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MySQL最左匹配原则

article 2024/11/14 7:30:56

MySQL索引的加左原则，也被称为最左匹配原则（Leftmost Prefix Rule）或最左前缀规则（Leftmost Prefixes），是指在创建复合索引时，应将经常用于查询的列放在索引的最左边，以便MySQL能够更有效地使用该索引来优化查询性能。

为什么要遵循加左原则？

MySQL索引的加左原则（Leftmost Prefix Rule）是由于其B-Tree索引的数据结构和存储方式决定的。

B-Tree索引是一种平衡的多路查找树，它将数据存储在一个有序的结构中，允许快速查找、插入和删除操作。每个叶子节点包含了对应的行数据指针或行数据本身，而非叶子节点则包含了索引值和指向子树的指针。

在复合索引中，MySQL会将多个列的值组合成一个键来进行排序和查找。这个键的排序方式是从左到右的，也就是说，MySQL首先会比较这个复合键的最左边一列，然后是第二列，以此类推。

当MySQL执行一个查询时，它会尝试使用索引来加速查找。它会从索引的最左边开始匹配查询条件，并逐步向右移动。如果查询条件与索引的某一列不匹配，MySQL就无法继续使用该索引来过滤数据了。

以下是几个原因，解释了为什么MySQL索引有加左原则：

数据排序：B-Tree索引是按照复合键的顺序进行排序的，首先是最左边的列。如果你不遵循加左原则，索引的排序方式就与查询条件的顺序不匹配，导致MySQL无法有效地使用索引。

索引范围扫描：当你在WHERE子句中使用范围查询（如WHERE col1 > 10 AND col1 < 20）时，MySQL可以使用索引的最左边一列来确定需要扫描的索引范围。只有当查询条件与索引的最左边一列匹配时，MySQL才可以执行索引范围扫描。

索引选择性：选择性是指索引中不同值的数量与总行数的比率。最左边的列应该是选择性最高的列，这样可以使MySQL更快地排除不符合条件的行。

索引覆盖：如果你的查询只涉及到复合索引中的一部分列，并且这些列正好是最左边的几列，那么MySQL可以直接从索引中获取所需的数据，而不需要回表查找。这种情况被称为“索引覆盖”，可以极大地提高查询效率。

索引合并：在某些情况下，MySQL可能会使用多个索引来优化查询。最左匹配原则可以帮助MySQL更好地选择和合并这些索引。

总之，遵循加左原则可以使MySQL更好地利用B-Tree索引的特性，提高查询效率。然而，索引设计是一个复杂的过程，需要根据具体的查询模式和数据分布来决定最佳的索引策略。

遵循最左匹配原则可以帮助MySQL更有效地使用复合索引来加速查询。以下是几个原因：

减少查找的范围：当MySQL从索引的最左边开始匹配时，它可以快速缩小需要查找的数据范围，从而提高查询速度。

避免全表扫描：如果不遵循最左匹配原则，MySQL可能需要进行全表扫描来找到符合条件的数据，这将大大降低查询性能。

提高索引的选择性：选择性是指索引中不同值的数量与总行数的比率。如果最左边的列有很高的选择性，MySQL可以更准确地估计数据分布，选择更好的执行计划。

举例说明：

假设我们有一个名为users的表，包含name、age和address三列，并且我们创建了一个复合索引(name, age)。

完全匹配：如果查询语句是SELECT * FROM users WHERE name = 'John' AND age = 30;，MySQL会从索引的最左边开始匹配，首先匹配name列，然后匹配age列。因为查询条件与索引的最左边两列完全匹配，所以MySQL可以使用整个复合索引来快速定位数据。
部分匹配：如果查询语句是SELECT * FROM users WHERE age = 30 AND name = 'John';，MySQL仍然会从索引的最左边开始匹配，但它首先尝试匹配age列，因为age在索引的最左边。由于age列不是完全匹配的第一个条件，MySQL只能使用索引的部分（即age列）来过滤数据，剩余的条件（name = 'John'）需要在过滤后的结果集中进行额外的检查。
不匹配：如果查询语句是SELECT * FROM users WHERE address = 'New York';，MySQL无法使用这个复合索引来优化查询，因为address列不在索引的最左边。

如何应用加左原则？

分析查询语句：在创建复合索引之前，仔细分析你的查询语句，确定哪些列经常被用作查询条件。
选择正确的顺序：将这些列按照使用频率或选择性从高到低的顺序排列在复合索引中。选择性是指索引中不同值的数量与总行数的比率，选择性越高，索引越有用。
避免使用函数或表达式：在索引中使用函数或表达式会使MySQL无法使用索引的最左匹配原则。尽量在查询语句中避免对索引列使用函数或表达式。
注意索引类型：不同的索引类型（如B-Tree索引、Hash索引）对最左匹配原则的适用性不同。B-Tree索引是最常用的索引类型，也是唯一支持范围查询的索引类型，适合大多数情况。
使用EXPLAIN分析：使用EXPLAIN语句来分析你的查询语句，了解MySQL是如何使用索引的。如果发现MySQL不是使用你预期的索引，可能需要重新考虑你的索引策略。

例外情况

使用全文索引：全文索引不遵循最左匹配原则，因为它们是用来支持复杂的文本搜索的。

使用覆盖索引：覆盖索引包含了查询语句所需的所有列，MySQL可以直接从索引中获取数据，而不需要访问表数据。在这种情况下，不需要遵循最左匹配原则。

注意事项

不要过度索引：虽然复合索引可以提高查询效率，但过度索引会增加写入操作的开销，并可能导致索引维护的性能问题。
适当调整索引顺序：如果你的查询模式发生了变化，可能需要重新评估并调整索引的顺序。
考虑使用单列索引：对于某些列，如果它们经常单独用作查询条件，或者作为WHERE子句中的第一个条件，可能更适合使用单列索引而不是复合索引。

使得索引失效或效果不佳的情况：

没有使用最左边的索引列：如果你的查询条件不包含复合索引的最左边一列，MySQL就不能使用这个索引来过滤数据。例如，假设你有一个复合索引(col1, col2, col3)，但你的查询语句是SELECT * FROM table WHERE col2 = 'value2' AND col3 = 'value3';，那么MySQL可能不会使用这个复合索引。
在最左边的索引列上使用不等值条件：如果你在最左边的索引列上使用了不等值条件（如WHERE col1 > 'value1'），MySQL可能会选择不使用索引，而进行全表扫描。因为在B-Tree索引中，等值条件可以帮助MySQL快速定位到需要查找的数据范围。
在最左边的索引列上使用函数或表达式：如果你在最左边的索引列上使用了函数或表达式（如WHERE LEFT(col1, 3) = 'abc'），MySQL也不能使用索引。因为索引是基于原始值建立的，而不是基于函数或表达式的结果。
在最左边的索引列上使用LIKE查询且通配符在前面：如果你的LIKE查询的通配符在前面（如WHERE col1 LIKE '%value1'），MySQL同样不能使用索引。因为通配符在前面，MySQL无法确定从哪里开始查找。
使用OR条件连接索引列：如果你在WHERE子句中使用OR条件来连接不同的索引列（如WHERE col1 = 'value1' OR col2 = 'value2'），MySQL可能会选择不使用索引，而进行全表扫描。因为OR条件会扩大查询结果的范围，MySQL很难通过索引来确定哪些行符合条件。
索引列的选择性太低：如果最左边的索引列的选择性非常低（即大多数行都有相同的值），那么MySQL可能会选择不使用索引，而直接扫描表数据。
索引列顺序与查询条件顺序不一致：如果你的复合索引列的顺序与查询条件的顺序不一致，MySQL可能会选择不使用索引，或者使用索引但效果不佳。例如，假设你有一个复合索引(col1, col2)，但你的查询语句是SELECT * FROM table WHERE col2 = 'value2' AND col1 = 'value1';，那么MySQL可能不会使用这个复合索引。
索引列中存在NULL值：如果最左边的索引列中存在NULL值，MySQL可能会选择不使用索引。因为NULL值的存在使得MySQL无法确定索引的顺序和范围。
使用了不等于（!=）或NOT IN操作符：这些操作符会使得MySQL无法确定从哪里开始或结束扫描索引，因此可能会选择不使用索引。