数据库中 SQL 语句使用索引，还是很慢？可能是这几点原因

Java精选 2022-08-09

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慢查询归纳起来大概有这么几种情况

1）全表扫描；

2）全索引扫描；

3）索引过滤性不好；

4）频繁回表的开销。

全索引扫描的不足

那如果我们在更深层次的看这个问题，其实他还潜藏了一个问题需要澄清，就是什么叫做使用了索引。

我们都知道，InnoDB是索引组织表，所有的数据都是存储在索引树上面的。比如上面的表t，这个表包含了两个索引，一个主键索引和一个普通索引。在InnoDB里，数据是放在主键索引里的。

如图所示：

可以看到数据都放在主键索引上，如果从逻辑上说，所有的InnoDB表上的查询，都至少用了一个索引，所以现在我问你一个问题，如果你执行select from t where id>0，你觉得这个语句有用上索引吗？

我们看上面这个语句的explain的输出结果显示的是PRIMARY。其实从数据上你是知道的，这个语句一定是做了全面扫描。但是优化器认为，这个语句的执行过程中，需要根据主键索引，定位到第1个满足ID>0的值，也算用到了索引。

所以即使explain的结果里写的KEY不是NULL，实际上也可能是全表扫描的，因此InnoDB里面只有一种情况叫做没有使用索引，那就是从主键索引的最左边的叶节点开始，向右扫描整个索引树。

也就是说，没有使用索引并不是一个准确的描述。

你可以用全表扫描来表示一个查询遍历了整个主键索引树；也可以用全索引扫描，来说明像select a from t;这样的查询，他扫描了整个普通索引树；而select * from t where id=2这样的语句，才是我们平时说的使用了索引。他表示的意思是，我们使用了索引的快速搜索功能，并且有效的减少了扫描行数。

索引的过滤性要足够好

根据以上解剖，我们知道全索引扫描会让查询变慢，接下来就要来谈谈索引的过滤性。

假设你现在维护了一个表，这个表记录了中国14亿人的基本信息，现在要查出所有年龄在10~15岁之间的姓名和基本信息，那么你的语句会这么写

select * from t_people where age between 10 and 15

你一看这个语句一定要在age字段上开始建立索引了，否则就是个全面扫描，但是你会发现，在你建立索引以后，这个语句还是执行慢，因为满足这个条件的数据可能有超过1亿行。

我们来看看建立索引以后，这个表的组织结构图：

这个语句的执行流程是这样的：

从索引上用树搜索，取到第1个age等于10的记录，得到它的主键id的值，根据id的值去主键索引取整行的信息，作为结果集的一部分返回；

在索引age上向右扫描，取下一个id的值，到主键索引上取整行信息，作为结果集的一部分返回；

重复上面的步骤，直到碰到第1个age大于15的记录；

你看这个语句，虽然他用了索引，但是他扫描超过了1亿行。所以你现在知道了，当我们在讨论有没有

使用索引的时候，其实我们关心的是扫描行数。

对于一个大表，不止要有索引，索引的过滤性还要足够好。

像刚才这个例子的age，它的过滤性就不够好，在设计表结构的时候，我们要让所有的过滤性足够好，也就是区分度足够高。

回表的代价

那么过滤性好了，是不是表示查询的扫描行数就一定少呢？

我们再来看一个例子：

如果你的执行语句是

select * from t_people where name='张三' and age=8

t_people表上有一个索引是姓名和年龄的联合索引，那这个联合索引的过滤性应该不错，可以在联合索引上快速找到第1个姓名是张三，并且年龄是8的小朋友，当然这样的小朋友应该不多，因此向右扫描的行数很少，查询效率就很高。

但是查询的过滤性和索引的过滤性可不一定是一样的，如果现在你的需求是查出所有名字的第1个字是张，并且年龄是8岁的所有小朋友，你的语句会怎么写呢？

你的语句要怎么写？

很显然你会这么写：

select * from t_people where name like '张%' and age=8;

在MySQL5.5和之前的版本中，这个语句的执行流程是这样的：

首先从联合索引上找到第1个年龄字段是张开头的记录，取出主键id，然后到主键索引树上，根据id取出整行的值；

判断年龄字段是否等于8，如果是就作为结果集的一行返回，如果不是就丢弃。

在联合索引上向右遍历，并重复做回表和判断的逻辑，直到碰到联合索引树上名字的第1个字不是张的记录为止。

这个过程跟上面的差别，是在遍历联合索引的过程中，将年龄等于8的条件下推到所有遍历的过程中，减少了回表的次数，假设全国名字第1个字是张的人里面，有100万个是8岁的小朋友，那么这个查询过程中在联合索引里要遍历8000万次，而回表只需要100万次。

虚拟列

可以看到这个优化的效果还是很不错的，但是这个优化还是没有绕开最左前缀原则的限制，因此在联合索引你还是要扫描8000万行，那有没有更进一步的优化方法呢？

我们可以考虑把名字的第一个字和age来做一个联合索引。这里可以使用MySQL5.7引入的虚拟列来实现。对应的修改表结构的SQL语句:

alter table t_people add name_first varchar(2) generated (left(name,1)),add index(name_first,age);

我们来看这个SQL语句的执行效果：

CREATE TABLE `t_people`(
`id` int(11) DEFAULT NULL,
`name` varchar(20) DEFAUT NULL,
`name_first` varchar(2) GENERATED ALWAYS AS (left(`name`,1)) VIRTUAL,
KEY `name_first`(`name_first`,'age')) 
ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

首先他在people上创建一个字段叫name_first的虚拟列，然后给name_first和age上创建一个联合索引，并且，让这个虚拟列的值总是等于name字段的前两个字节，虚拟列在插入数据的时候不能指定值，在更新的时候也不能主动修改，它的值会根据定义自动生成，在name字段修改的时候也会自动修改。

有了这个新的联合索引，我们在找名字的第1个字是张，并且年龄为8的小朋友的时候，这个SQL语句就可以这么写：

select * from t_people where name_first='张' and age=8

这样这个语句的执行过程，就只需要扫描联合索引的100万行，并回表100万次，这个优化的本质是我们创建了一个更紧凑的索引，来加速了查询的过程。