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一篇文章講清楚MySQL的聚簇/聯合/覆蓋索引、回表、索引下推

2022-06-25 12:00:19

迎面走來了你的面試官，身穿格子衫，挺著啤酒肚，髮際線嚴重後移的中年男子。
手拿泡著枸杞的保溫杯，胳膊夾著MacBook，MacBook上還貼著公司標語：「加班使我快樂」。

面試官： 看你簡歷上用過MySQL，問你幾個簡單的問題吧。什麼是聚簇索引和非聚簇索引？

這個問題難不住我啊。來之前我看一下一燈MySQL八股文。

我： 舉個例子：有這麼一張使用者表

CREATE TABLE `user` (
  `id` int COMMENT '主鍵ID',
  `name` varchar(10) COMMENT '姓名',
  `age` int COMMENT '年齡',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB CHARSET=utf8 COMMENT='使用者表';

使用者表中儲存了這些資料：

id nane age
1 一燈 18
2 張三 22
3 李四 21
4 王二 19
5 麻子 20

那麼在索引中，這些資料是怎麼儲存的呢？

MySQL的InnoDB引擎中索引使用的B+樹結構。

別問為什麼根節點儲存了（1,4）兩個元素，左子節點又儲存了（1,2,3）三個元素，下面帶有三個葉子節點，葉子節點之間又用有序連結串列相連？

問就是B+樹的特性，不瞭解的可以翻一下上期的文章。

如上圖所示，葉子節點中儲存了全部元素的索引，就是聚簇索引。
一般主鍵索引就是聚簇索引，如果表中沒有主鍵，MySQL也會預設建立一個隱藏主鍵做主鍵索引。

什麼是非聚簇索引？

假設我們在age（年齡）欄位上建一個普通索引，age欄位上面的索引儲存結構就是下面這樣：

葉子節點中只儲存了當前索引欄位和主鍵ID，這樣的儲存結構就是非聚簇索引。

面試官： 那什麼是聯合索引呢？

我： 有多個欄位組成的索引就是聯合索引。

面試官： 【暈】建聯合索引有什麼好處？它跟在單個欄位上建索引有什麼區別？

我： 假設有這麼一條查詢語句。

select * from user where age = 18 and name = '張三';

如果我們在age和name欄位上分別建兩個索引，這個查詢語句只會用到其中一個索引。

但是我們在age和name欄位建一個聯合索引（age，name），它的儲存結構就變成這樣了。

如果只在age上面建索引，會先查詢age上面非聚簇索引，有三條age=18的記錄，主鍵ID分別是1、4、5，然後再用這三個ID去查詢主鍵ID的聚簇索引。

如果在age和name上面建聯合索引，會先查詢age和name上面的非聚簇索引，匹配到一條記錄，主鍵ID是1，然後再用這個ID去查詢主鍵ID的聚簇索引。

由此可以得出，聯合索引的優點：大大減少掃描行數。

面試官： 你再說一下什麼是最左匹配原則？

我： 最左匹配原則是指在建立聯合索引的時候，遵循最左優先，以最左邊的為起點任何連續的索引都能匹配上。

當我們在(age,name)上建立聯合索引的時候，where條件中只有age可以用到索引，同時有age和name也可以用到索引。但是隻有name的時候是無法用到索引的。

為什麼會出現這種情況呢？

看上面的圖，就理解了，(age,name)的聯合索引，是先按照age排序，age相等的行再按照name排序。如果where條件只有一個name，當然無法用到索引。

面試官： 什麼是覆蓋索引和回表查詢？

我： 這個就更簡單了，上面已經提到這個知識點了。

當我們在age上建索引的時候，查詢SQL是這樣的時候：

select id from user where age = 18;

就會用到覆蓋索引，因為ID欄位我們使用age索引的時候已經查出來，不需要再二次回表查詢了。

但是當查詢SQL是這樣的時候：

select * from user where age = 18;

想要查詢所有欄位，就需要二次回表查詢。因為我們第一次用age索引的時候只查出來了主鍵ID，還需要再用主鍵ID回表查詢出所有欄位。

面試官： 再問一個，你知道什麼是索引下推嗎？

這麼冷門的問題，你都問的出來，真的要面試造火箭啊！

我： 索引下推（Index Condition Pushdown）是MySQL5.6引入的一個優化索引的特性。

舉例：

在(age,name)上面建聯合索引，並且查詢SQL是這樣的時候：

select * from user where age = 18 and name = '張三';

如果沒有索引下推，會先匹配出 age = 18 的三條記錄，再用ID回表查詢，篩選出 name = '張三' 的記錄。

如果使用索引下推，會先匹配出 age = 18 的三條記錄，再篩選出 name = '張三' 的一條記錄，最後再用ID回表查詢。

由此得出，索引下推的優點：減少了回表的掃描行數。

**面試官： ** 小夥子，八股文背的挺溜啊。我給你出個實戰題，看你有沒有準備。下面這個查詢SQL該怎麼建聯合索引？

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

故意刁難我？你以為實戰題就不能背八股文了嗎？

我： 剛才在講聯合索引的時候已經說了這個知識點了，where條件有b和c的等值查詢，聯合索引就建成(b,c)，由於select後面有a，我們就建立 (b,c,a) 的聯合索引，並且可以用到覆蓋索引，查詢速度更快。

面試官： 小夥子，有點東西。一會兒就給你發offer，明天就來上班，薪資double。

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