MySQL最左匹配原则详细分析

阐述

通常我们在建立联合索引的时候，相信建立过索引的同学们会发现，无论是Oracle 还是 MySQL 都会让我们选择索引的顺序，比如我们想在 a,b,c 三个字段上建立一个联合索引，我们可以选择自己想要的优先级，(a、b、c)，或是 (b、a、c) 或者是 (c、a、b) 等顺序。

为什么数据库会让我们选择字段的顺序呢？

不都是三个字段的联合索引么？

这里就引出了数据库索引的最重要的原则之一，最左匹配原则。

在我们开发中经常会遇到这种问题，明明这个字段建了联合索引，但是SQL查询该字段时却不会使用这个索引。难道这索引是假的？

比如索引 abc_index:(a,b,c) 是 a,b,c 三个字段的联合索引，下列 sql 执行时都无法命中索引 abc_index；

select * from table where c = '1';
select * from table where b ='1' and c ='2';

以下三种情况却会走索引:

select * from table where a = '1';
select * from table where a = '1' and b = '2';
select * from table where a = '1' and b = '2'  and c='3';

从上面两个例子大家有木有看出点眉目呢？

是的，索引 abc_index:(a,b,c)，只会在 where 条件中带有 (a)、(a,b)、(a,b,c) 的三种类型的查询中使用。

其实这里说的有一点歧义，其实当 where 条件只有 (a,c) 时也会走，但是只走a字段索引，不会走 c 字段。

那么这都是为什么呢？

我们一起来看看其原理吧。

一、最左匹配原则的原理

MySQL 建立多列索引（联合索引）有最左匹配的原则，即最左优先：

如果有一个 2 列的索引 (a, b)，则已经对 (a)、(a, b) 上建立了索引； 如果有一个 3 列索引 (a, b, c)，则已经对 (a)、(a, b)、(a, b, c) 上建立了索引；

假设数据表 LOL (id,sex,price,name) 的物理位置（表中的无序数据）如下：

（注：下面数据是测试少量数据选用的，只为了方便大家看清楚。实际操作中，应按照使用频率、数据区分度来综合设定索引顺序喔~）

主键id  sex(a)   price(b)      name(c)    
(1)     1         1350         AAA安妮
(2)     2         6300         MMM盲僧
(3)     1         3150         NNN奈德丽
(4)     2         6300         CCC锤石
(5)     1         6300         LLL龙女
(6)     2         3150         EEE伊泽瑞尔
(7)     2         6300         III艾克
(8)     1         6300         BBB暴走萝莉
(9)     1         4800         FFF发条魔灵
(10)    2         3150         KKK卡牌大师
(11)    1         450          HHH寒冰射手
(12)    2         450          GGG盖伦
(13)    2         3150         OOO小提莫
(14)    2         3150         DDD刀锋之影
(15)    2         6300         JJJ疾风剑豪
(16)    2         450          JJJ剑圣

当你在 LOL 表创建一个联合索引 abc_index:(sex,price,name) 时，生成的 索引文件逻辑上等同于下表内容（分级排序）：

sex(a)   price(b)       name(c)         主键id
1        450            HHH寒冰射手      (11)
1        1350           AAA安妮          (1)
1        3150           NNN奈德丽        (3)
1        4800           FFF发条魔灵       (9)
1        6300           BBB暴走萝莉       (8)
1        6300           LLL龙女          (5)
2        450            GGG盖伦          (12)
2        450            JJJ剑圣          (16)
2        3150           DDD刀锋之影       (14)
2        3150           EEE伊泽瑞尔       (6)
2        3150           KKK卡牌大师       (10)
2        3150           OOO小提莫         (13)
2        6300           CCC锤石          (4)
2        6300           III艾克          (7)
2        6300           JJJ疾风剑豪       (15)
2        6300           MMM盲僧          (2)

小伙伴儿们有没有发现B+树联合索引的规律？

感觉还有点模糊的话，那咱们再来看一张索引存储数据的结构图，或许更明了一些。

B+树中的联合索引，每级索引都是排好序的。

联合索引 bcd_index:(b,c,d) , 在索引树中的样子如图 ， 在比较的过程中 ，先判断 b 再判断 c 然后是 d 。

由上图可以看出，B+ 树的数据项是复合的数据结构，同样，对于我们这张表的联合索引 (sex,price,name)来说 ，B+ 树也是按照从左到右的顺序来建立搜索树的，当SQL如下时：

select sex,price,name from LOL 
where sex = 2 
and price = 6300 
and name = 'JJJ疾风剑豪'; 

B+ 树会优先比较 sex 来确定下一步的指针所搜方向，如果 sex 相同再依次比较 price 和 name，最后得到检索的数据；

二、违背最左原则导致索引失效的情况

（下面以联合索引 abc_index:(a,b,c) 来进行讲解，便于理解）

1、查询条件中，缺失优先级最高的索引 “a”

当 where b = 6300 and c = ‘JJJ疾风剑豪’ 这种没有以 a 为条件来检索时；B+树就不知道第一步该查哪个节点，从而需要去全表扫描了（即不走索引）。

因为建立搜索树的时候 a 就是第一个比较因子，必须要先根据 a 来搜索，进而才能往后继续查询b 和 c，这点我们通过上面的存储结构图可以看明白。

2、查询条件中，缺失优先级居中的索引 “b”

当 where a =1 and c =“JJJ疾风剑豪” 这样的数据来检索时；B+ 树可以用 a 来指定第一步搜索方向，但由于下一个字段 b 的缺失，所以只能把 a = 1 的数据主键ID都找到，通过查到的主键ID回表查询相关行，再去匹配 c = ‘JJJ疾风剑豪’ 的数据了，当然，这至少把 a = 1 的数据筛选出来了，总比直接全表扫描好多了。

这就是MySQL非常重要的原则，即索引的最左匹配原则。

三、查询优化器偷偷干了哪些事儿

当对索引中所有列通过 “=” 或 “IN” 进行精确匹配时，索引都可以被用到。

1、如果建的索引顺序是 (a, b)。而查询的语句是 where b = 1 AND a = ‘aaa’; 为什么还能利用到索引？

理论上索引对顺序是敏感的，但是由于 MySQL 的查询优化器会自动调整 where 子句的条件顺序以使用适合的索引，所以 MySQL 不存在 where 子句的顺序问题而造成索引失效。当然了，SQL书写的好习惯要保持，这也能让其他同事更好地理解你的SQL。

2、还有一个特殊情况说明下，下面这种类型的SQL， a 与 b 会走索引，c不会走。

select * from LOL 
where a = 2 and b > 1000  
and c='JJJ疾风剑豪';

对于上面这种类型的sql语句；

mysql会一直向右匹配直到遇到范围查询 (>、<、between、like) 就停止匹配（包括like '陈%'这种）。

在a、b走完索引后，c已经是无序了，所以c就没法走索引，优化器会认为还不如全表扫描c字段来的快。所以只使用了(a,b)两个索引，影响了执行效率。

其实，这种场景可以通过修改索引顺序为 abc_index:(a,c,b)，就可以使三个索引字段都用到索引，建议小伙伴们不要有问题就想着新增索引哦，浪费资源还增加服务器压力。

综上，如果通过调整顺序，就可以解决问题或少维护一个索引，那么这个顺序往往就是我们DBA人员需要优先考虑采用的。

四、知识点

1、如何通过有序索引排序，避免冗余执行 order by

order by 用在 select 语句中，具备排序功能。如：

SELECT sex, price, name FROM LOL ORDER BY sex;

是将表 LOL 中的数据按 “sex” 一列排序。

而只有当 order by 与 where 语句同时出现，order by 的排序功能无效。

换句话说，order by 中的字段在执行计划中利用了索引时，不用排序操作。如下SQL时，不会按 sex 一列排序，因为 sex 本身已经是有序的了。

SELECT sex, price, name FROM LOL where sex = 1 ORDER BY sex ;

所以，只有 order by 字段出现在 where 条件中时,才会利用该字段的索引而避免排序。

对于上面的语句，数据库的处理顺序是：

第一步：根据 where 条件和统计信息生成执行计划，得到数据。

第二步：将得到的数据排序。当执行处理数据（order by）时，数据库会先查看第一步的执行计划，看 order by 的字段是否在执行计划中利用了索引。如果是，则可以利用索引顺序而直接取得已经排好序的数据。如果不是，则排序操作。

第三步：返回排序后的数据。

2、like 语句的索引问题

如果通配符 % 不出现在开头，则可以用到索引，但根据具体情况不同可能只会用其中一个前缀，在 like “value%” 可以使用索引，但是 like “%value%” 违背了最左匹配原则，不会使用索引，走的是全表扫描。

3、不要在列上进行运算

如果查询条件中含有函数或表达式，将导致索引失效而进行全表扫描

例如 ：

select * from user where YEAR(birthday) < 1990

可以改造成：

select * from users where birthday <'1990-01-01′

4、索引不会包含有 NULL 值的列

只要列中包含有 NULL 值都将不会被包含在索引中，复合索引中只要有一列含有 NULL 值，那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以在数据库设计时不要让字段的默认值为 NULL

5、尽量选择区分度高的列作为索引

区分度的公式是count(distinct col)/count(*)，表示字段不重复的比例，比例越大我们扫描的记录数越少，唯一键的区分度是 1，而一些状态、性别字段可能在大数据面前区分度就是 0。一般需要 join 的字段都要求区分度 0.1 以上，即平均 1 条扫描 10 条记录

6、覆盖索引的好处

如果一个索引包含所有需要的查询的字段的值，我们称之为覆盖索引。覆盖索引是非常有用的工具，能够极大的提高性能。因为，只需要读取索引，而无需读表，极大减少数据访问量，这也是不建议使用Select * 的原因。

到此这篇关于MySQL最左匹配原则详细分析的文章就介绍到这了,更多相关MySQL最左匹配内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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