索引失效底層原理分析,這麼多年終於有人講清楚了

公眾號_IT老哥發表於2020-10-16

前言

吊打面試官又來啦,今天我們講講MySQL索引為什麼會失效,很多文章和培訓機構的教程,都只會告訴你,在什麼情況下索引會失效。

比如:沒遵循最佳左字首法則、範圍查詢的右邊會失效、like查詢用不到索引等等

但是沒有一個人告訴你,索引失效的原理是什麼,老哥今天就告訴大家,讓你們知其然,還要知其所以然

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單值索引B+樹圖

單值索引在B+樹的結構裡,一個節點只存一個鍵值對

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聯合索引

開局一張圖,由資料庫的a欄位和b欄位組成一個聯合索引
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從本質上來說,聯合索引也是一個B+樹,和單值索引不同的是,聯合索引的鍵值對不是1,而是大於1個。

a, b 排序分析

a順序:1,1,2,2,3,3

b順序:1,2,1,4,1,2

大家可以發現a欄位是有序排列,b欄位是無序排列(因為B+樹只能選一個欄位來構建有序的樹)

一不小心又會發現,在a相等的情況下,b欄位是有序的。

大家想想平時程式設計中我們要對兩個欄位排序,是不是先按照第一個欄位排序,如果第一個欄位出現相等的情況,就用第二個欄位排序。這個排序方式同樣被用到了B+樹裡。

分析最佳左字首原理

先舉一個遵循最佳左字首法則的例子

select * from testTable where a=1 and b=2

分析如下:

首先a欄位在B+樹上是有序的,所以我們可以通過二分查詢法來定位到a=1的位置。

其次在a確定的情況下,b是相對有序的,因為有序,所以同樣可以通過二分查詢法找到b=2的位置。

再來看看不遵循最佳左字首的例子

select * from testTable where b=2

分析如下:

我們來回想一下b有順序的前提:在a確定的情況下。

現在你的a都飛了,那b肯定是不能確定順序的,在一個無序的B+樹上是無法用二分查詢來定位到b欄位的。

所以這個時候,是用不上索引的。大家懂了嗎?
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範圍查詢右邊失效原理

舉例

select * from testTable where a>1 and b=2

分析如下:

首先a欄位在B+樹上是有序的,所以可以用二分查詢法定位到1,然後將所有大於1的資料取出來,a可以用到索引。

b有序的前提是a是確定的值,那麼現在a的值是取大於1的,可能有10個大於1的a,也可能有一百個a。

大於1的a那部分的B+樹裡,b欄位是無序的(開局一張圖),所以b不能在無序的B+樹裡用二分查詢來查詢,b用不到索引。

like索引失效原理

where name like "a%"

where name like "%a%"

where name like "%a"

我們先來了解一下%的用途

  • %放在右邊,代表查詢以"a"開頭的資料,如:abc
  • 兩個%%,代表查詢資料中包含"a"的資料,如:cab、cba、abc
  • %放在左邊,代表查詢以"a"為結尾的資料,如cba

為什麼%放在右邊有時候能用到索引

  • %放右邊叫做:字首
  • %%叫做:中綴
  • %放在左邊叫做:字尾

沒錯,這裡依然是最佳左字首法則這個概念

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大家可以看到,上面的B+樹是由字串組成的。

字串的排序方式:先按照第一個字母排序,如果第一個字母相同,就按照第二個字母排序。。。以此類推

開始分析

一、%號放右邊(字首)

由於B+樹的索引順序,是按照首字母的大小進行排序,字首匹配又是匹配首字母。所以可以在B+樹上進行有序的查詢,查詢首字母符合要求的資料。所以有些時候可以用到索引。

二、%號放左邊

是匹配字串尾部的資料,我們上面說了排序規則,尾部的字母是沒有順序的,所以不能按照索引順序查詢,就用不到索引。

三、兩個%%號

這個是查詢任意位置的字母滿足條件即可,只有首字母是進行索引排序的,其他位置的字母都是相對無序的,所以查詢任意位置的字母是用不上索引的。

總結

這裡把一些經典的索引失效案例給大家分析了,希望能引發大家的思考,能夠通過這些案例,明白其他情況索引失效的原理。

之後我們在講講,如何通過索引查詢到資料整個流程,InnoDBMyISAM兩個引擎底層索引的實現區別。

授人以魚不如授人以漁,這一瞬間,老哥感覺自己特別的shuai

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關注我,一個自學進入大廠的高階Java開發工程師

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