MySQL高级篇——索引失效案例

Posted 2022-08-01 张起灵-小哥

文章目录：

1.案例分析

1.1 数据准备

1.2 全值匹配

1.3 最左前缀法则

1.4 计算、函数、类型转换(自动或手动)导致索引失效

1.5 范围条件右边的列索引失效

1.6 不等于(!= 或者<>)索引失效

1.7 is null可以使用索引，is not null无法使用索引

1.8 like以通配符%开头索引失效

1.9 OR前后存在非索引的列，索引失效

1.10 数据库和表的字符集统一使用utf8mb4

2.结束语

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1.案例分析

1.1 数据准备

这里主要用到的是 class、student 这两张表。

CREATE DATABASE atguigudb2;

USE atguigudb2;

#建表
CREATE TABLE `class` (
 `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `className` VARCHAR(30) DEFAULT NULL,
 `address` VARCHAR(40) DEFAULT NULL,
 `monitor` INT NULL ,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;
 
CREATE TABLE `student` (
 `id` INT(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `stuno` INT NOT NULL ,
 `name` VARCHAR(20) DEFAULT NULL,
 `age` INT(3) DEFAULT NULL,
 `classId` INT(11) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`)
 #CONSTRAINT `fk_class_id` FOREIGN KEY (`classId`) REFERENCES `t_class` (`id`)
) ENGINE=INNODB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;


SET GLOBAL log_bin_trust_function_creators=1; 

 #随机产生字符串
DELIMITER //
CREATE FUNCTION rand_string(n INT) RETURNS VARCHAR(255)
BEGIN    
DECLARE chars_str VARCHAR(100) DEFAULT 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFJHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
DECLARE return_str VARCHAR(255) DEFAULT '';
DECLARE i INT DEFAULT 0;
WHILE i < n DO  
SET return_str =CONCAT(return_str,SUBSTRING(chars_str,FLOOR(1+RAND()*52),1));  
SET i = i + 1;
END WHILE;
RETURN return_str;
END //
DELIMITER ;

#用于随机产生多少到多少的编号
DELIMITER //
CREATE FUNCTION  rand_num (from_num INT ,to_num INT) RETURNS INT(11)
BEGIN   
DECLARE i INT DEFAULT 0;  
SET i = FLOOR(from_num +RAND()*(to_num - from_num+1))   ;
RETURN i;  
END //
DELIMITER ;

#创建往stu表中插入数据的存储过程
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE  insert_stu(  START INT ,  max_num INT )
BEGIN  
DECLARE i INT DEFAULT 0;   
 SET autocommit = 0;    #设置手动提交事务
 REPEAT  #循环
 SET i = i + 1;  #赋值
 INSERT INTO student (stuno, NAME ,age ,classId ) VALUES ((START+i),rand_string(6),rand_num(1,50),rand_num(1,1000));  
 UNTIL i = max_num  
 END REPEAT;  
 COMMIT;  #提交事务
END //
DELIMITER ;


#执行存储过程，往class表添加随机数据
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE insert_class( max_num INT )
BEGIN  
DECLARE i INT DEFAULT 0;   
 SET autocommit = 0;    
 REPEAT  
 SET i = i + 1;  
 INSERT INTO class ( classname,address,monitor ) VALUES (rand_string(8),rand_string(10),rand_num(1,100000));  
 UNTIL i = max_num  
 END REPEAT;  
 COMMIT; 
END //
DELIMITER ;


#执行存储过程，往class表添加1万条数据  
CALL insert_class(10000);

#执行存储过程，往stu表添加50万条数据  
CALL insert_stu(100000,500000);

SELECT COUNT(*) FROM class;

SELECT COUNT(*) FROM student;

#首先确保student表中只有一个主键对应的索引
SHOW INDEX FROM student;

1.2 全值匹配

我们先对age字段单独建一个索引，执行下面这三条sql，它们都会走这个索引。

CREATE INDEX idx_age ON student(age);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30;
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4;
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';

CREATE INDEX idx_age_classid ON student(age,classId);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4;
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';

CREATE INDEX idx_age_classid_name ON student(age,classId,NAME);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age=30 AND classId=4 AND NAME = 'abcd';

1.3 最左前缀法则

这里肯定会用到我们上面创建的age单列索引。 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.age=30 AND student.name = 'abcd' ;

下面这个，必然用不上我们上面创建的那三个索引的，因为联合索引中是先依赖 age、classId、NAME 建立的B+树。 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.classid=1 AND student.name = 'abcd';

这里的三个字段对应了联合索引中的三个字段，这里是可以交换位置的。 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE classid=4 AND student.age=30 AND student.name = 'abcd'; 

接下来，我们删除两个索引，留下三个字段的那个联合索引，看看效果。

由于先走age，age相同再走classId，这里没有classId了话，那么就直接去走NAME了，所以可以用上这个联合索引的。但是后面的key_len为5，表示只用上了联合索引中的age这部分（INT类型4个字节 + 非空NULL1个字节 = 5个字节），并没有用到NAME。

DROP INDEX idx_age ON student;
DROP INDEX idx_age_classid ON student;

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE student.age=30 AND student.name = 'abcd'; 

1.4 计算、函数、类型转换(自动或手动)导致索引失效

先针对NAME字段建一个单列索引，以便下面测试。

CREATE INDEX idx_name ON student(NAME);

#此语句比下一条要好！（能够使用上索引）
EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name LIKE 'abc%';

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE LEFT(student.name,3) = 'abc'; 

这里不会走索引，其实是因为用了LEFT函数之后，我又不知道name在经过LEFT函数之后是什么样的，还怎么走B+树呢？ 

下面，我们再针对stuno建一个索引。 （计算也会导致索引失效）

CREATE INDEX idx_sno ON student(stuno);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE id, stuno, NAME FROM student WHERE stuno = 900000;

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE id, stuno, NAME FROM student WHERE stuno+1 = 900001;

下面演示一下  类型转换  导致索引失效的问题。

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME = 123; 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME = '123'; 

1.5 范围条件右边的列索引失效

首先将多余的索引删除，只保留主键对应的那个索引。

DROP INDEX idx_sno ON student;
DROP INDEX idx_name ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_name ON student;
SHOW INDEX FROM student;

CREATE INDEX idx_age_classId_name ON student(age,classId,NAME);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student 
WHERE student.age=30 AND student.classId>20 AND student.name = 'abc' ; 

这里的确是可以用到上面创建好的这个索引，但是它的key_len=10，原因就是：age（INT 4个字节 + 非空 1个字节）=5个字节，classId和age一样，此时就是 5 + 5 = 10个字节，那么前两个都用到了，为什么联合索引的第三个NAME没有用到呢？这是因为classId这里是一个范围条件，在它右侧的那些字段将不会使用索引。 

那么如果还是上面这个问题，我们想用到联合索引的所有字段，应该怎么优化呢？👇👇👇

我们将可以进行等值判断的字段放在联合索引的最左侧、最前面，就可以了。

下面测试的key_len为73表示就是全用上了（两个INT：4 + 1 + 4 + 1 = 10，一个VARCHAR20：20*3 + 1 + 2 = 63），最终10 + 63 = 73。 

这里如果颠倒WHERE子句中的筛选条件也是可以的，因为查询优化器会在这里进行自动交换，尽量满足联合索引的情况。（在联合索引中，尽量把与范围查询相关的字段放在后面）

CREATE INDEX idx_age_name_cid ON student(age,NAME,classId);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student  
WHERE student.age=30 AND student.name = 'abc' AND student.classId > 20; 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student  
WHERE student.age=30 AND student.classId > 20 AND student.name = 'abc'; 

1.6 不等于(!= 或者<>)索引失效

CREATE INDEX idx_name ON student(NAME);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name <> 'abc' ;

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE student.name != 'abc' ;

1.7 is null可以使用索引，is not null无法使用索引

SHOW INDEX FROM student;

首先可以看到，student表中是存在针对 age 字段的索引的，下面测试：👇👇👇 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age IS NULL; 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age IS NOT NULL; 

1.8 like以通配符%开头索引失效

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME LIKE 'ab%'; 

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE NAME LIKE '%ab%';

这个其实好理解，你以%开头进行模糊查询，上来都不知道具体是什么？那你到B+树中怎么查找啊？ 

1.9 OR前后存在非索引的列，索引失效

DROP INDEX idx_age_name_cid ON student;
DROP INDEX idx_name ON student;
DROP INDEX idx_age_classid_name ON student;
SHOW INDEX FROM student;

CREATE INDEX idx_age ON student(age);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 10 OR classid = 100;

CREATE INDEX idx_cid ON student(classid);

EXPLAIN SELECT SQL_NO_CACHE * FROM student WHERE age = 10 OR classid = 100;

1.10 数据库和表的字符集统一使用utf8mb4

统一使用 utf8mb4( 5.5.3 版本以上支持 ) 兼容性更好，统一字符集可以避免由于字符集转换产生的乱码。不同的 字符集 进行比较前需要进行 转换 会造成索引失效。

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2.结束语

假设我们创建了一个联合索引 all_index(a, b, c)。