走索引，但是当IN的取值范围较大时会导致索引失效，走全表扫描。

in 在结果集 大于30%的时候索引失效

not in 和 In的失效场景相同

不失效的场景：

explain select create_time from user where  age in (22)

image-20230405120410044

失效的场景：

explain select create_time from user where  age in (21,22,23,24)

image-20230405120511901

7. order By

失效场景：

explain select create_time from user order by age

image-20230405120714446

MySQL执行有两种方案：

  • 走索引 + 回表
  • 不走索引 直接全表扫描

MySQL任务直接全表扫描更快，所以就没有走索引。

8. 总结

索引失效的具体场景有7种：

  1. 未遵循最左匹配原则
  2. 使用函数
  3. 计算操作
  4. like %在左边
  5. 使用or
  6. in 使用不当
  7. order by

image-20230405121528598

9. 补充 SELECT *

select * 和走不走索引无关，但会影响效率。

使用sekect * 存在的问题：

  • 增加查询分析器解析成本。
  • 增减字段容易与 resultMap 配置不一致。
  • 无用字段增加网络 消耗，尤其是 text 类型的字段。

为什么会音响改那个效率，这就涉及到聚集索引和非聚集索引了。我们创建的联合索引是非聚集索引，非聚集索引的B+树的叶子节点只存储了某些列，那么需要select * 的话，只查联合索引的B+树是不够的，需要经过回表查询聚集索引，从而查出所有的数据。

因为经历了回表，自然效率就低了很多。

关于聚集索引和非聚集索引，可以看这篇文章。

参考

https://mp.weixin.qq.com/s/R91WyEIXVh2_tvczVHOq9A

https://cloud.tencent.com/developer/article/1774781

https://worktile.com/kb/p/24047

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