Mysql索引失效場景有哪些

2024-07-24 12:33:24

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供稿：網(wǎng)友

　　這篇文章主要介紹Mysql索引失效場景有哪些，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

　　數(shù)據(jù)庫及索引準(zhǔn)備
　　創(chuàng)建表結(jié)構(gòu)

　　為了逐項驗證索引的使用情況，我們先準(zhǔn)備一張表t_user：

　　CREATE TABLE `t_user` (
　　 `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'ID',
　　 `id_no` varchar(18) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '身份編號',
　　 `username` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT '用戶名',
　　 `age` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '年齡',
　　 `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創(chuàng)建時間',
　　 PRIMARY KEY (`id`),
　　 KEY `union_idx` (`id_no`,`username`,`age`),
　　 KEY `create_time_idx` (`create_time`)
　　) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;
　　在上述表結(jié)構(gòu)中有三個索引：

　　id：為數(shù)據(jù)庫主鍵；
　　union_idx：為id_no、username、age構(gòu)成的聯(lián)合索引；
　　create_time_idx：是由create_time構(gòu)成的普通索引；
　　初始化數(shù)據(jù)

　　初始化數(shù)據(jù)分兩部分：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)insert了4條數(shù)據(jù)，其中第4條數(shù)據(jù)的創(chuàng)建時間為未來的時間，用于后續(xù)特殊場景的驗證：

　　INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, '1001', 'Tom1', 11, '2022-02-27 09:04:23');
　　INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, '1002', 'Tom2', 12, '2022-02-26 09:04:23');
　　INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, '1003', 'Tom3', 13, '2022-02-25 09:04:23');
　　INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, '1004', 'Tom4', 14, '2023-02-25 09:04:23');
　　除了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還有一條存儲過程及其調(diào)用的SQL，方便批量插入數(shù)據(jù)，用來驗證數(shù)據(jù)比較多的場景：

　　-- 刪除歷史存儲過程
　　DROP PROCEDURE IF EXISTS `insert_t_user`

　　-- 創(chuàng)建存儲過程
　　delimiter $

　　CREATE PROCEDURE insert_t_user(IN limit_num int)
　　BEGIN
　　 DECLARE i INT DEFAULT 10;
　　    DECLARE id_no varchar(18) ;
　　    DECLARE username varchar(32) ;
　　    DECLARE age TINYINT DEFAULT 1;
　　    WHILE i < limit_num DO
　　        SET id_no = CONCAT("NO", i);
　　        SET username = CONCAT("Tom",i);
　　        SET age = FLOOR(10 + RAND()*2);
　　        INSERT INTO `t_user` VALUES (NULL, id_no, username, age, NOW());
　　        SET i = i + 1;
　　    END WHILE;

　　END $
　　-- 調(diào)用存儲過程
　　call insert_t_user(100);
　　關(guān)于存儲過程的創(chuàng)建和存儲，可暫時不執(zhí)行，當(dāng)用到時再執(zhí)行。

　　數(shù)據(jù)庫版本及執(zhí)行計劃

　　查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的版本：

　　select version();
　　8.0.18
　　上述為本人測試的數(shù)據(jù)庫版本：8.0.18。當(dāng)然，以下的所有示例，大家可在其他版本進(jìn)行執(zhí)行驗證。

　　查看SQL語句執(zhí)行計劃，一般我們都采用explain關(guān)鍵字，通過執(zhí)行結(jié)果來判斷索引使用情況。

　　執(zhí)行示例：

　　explain select * from t_user where id = 1;

　　可以看到上述SQL語句使用了主鍵索引（PRIMARY），key_len為4；

　　其中key_len的含義為：表示索引使用的字節(jié)數(shù)，根據(jù)這個值可以判斷索引的使用情況，特別是在組合索引的時候，判斷該索引有多少部分被使用到非常重要。

　　做好以上數(shù)據(jù)及知識的準(zhǔn)備，下面就開始講解具體索引失效的實例了。

　　1 聯(lián)合索引不滿足最左匹配原則
　　聯(lián)合索引遵從最左匹配原則，顧名思義，在聯(lián)合索引中，最左側(cè)的字段優(yōu)先匹配。因此，在創(chuàng)建聯(lián)合索引時，where子句中使用最頻繁的字段放在組合索引的最左側(cè)。

　　而在查詢時，要想讓查詢條件走索引，則需滿足：最左邊的字段要出現(xiàn)在查詢條件中。

　　實例中，union_idx聯(lián)合索引組成：

　　KEY `union_idx` (`id_no`,`username`,`age`)
　　最左邊的字段為id_no，一般情況下，只要保證id_no出現(xiàn)在查詢條件中，則會走該聯(lián)合索引。

　　示例一：

　　explain select * from t_user where id_no = '1002';

　　通過explain執(zhí)行結(jié)果可以看出，上述SQL語句走了union_idx這條索引。

　　這里再普及一下key_len的計算：

　　id_no 類型為varchar(18)，字符集為utf8mb4_bin，也就是使用4個字節(jié)來表示一個完整的UTF-8。此時，key_len = 18* 4 = 72；
　　由于該字段類型varchar為變長數(shù)據(jù)類型，需要再額外添加2個字節(jié)。此時，key_len = 72 + 2 = 74；
　　由于該字段運行為NULL（default NULL），需要再添加1個字節(jié)。此時，key_len = 74 + 1 = 75；
　　上面演示了key_len一種情況的計算過程，后續(xù)不再進(jìn)行逐一推演，知道基本組成和原理即可，更多情況大家可自行查看。

　　示例二：

　　explain select * from t_user where id_no = '1002' and username = 'Tom2';

　　很顯然，依舊走了union_idx索引，根據(jù)上面key_len的分析，大膽猜測，在使用索引時，不僅使用了id_no列，還使用了username列。

　　示例三：

　　explain select * from t_user where id_no = '1002' and age = 12;

　　走了union_idx索引，但跟示例一一樣，只用到了id_no列。

　　當(dāng)然，還有三列都在查詢條件中的情況，就不再舉例了。上面都是走索引的正向例子，也就是滿足最左匹配原則的例子，下面來看看，不滿足該原則的反向例子。

　　反向示例：

　　explain select * from t_user where username = 'Tom2' and age = 12;

　　此時，可以看到未走任何索引，也就是說索引失效了。

　　同樣的，下面只要沒出現(xiàn)最左條件的組合，索引也是失效的：

　　explain select * from t_user where age = 12;
　　explain select * from t_user where username = 'Tom2';
　　那么，第一種索引失效的場景就是：在聯(lián)合索引的場景下，查詢條件不滿足最左匹配原則。

　　2 使用了select *
　　在《阿里巴巴開發(fā)手冊》的ORM映射章節(jié)中有一條【強(qiáng)制】的規(guī)范：

　　【強(qiáng)制】在表查詢中，一律不要使用 * 作為查詢的字段列表，需要哪些字段必須明確寫明。說明:1)增加查詢分析器解析成本。2)增減字段容易與 resultMap 配置不一致。3)無用字段增加網(wǎng)絡(luò) 消耗，尤其是 text 類型的字段。

　　雖然在規(guī)范手冊中沒有提到索引方面的問題，但禁止使用select * 語句可能會帶來的附帶好處就是：某些情況下可以走覆蓋索引。

　　比如，在上面的聯(lián)合索引中，如果查詢條件是age或username，當(dāng)使用了select * ，肯定是不會走索引的。

　　但如果希望根據(jù)username查詢出id_no、username、age這三個結(jié)果（均為索引字段），明確查詢結(jié)果字段，是可以走覆蓋索引的：

　　explain select id_no, username, age from t_user where username = 'Tom2';
　　explain select id_no, username, age from t_user where age = 12;

　　無論查詢條件是username還是age，都走了索引，根據(jù)key_len可以看出使用了索引的所有列。

　　第二種索引失效場景：在聯(lián)合索引下，盡量使用明確的查詢列來趨向于走覆蓋索引；

　　這一條不走索引的情況屬于優(yōu)化項，如果業(yè)務(wù)場景滿足，則進(jìn)來促使SQL語句走索引。至于阿里巴巴開發(fā)手冊中的規(guī)范，只不過是兩者撞到一起了，規(guī)范本身并不是為這條索引規(guī)則而定的。

　　3 索引列參與運算
　　直接來看示例：

　　explain select * from t_user where id + 1 = 2 ;

　　可以看到，即便id列有索引，由于進(jìn)行了計算處理，導(dǎo)致無法正常走索引。

　　針對這種情況，其實不單單是索引的問題，還會增加數(shù)據(jù)庫的計算負(fù)擔(dān)。就以上述SQL語句為例，數(shù)據(jù)庫需要全表掃描出所有的id字段值，然后對其計算，計算之后再與參數(shù)值進(jìn)行比較。如果每次執(zhí)行都經(jīng)歷上述步驟，性能損耗可想而知。

　　建議的使用方式是：先在內(nèi)存中進(jìn)行計算好預(yù)期的值，或者在SQL語句條件的右側(cè)進(jìn)行參數(shù)值的計算。

　　針對上述示例的優(yōu)化如下：

　　-- 內(nèi)存計算，得知要查詢的id為1
　　explain select * from t_user where id = 1 ;
　　-- 參數(shù)側(cè)計算
　　explain select * from t_user where id = 2 - 1 ;
　　第三種索引失效情況：索引列參與了運算，會導(dǎo)致全表掃描，索引失效。

　　4 索引列參使用了函數(shù)
　　示例：

　　explain select * from t_user where SUBSTR(id_no,1,3) = '100';
　　
　　上述示例中，索引列使用了函數(shù)（SUBSTR，字符串截取），導(dǎo)致索引失效。

　　此時，索引失效的原因與第三種情況一樣，都是因為數(shù)據(jù)庫要先進(jìn)行全表掃描，獲得數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行截取、計算，導(dǎo)致索引索引失效。同時，還伴隨著性能問題。

　　示例中只列舉了SUBSTR函數(shù)，像CONCAT等類似的函數(shù)，也都會出現(xiàn)類似的情況。解決方案可參考第三種場景，可考慮先通過內(nèi)存計算或其他方式減少數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行內(nèi)容的處理。

　　第四種索引失效情況：索引列參與了函數(shù)處理，會導(dǎo)致全表掃描，索引失效。

　　5 錯誤的Like使用
　　示例：

　　explain select * from t_user where id_no like '%00%';
　
　　針對like的使用非常頻繁，但使用不當(dāng)往往會導(dǎo)致不走索引。常見的like使用方式有：

　　方式一：like '%abc'；
　　方式二：like 'abc%'；
　　方式三：like '%abc%'；
　　其中方式一和方式三，由于占位符出現(xiàn)在首部，導(dǎo)致無法走索引。這種情況不做索引的原因很容易理解，索引本身就相當(dāng)于目錄，從左到右逐個排序。而條件的左側(cè)使用了占位符，導(dǎo)致無法按照正常的目錄進(jìn)行匹配，導(dǎo)致索引失效就很正常了。

　　第五種索引失效情況：模糊查詢時（like語句），模糊匹配的占位符位于條件的首部。

　　6 類型隱式轉(zhuǎn)換
　　示例：

　　explain select * from t_user where id_no = 1002;

　　id_no字段類型為varchar，但在SQL語句中使用了int類型，導(dǎo)致全表掃描。

　　出現(xiàn)索引失效的原因是：varchar和int是兩個種不同的類型。

　　解決方案就是將參數(shù)1002添加上單引號或雙引號。

　　第六種索引失效情況：參數(shù)類型與字段類型不匹配，導(dǎo)致類型發(fā)生了隱式轉(zhuǎn)換，索引失效。

　　這種情況還有一個特例，如果字段類型為int類型，而查詢條件添加了單引號或雙引號，則Mysql會參數(shù)轉(zhuǎn)化為int類型，雖然使用了單引號或雙引號：

　　explain select * from t_user where id = '2';
　　上述語句是依舊會走索引的。

　　7、使用OR操作
　　OR是日常使用最多的操作關(guān)鍵字了，但使用不當(dāng)，也會導(dǎo)致索引失效。

　　示例：

　　explain select * from t_user where id = 2 or username = 'Tom2';

　　看到上述執(zhí)行結(jié)果是否是很驚奇啊，明明id字段是有索引的，由于使用or關(guān)鍵字，索引竟然失效了。

　　其實，換一個角度來想，如果單獨使用username字段作為條件很顯然是全表掃描，既然已經(jīng)進(jìn)行了全表掃描了，前面id的條件再走一次索引反而是浪費了。所以，在使用or關(guān)鍵字時，切記兩個條件都要添加索引，否則會導(dǎo)致索引失效。

　　但如果or兩邊同時使用“>”和“<”，則索引也會失效：

　　explain select * from t_user where id > 1 or id < 80;

　　第七種索引失效情況：查詢條件使用or關(guān)鍵字，其中一個字段沒有創(chuàng)建索引，則會導(dǎo)致整個查詢語句索引失效； or兩邊為“>”和“<”范圍查詢時，索引失效。

　　8 兩列做比較
　　如果兩個列數(shù)據(jù)都有索引，但在查詢條件中對兩列數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比操作，則會導(dǎo)致索引失效。

　　這里舉個不恰當(dāng)?shù)氖纠热鏰ge小于id這樣的兩列（真實場景可能是兩列同維度的數(shù)據(jù)比較，這里遷就現(xiàn)有表結(jié)構(gòu)）：

　　explain select * from t_user where id > age;

　　這里雖然id有索引，age也可以創(chuàng)建索引，但當(dāng)兩列做比較時，索引還是會失效的。

　　第八種索引失效情況：兩列數(shù)據(jù)做比較，即便兩列都創(chuàng)建了索引，索引也會失效。

　　9 不等于比較
　　示例：

　　explain select * from t_user where id_no <> '1002';
　
　　當(dāng)查詢條件為字符串時，使用”<>“或”!=“作為條件查詢，有可能不走索引，但也不全是。

　　explain select * from t_user where create_time != '2022-02-27 09:56:42';
　　上述SQL中，由于“2022-02-27 09:56:42”是存儲過程在同一秒生成的，大量數(shù)據(jù)是這個時間。執(zhí)行之后會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)查詢結(jié)果集占比比較小時，會走索引，占比比較大時不會走索引。此處與結(jié)果集與總體的占比有關(guān)。

　　需要注意的是：上述語句如果是id進(jìn)行不等操作，則正常走索引。

　　explain select * from t_user where id != 2;

　　第九種索引失效情況：查詢條件使用不等進(jìn)行比較時，需要慎重，普通索引會查詢結(jié)果集占比較大時索引會失效。

　　10 is not null
　　示例：

　　explain select * from t_user where id_no is not null;

　　第十種索引失效情況：查詢條件使用is null時正常走索引，使用is not null時，不走索引。

　　11 not in和not exists
　　在日常中使用比較多的范圍查詢有in、exists、not in、not exists、between and等。

　　explain select * from t_user where id in (2,3);

　　explain select * from t_user where id_no in ('1001','1002');

　　explain select * from t_user u1 where exists (select 1 from t_user u2 where u2.id = 2 and u2.id = u1.id);

　　explain select * from t_user where id_no between '1002' and '1003';
　　上述四種語句執(zhí)行時都會正常走索引，具體的explain結(jié)果就不再展示。主要看不走索引的情況：

　　explain select * from t_user where id_no not in('1002' , '1003');

　　當(dāng)使用not in時，不走索引？把條件列換成主鍵試試：

　　explain select * from t_user where id not in (2,3);

　　如果是主鍵，則正常走索引。

　　第十一種索引失效情況：查詢條件使用not in時，如果是主鍵則走索引，如果是普通索引，則索引失效。

　　再來看看not exists：

　　explain select * from t_user u1 where not exists (select 1 from t_user u2 where u2.id = 2 and u2.id = u1.id);

　　當(dāng)查詢條件使用not exists時，不走索引。

　　第十二種索引失效情況：查詢條件使用not exists時，索引失效。

　　12 order by導(dǎo)致索引失效
　　示例：

　　explain select * from t_user order by id_no ;

　　其實這種情況的索引失效很容易理解，畢竟需要對全表數(shù)據(jù)進(jìn)行排序處理。

　　那么，添加刪limit關(guān)鍵字是否就走索引了呢？

　　explain select * from t_user order by id_no limit 10;

　　結(jié)果依舊不走索引。在網(wǎng)絡(luò)上看到有說如果order by條件滿足最左匹配則會正常走索引，在當(dāng)前8.0.18版本中并未出現(xiàn)。所以，在基于order by和limit進(jìn)行使用時，要特別留意。是否走索引不僅涉及到數(shù)據(jù)庫版本，還要看Mysql優(yōu)化器是如何處理的。

　　這里還有一個特例，就是主鍵使用order by時，可以正常走索引。

　　explain select * from t_user order by id desc;

　　可以看出針對主鍵，還是order by可以正常走索引。

　　另外，筆者測試如下SQL語句：

　　explain select id from t_user order by age;
　　explain select id , username from t_user order by age;
　　explain select id_no from t_user order by id_no;
　　上述三條SQL語句都是走索引的，也就是說覆蓋索引的場景也是可以正常走索引的。

　　現(xiàn)在將id和id_no組合起來進(jìn)行order by：

　　explain select * from t_user order by id,id_no desc;
　　explain select * from t_user order by id,id_no desc limit 10;
　　explain select * from t_user order by id_no desc,username desc;

　　上述兩個SQL語句，都未走索引。

　　第十三種索引失效情況：當(dāng)查詢條件涉及到order by、limit等條件時，是否走索引情況比較復(fù)雜，而且與Mysql版本有關(guān)，通常普通索引，如果未使用limit，則不會走索引。order by多個索引字段時，可能不會走索引。其他情況，建議在使用時進(jìn)行expain驗證。

　　13 參數(shù)不同導(dǎo)致索引失效
　　此時，如果你還未執(zhí)行最開始創(chuàng)建的存儲過程，建議你先執(zhí)行一下存儲過程，然后執(zhí)行如下SQL：

　　explain select * from t_user where create_time > '2023-02-24 09:04:23';
　　其中，時間是未來的時間，確保能夠查到數(shù)據(jù)。

　　可以看到，正常走索引。

　　隨后，我們將查詢條件的參數(shù)換個日期：

　　explain select * from t_user where create_time > '2022-02-27 09:04:23';
　　explain結(jié)果：

　　此時，進(jìn)行了全表掃描。這也是最開始提到的奇怪的現(xiàn)象。

　　為什么同樣的查詢語句，只是查詢的參數(shù)值不同，卻會出現(xiàn)一個走索引，一個不走索引的情況呢？

　　答案很簡單：上述索引失效是因為DBMS發(fā)現(xiàn)全表掃描比走索引效率更高，因此就放棄了走索引。

　　也就是說，當(dāng)Mysql發(fā)現(xiàn)通過索引掃描的行記錄數(shù)超過全表的10%-30%時，優(yōu)化器可能會放棄走索引，自動變成全表掃描。某些場景下即便強(qiáng)制SQL語句走索引，也同樣會失效。

　　類似的問題，在進(jìn)行范圍查詢（比如>、< 、>=、<=、in等條件）時往往會出現(xiàn)上述情況，而上面提到的臨界值根據(jù)場景不同也會有所不同。

　　第十四種索引失效情況：當(dāng)查詢條件為大于等于、in等范圍查詢時，根據(jù)查詢結(jié)果占全表數(shù)據(jù)比例的不同，優(yōu)化器有可能會放棄索引，進(jìn)行全表掃描。

　　14 其他
　　當(dāng)然，還有其他一些是否走索引的規(guī)則，這與索引的類型是B-tree索引還是位圖索引也有關(guān)系，就不再詳細(xì)展開。

　　這里要說的其他，可以總結(jié)為第十五種索引失效的情況：Mysql優(yōu)化器的其他優(yōu)化策略，比如優(yōu)化器認(rèn)為在某些情況下，全表掃描比走索引快，則它就會放棄索引。

　　針對這種情況，一般不用過多理會，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時再定點排查即可。

　　以上是“Mysql索引失效場景有哪些”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！

（編輯：武林網(wǎng)）

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