多个单列索引和联合索引的区别详解

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作者:深寒丶

blog.csdn.net/abysscarry/article/details/80792876

背景:

为了提高数据库效率,建索引是家常便饭;那么当查询条件为 2 个及以上时,我们是创建多个单列索引还是创建一个联合索引好呢?他们之间的区别是什么?哪个效率高呢?我在这里详细测试分析下。

一、联合索引测试

注:Mysql 版本为 5.7.20

创建测试表(表记录数为 63188):

CREATE TABLE `t_mobilesms_11` (
`id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`userId` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户id,创建任务时的userid',
`mobile` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '手机号码',
`billMonth` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '账单月',
`time` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '收/发短信时间',
`peerNumber` varchar(64) NOT NULL COMMENT '对方号码',
`location` varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT '通信地(自己的)',
`sendType` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT 'SEND-发送; RECEIVE-收取',
`msgType` varchar(8) DEFAULT NULL COMMENT 'SMS-短信; MSS-彩信',
`serviceName` varchar(256) DEFAULT NULL COMMENT '业务名称. e.g. 点对点(网内)',
`fee` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '通信费(单位分)',
`createTime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
`lastModifyTime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '最后修改时间',
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `联合索引` (`userId`,`mobile`,`billMonth`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=71185 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='手机短信详情'

我们为userId, mobile, billMonth三个字段添加上联合索引!

我们选择 explain 查看执行计划来观察索引利用情况:

1.查询条件为 userid

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222'
多个单列索引和联合索引的区别详解

可以通过key看到,联合索引有效

2.查询条件为 mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972'
多个单列索引和联合索引的区别详解

可以看到联合索引无效

3.查询条件为 billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

联合索引无效

4.查询条件为 userid and mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' AND mobile='13281899972'
多个单列索引和联合索引的区别详解

联合索引有效

5.查询条件为 mobile and userid

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  mobile='13281899972' AND userid='2222'
多个单列索引和联合索引的区别详解

在 4 的基础上调换了查询条件的顺序,发现联合索引依旧有效

6.查询条件为 userid or mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' OR mobile='13281899972'
多个单列索引和联合索引的区别详解

and 换成 or,发现联合所索引无效

7.查询条件为 userid and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' AND billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

这两个条件分别位于联合索引位置的第一和第三,测试联合索引依旧有效

8.查询条件为 mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

这两个条件分别位于联合索引位置的第二和第三,发现联合索引无效

9.查询条件为 userid and mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' AND mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

所有条件一起查询,联合索引有效!(当然,这才是最正统的用法啊!)

二、单列索引测试

创建三个单列索引:

多个单列索引和联合索引的区别详解

1.查询条件为 userid and mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' AND mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

我们发现三个单列索引只有 userid 有效(位置为查询条件第一个),其他两个都没有用上。

那么为什么没有用上呢?按照我们的理解,三个字段都加索引了,无论怎么排列组合查询,应该都能利用到这三个索引才对!

其实这里其实涉及到了 mysql 优化器的优化策略!当多条件联合查询时,优化器会评估用哪个条件的索引效率最高!它会选择最佳的索引去使用,也就是说,此处userid 、mobile 、billMonth这三个索引列都能用,只不过优化器判断只需要使用userid这一个索引就能完成本次查询,故最终 explain 展示的 key 为 userid。

当然,如果优化器判断本次查询非要全使用三个索引才能效率最高,那么 explain 的 key 就会是userid 、mobile 、billMonth,都会生效!

2.查询条件为 mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'
多个单列索引和联合索引的区别详解

我们发现此处两个查询条件只有 mobile 生效(位置也为查询条件第一个)

3.查询条件为 userid or mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' OR mobile='13281899972'
多个单列索引和联合索引的区别详解

这次把 and 换成 or,发现两个查询条件都用上索引了!

我们在网上可能常常看到有人说 or 会导致索引失效,其实这并不准确。而且我们首先需要判断用的是哪个数据库哪个版本,什么引擎?

比如我用的是 mysql5.7 版本,innodb 引擎,在这个环境下我们再去讨论索引的具体问题。

关于 or 查询的真相是:

所谓的索引失效指的是:假如 or 连接的俩个查询条件字段中有一个没有索引的话,引擎会放弃索引而产生全表扫描。我们从 or 的基本含义出发应该能理解并认可这种说法,没啥问题。

此刻需要注意type类型为index_merge

我查资料说 mysql 5.0 版本之前 使用 or只会用到一个索引(即使如上我给 userid 和 mobile 都建立的单列索引),但自从 5.0 版本开始引入了index_merge 索引合并优化!也就是说,我们现在可以利用上多个索引去优化 or 查询了。

index_merge 作用:

1、索引合并是把几个索引的范围扫描合并成一个索引。

2、索引合并的时候,会对索引进行并集,交集或者先交集再并集操作,以便合并成一个索引。

3、这些需要合并的索引只能是一个表的。不能对多表进行索引合并。

index_merge 应用场景:

1.对 OR 语句求并集,如查询SELECT * FROM TB1 WHERE c1="xxx" OR c2=""xxx"时,如果 c1 和 c2 列上分别有索引,可以按照 c1 和 c2 条件进行查询,再将查询结果合并(union)操作,得到最终结果

2.对 AND 语句求交集,如查询SELECT * FROM TB1 WHERE c1="xxx" AND c2=""xxx"时,如果 c1 和 c2 列上分别有索引,可以按照 c1 和 c2 条件进行查询,再将查询结果取交集(intersect)操作,得到最终结果

3.对 AND 和 OR 组合语句求结果

三、结论

通俗理解:

利用索引中的附加列,您可以缩小搜索的范围,但使用一个具有两列的索引 不同于使用两个单独的索引。复合索引的结构与电话簿类似,人名由姓和名构成,电话簿首先按姓氏对进行排序,然后按名字对有相同姓氏的人进行排序。如果您知道姓,电话簿将非常有用;如果您知道姓和名,电话簿则更为有用,但如果您只知道名不姓,电话簿将没有用处

所以说创建复合索引时,应该仔细考虑列的顺序。对索引中的所有列执行搜索或仅对前几列执行搜索时,复合索引非常有用仅对后面的任意列执行搜索时,复合索引则没有用处。

重点:

多个单列索引多条件查询时优化器会选择最优索引策略可能只用一个索引,也可能将多个索引全用上! 但多个单列索引底层会建立多个 B+索引树,比较占用空间,也会浪费一定搜索效率,故如果只有多条件联合查询时最好建联合索引!

最左前缀原则:

顾名思义是最左优先,以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上, 注:如果第一个字段是范围查询需要单独建一个索引注:在创建联合索引时,要根据业务需求,where 子句中使用最频繁的一列放在最左边。这样的话扩展性较好,比如 userid 经常需要作为查询条件,而 mobile 不常常用,则需要把 userid 放在联合索引的第一位置,即最左边

同时存在联合索引和单列索引(字段有重复的),这个时候查询 mysql 会怎么用索引呢?

这个涉及到 mysql 本身的查询优化器策略了,当一个表有多条索引可走时, Mysql 根据查询语句的成本来选择走哪条索引;

有人说 where 查询是按照从左到右的顺序,所以筛选力度大的条件尽量放前面。网上百度过,很多都是这种说法,但是据我研究,mysql 执行优化器会对其进行优化当不考虑索引时,where 条件顺序对效率没有影响真正有影响的是是否用到了索引

联合索引本质:

当创建**(a,b,c)联合索引时,相当于创建了(a)单列索引**,(a,b)联合索引以及**(a,b,c)联合索引** 想要索引生效的话,只能使用 a 和 a,b 和 a,b,c 三种组合;当然,我们上面测试过,a,c 组合也可以,但实际上只用到了 a 的索引,c 并没有用到!注:这个可以结合上边的 通俗理解 来思考!

其他知识点:

1、需要加索引的字段,要在 where 条件中

2、数据量少的字段不需要加索引;因为建索引有一定开销,如果数据量小则没必要建索引(速度反而慢)

3、避免在 where 子句中使用or来连接条件,因为如果俩个字段中有一个没有索引的话,引擎会放弃索引而产生全表扫描

4、联合索引比对每个列分别建索引更有优势,因为索引建立得越多就越占磁盘空间,在更新数据的时候速度会更慢。另外建立多列索引时,顺序也是需要注意的,应该将严格的索引放在前面,这样筛选的力度会更大,效率更高

最后的说明:

网上关于索引优化等文章太多了,针对各个数据库各个版本各种引擎都可能存在不一样的说法

我们的 SQL 引擎自带的优化也越来越强大,说不定你的某个 SQL 优化认知,其 SQL 引擎在某次升级中早就自优化了。

所以要么跟进官方文档,要么关注数据库大牛的最新文章,要么在现有数据库环境下自己去亲手测试!

数据库领域的水很深。。大家加油。。共勉 ~

参考资料

[1]

深寒丶: https://blog.csdn.net/Abysscarry


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原文始发于微信公众号(后端技术精选):多个单列索引和联合索引的区别详解