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王之子
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关于组合索引

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大多数书的目录中会列出“章”和“节”,这便是组合索引。

在实际的数据库访问中,大多数的查询都包含组合条件,比如:

 

... where a = 1 and b = 2

... where a = 1 order by b

... where a = 1 group by b

 

这个时候,即使字段 a 和字段 b 已经分别建立了索引,它们仍然不能同时发挥作用,因为一次查询对于一个数据表只能使用一个索引,它们是无法进行效用叠加的。这样一来,便会存在一定程度的局部行扫描(Range Scan),这在有些特定的场景中将严重影响查询性能,比如上述第一条查询,数据库会先利用字段a的索引快速匹配a=1的记录,然后在这些记录中帅选b=2的记录,而此时b字段的索引将爱莫能助,试想,如果a=1的匹配行非常多的话,查询时间将花在b字段的帅选操作上。

为了应付这样的查询,我们不得不使用组合索引。

 

我们来创建这样一个数据表:

CREATE TABLE `key_t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `key1` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `key2` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
  `key3` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
   PRIMARY KEY (`id`),
   KEY `normal_key` (`key1`,`key2`,`key3`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

 

 这个数据表建立了一个包含了三个字段的组合索引 normal_key,同时它还有一个自增类型的主键。我们为这个表填充了 100 万行的记录,其中 key1、key2、key3的内容均为0到999的随机整数。

 

SELECT COUNT(*) FROM `key_t`

 

我们知道以下几个查询都可以直接使用 normal_key 索引,而不需要任何的行扫描。

SELECT * FROM `key_t` WHERE key1=1
SELECT * FROM `key_t` WHERE key1=1 and key2=2 
SELECT * FROM `key_t` WHERE key1=1 and key2=2 and key3=3

 必要的时候,查询优化器还会帮你调整条件表达式的顺序,以匹配组合索引的要求,比如以下这个查询:

SELECT * FROM `key_t` WHERE key1=1 and key3=3 and key2=2 

 它会被查询优化器理解为:

SELECT * FROM `key_t` WHERE key1=1 and key2=2 and key3=3

 优化器是很智能的。

 

其次,组合索引对于包含 order by 和 group by 的查询也发挥着重要的作用,它们同样也遵循最左前缀原则,我们看以下这个SQL语句的分析:



 

其中 type 为 index,表示这个查询只需要在索引中扫描即可,这里的索引即 normal_key 。也就是说,查询语句中 order by 指定的排序规则正好是索引本身的顺序,可以直接拿来派上用场,不需要重新排序。需要注意的是,有些非顺序的索引类型(如 Hash),对 order by 是无效的。

 

下面这个查询正是符合最左前缀的原则,它也使用了 normal_key 索引。

 


 

 那么,再看看下面这个SQL语句:



 虽然它用到了 normal_key 索引,但只是对 where 子句起作用,而后面的 order by 则需要排序计算,Using filesort 已经证明了这点。

 

对于包含 group by 的查询,数据库一般需要先将记录分组后放置在新的临时表中,然后分别对它们进行函数计算,比如 count()、sum() 或 max() 等。当有切当的索引存在时,group by 有时也可以使用索引来取代创建临时表,这当然是我们所希望的。以下这个 SQL 语句便利用了 normal_key 索引,避免了创建临时表。



 

而对于另外一些情况,组合索引就无法帮助 group by 了,比如以下的 SQL 语句:

 



 的确,Using temporary 和 Using filesort 非常不受欢迎,它们越少越好。

 

组合索引的副作用

在有些情况下,组合索引对于一些查询会产生误导,你需要考虑是否应该阻止组合索引,或者预先设计更加适合的索引。同样针对刚才那个数据表,我们看以下这个查询:

 

 

根据最左前缀原则,以上的查询没有可使用的索引,索引要进行全表扫描,必然花费很长的时间。但是,并不是我们想象的那样,看下面的分析:

 

 竟然使用了 normal_key 索引,而且 type 为 index ,表示这里进行了索引扫描,显然优化器认为在索引扫描中扫描要比在全表数据中扫描更加高效,但是,这次它的如意算盘打错了。仔细看,这 10 行记录是按照 key1 字段来顺序排列的,这说明查询是基于 normal_key 索引的扫描,而不是基于数据本身的扫描。Innodb 类型表中数据的存储顺序是按照主键来排列的。

 

我们在查询的尾部增加了 ORDER BY id ,结果如下所示:



 用 EXPLAIN 分析如下:

 



 由于我们指定了 order by id ,查询优化器聪明地放弃了 normal_key 索引,而使用主键进行扫描,这基本上相当于全表扫描。如果你希望结果仍然按照 key1 排序,这不是什么问题,你可以增加一个包含(key2,key1)字段的组合索引,注意它们的顺序,(key1,key2)索引和(key2,key1)索引完全不同,你必须根据需要来进行抉择,而优化器对此无能为力。

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