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解析MySQL索引的作用

 更新時(shí)間:2022年03月01日 17:06:16   作者:小小茶花女  
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了MySQL索引的作用,文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下,希望能夠給你帶來幫助

面試題:索引的作用?

首先建立一張數(shù)據(jù)庫表:

create table single_table(
	id int not auto_increment, 
	key1 varchar(100),         
	key2 int,
	key3 varchar(100),
	key_part1 varchar(100),
	key_part2 varchar(100),
	key_part3 varchar(100),
    common_field varchar(100),
	primary key(id),          # 聚簇索引
	key idx_key1(key1),       # 二級索引
	unique key uk_key2(key2), # 二級索引,而且該索引是唯一二級索引
	key idx_key3(key3),       # 二級索引
	key idx_key_part(key_part1,key_part2,key_part3) # 二級索引,也是聯(lián)合索引
)Engine=InnoDB CHARSET=utf8;

1、索引用于減少需要掃描的記錄數(shù)量

對于某個(gè)查詢來說,最簡單粗暴的執(zhí)行方案就是掃描表中的所有記錄,判斷每一條搜索記錄是否符合搜索條件。如果符合,就將其發(fā)送到客戶端,否則就跳過該記錄。這種執(zhí)行方案被稱為全表掃描。

對于InnoDB存儲引擎來說,全表掃描意味著從聚簇索引第一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的第一條記錄開始,沿著記錄所在的單向鏈表向后掃描,直到最后一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的最后一條記錄,如果可以利用B+樹查找索引列值等于某個(gè)值的記錄,這樣就可以減少需要掃描的記錄的數(shù)量。

由于B+樹葉子節(jié)點(diǎn)中的記錄是按照索引列值有小到大的順序排序的,所以只需要掃描某個(gè)區(qū)間或者某些區(qū)間中的記錄也可以明顯減少需要掃描的記錄的數(shù)量。

對于查詢語句:

select * from single_table where id>=2 and id<=100;

這個(gè)語句其實(shí)就是想查找id值在[2,100]區(qū)間中的所有聚簇索引記錄,我們可以通過聚簇索引對應(yīng)的B+樹快速的找到id=2的那條聚簇索引記錄,然后沿著記錄所在的單向鏈表向后掃描,直到某條聚簇索引記錄的id值不在[2,100]區(qū)間中為止,與掃描全部的聚簇索引記錄相比,這種方式大大減少了需要掃描的記錄數(shù)量,所以提升了查詢效率。

其實(shí),對于B+樹來說,只要索引列和常數(shù)使用=、<=>、in、not in、is null、is not null、>、<、>=、<=、between、!=、或者like操作符連接起來,就可以產(chǎn)生掃描區(qū)間,從而提高查詢效率。

2、索引用于排序

我們在編寫查詢語句時(shí),經(jīng)常需要使用order by子句對查詢出來的記錄按照某種規(guī)則進(jìn)行排序。在一般情況下,我們只能把記錄加載到內(nèi)存中,然后再用一些排序算法在內(nèi)存中對這些記錄進(jìn)行排序。有時(shí)查詢的結(jié)果集可能太大以至于在內(nèi)存中無法進(jìn)行排序,此時(shí)就需要暫時(shí)借助磁盤的空間來存放中間結(jié)果,在排序操作完成后再把排序的結(jié)果返回給客戶端。

在MySQL中,這種在內(nèi)存中或者磁盤中進(jìn)行排序的方式稱為文件排序,但是如果order by子句中使用了索引列,就有可能省去在內(nèi)存或磁盤中排序的步驟。

1、分析下面的查詢語句:

select * form single_table order by key_part1,key_part2,key_part3 limit 10;

這個(gè)查詢語句的結(jié)果集需要先按照key_part1值排序,如果記錄的key_part1值相同,再按照key_part2值排序,如果key_part1值和key_part2值都相同,再按照key_part3排序。而我們建立的聯(lián)合索引idx_key_part就是按照上面的規(guī)則排序的,如下為idx_key_part索引的簡化示意圖:

在這里插入圖片描述

所以我們可以從第一條idx_key_part二級索引記錄開始,沿著記錄所在的單向鏈表向后掃描,取10條二級索引記錄即可。由于我們的查詢列表是*,也就是需要讀取完整的用戶記錄,所以針對獲取到的每一條二級索引記錄都執(zhí)行一次回表操作,將完整的用戶記錄發(fā)送給客戶端。這樣就省去了給10000條記錄排序的時(shí)間。

這里我們在執(zhí)行查詢語句時(shí)加了limit語句,如果不限制需要獲取的記錄數(shù)量,會導(dǎo)致為大量二級索引記錄執(zhí)行回表操作,這樣會影響整體的性能。

2、使用聯(lián)合索引進(jìn)行排序時(shí)的注意事項(xiàng)

在使用聯(lián)合索引時(shí),需要注意:order by子句后面的列的順序也必須按照索引列的順序給出;如果給出order by key_part3,key_part2,key_part1的順序,則無法使用B+樹索引。

之所以顛倒排序列順序就不能使用索引,原因還是聯(lián)合索引中頁面和記錄的排序規(guī)則是規(guī)定的,即先按照key_part1值排序,如果記錄的key_part1值相同,再按照key_part2值排序,如果記錄的key_part1值和key_part2值都相同,再按照key_part3值排序。如果order by子句的內(nèi)容是order by key_part3,key_part2,key_part1,那就要求先按照key_part3值排序,如果記錄的key_part3值相同,再按照key_part2值排序,如果記錄的key_part3值和key_part2值都相同,再按照key_part1值排序,這顯然是沖突的。

3、不可以使用索引進(jìn)行排序的情況:

(1) ASC、DESC混用;

對于使用聯(lián)合索引進(jìn)行排序的場景,我們要求各個(gè)排序列的排序規(guī)則是一致的,也就是要么各個(gè)列都是按照升序規(guī)則排序,要么都是按照降序規(guī)則排序。

(2) 排序列包含非一個(gè)索引的列;

有時(shí)用來排序的多個(gè)列不是同一個(gè)索引中的,這種情況也不能使用索引進(jìn)行排序,比如下面的查詢語句:

select * from single_table order by key1,,key2 limit 10;

對于idx_key1的二級索引記錄來說,只按照key1列的值進(jìn)行排序,而且在key1列相同的情況下是不按照

key2列的值進(jìn)行排序的,所以不能使用idx_key1索引執(zhí)行上述查詢。

(3) 排序列是某個(gè)聯(lián)合索引的索引列,但是這些排序列在聯(lián)合索引中并不連續(xù);

(4) 排序列不是以單獨(dú)列名的形式出現(xiàn)在order by子句中;

3、索引用于分組

有時(shí)為了方便統(tǒng)計(jì)表中的一些信息,會把表中的記錄按照某些列進(jìn)行分組。比如下面的分組查詢語句:

select key_part1,key_part2,key_part3,count(*) fron single_table group by key_part1,key_part2,key_part3;

這個(gè)查詢語句相當(dāng)于執(zhí)行了3次分組操作:

  • 先按照key_part1值把記錄進(jìn)行分組,key_part1值相同的所有記錄劃分為一組;
  • key_part1值相同的每個(gè)分組中的記錄再按照key_part2的值進(jìn)行分組,將key_part2值相同的記錄放到一個(gè)小分組中,看起來像是在一個(gè)大分組中又細(xì)分了好多小分組。
  • 再將上一步中產(chǎn)生的小分組按照key_part3的值分成更小的分組。所以整體上看起來就像是先把記錄分成一個(gè)大分組,然后再把大分組分成若干個(gè)小分組,最后把若干個(gè)小分組再細(xì)分為更多的小分組。

上面這個(gè)查詢語句就是統(tǒng)計(jì)每個(gè)小小分組包含的記錄條數(shù)。

如果沒有idx_key_part索引,就得建立一個(gè)用于統(tǒng)計(jì)的臨時(shí)表,在掃描聚簇索引的記錄時(shí)將統(tǒng)計(jì)的中間結(jié)果填入這個(gè)臨時(shí)表。當(dāng)掃描完記錄后,再把臨時(shí)表中的結(jié)果作為結(jié)果集發(fā)送給客戶端。

如果有了idx_key_part索引,恰巧這個(gè)分組順序又與idx_key_part的索引列的順序一致,因此可以直接使用idx_key_part的二級索引進(jìn)行分組,而不用建立臨時(shí)表了。

與使用B+樹索引進(jìn)行排序差不多,分組列的順序頁需要與索引列的順序一致,也可以值使用索引列中左邊連續(xù)的列進(jìn)行分組。

總結(jié)

本篇文章就到這里了,希望能夠給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!   

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