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[大数据]MySQL优化：如何避免回表查询？_什么是索引覆盖？

数据库表结构：

create table user (
    id int primary key,
    name varchar(20),
    sex varchar(5),
    index(name)
)engine=innodb;

select id,name where name='shenjian'
 
select id,name,sex where name='shenjian'

多查询了一个属性，为何检索过程完全不同？

什么是回表查询？

什么是索引覆盖？

如何实现索引覆盖？

哪些场景，可以利用索引覆盖来优化SQL？

这些，这是今天要分享的内容。

注：本文试验基于MySQL5.6-InnoDB。

一、什么是回表查询？

这先要从InnoDB的索引实现说起，InnoDB有两大类索引：

聚集索引(clustered index)
普通索引(secondary index)

InnoDB聚集索引和普通索引有什么差异？

InnoDB聚集索引的叶子节点存储行记录，因此， InnoDB必须要有，且只有一个聚集索引：

（1）如果表定义了PK，则PK就是聚集索引；

（2）如果表没有定义PK，则第一个not NULL unique列是聚集索引；

（3）否则，InnoDB会创建一个隐藏的row-id作为聚集索引；

注：所以PK查询非常快，直接定位行记录。

InnoDB普通索引的叶子节点存储主键值。

画外音：注意，不是存储行记录头指针，MyISAM的索引叶子节点存储记录指针。

举个栗子，不妨设有表：

t(id PK, name KEY, sex, flag);

注：id是聚集索引，name是普通索引。

表中有四条记录：

1, shenjian, m, A

3, zhangsan, m, A

5, lisi, m, A

9, wangwu, f, B

两个B+树索引分别如上图：

（1）id为PK，聚集索引，叶子节点存储行记录；

（2）name为KEY，普通索引，叶子节点存储PK值，即id；

既然从普通索引无法直接定位行记录，那普通索引的查询过程是怎么样的呢？

通常情况下，需要扫码两遍索引树。

例如：

select * from t where name='lisi';

是如何执行的呢？

如粉红色路径，需要扫码两遍索引树：

（1）先通过普通索引定位到主键值id=5；

（2）在通过聚集索引定位到行记录；

这就是所谓的回表查询，先定位主键值，再定位行记录，它的性能较扫一遍索引树更低。

二、什么是索引覆盖(Covering index)？

额，并没有在MySQL的官网找到这个概念。

画外音：治学严谨吧？

借用一下SQL-Server官网的说法。

MySQL官网，类似的说法出现在explain查询计划优化章节，即explain的输出结果Extra字段为Using index时，能够触发索引覆盖。

不管是SQL-Server官网，还是MySQL官网，都表达了：只需要在一棵索引树上就能获取SQL所需的所有列数据，无需回表，速度更快。

三、如何实现索引覆盖？

常见的方法是：将被查询的字段，建立到联合索引里去。

仍是之前中的例子：

create table user (
    id int primary key,
    name varchar(20),
    sex varchar(5),
    index(name)
)engine=innodb;

第一个SQL语句：

select id,name from user where name='shenjian';

能够命中name索引，索引叶子节点存储了主键id，通过name的索引树即可获取id和name，无需回表，符合索引覆盖，效率较高。

画外音，Extra：Using index。

第二个SQL语句：

select id,name,sex from user where name='shenjian';

能够命中name索引，索引叶子节点存储了主键id，但sex字段必须回表查询才能获取到，不符合索引覆盖，需要再次通过id值扫码聚集索引获取sex字段，效率会降低。

画外音，Extra：Using index condition。

如果把(name)单列索引升级为联合索引(name, sex)就不同了。

create table user (
    id int primary key,
    name varchar(20),
    sex varchar(5),
    index(name, sex)
)engine=innodb;

可以看到：

select id,name ... where name='shenjian';
 
select id,name,sex ... where name='shenjian';

都能够命中索引覆盖，无需回表。

画外音，Extra：Using index。

四、哪些场景可以利用索引覆盖来优化SQL？

场景1：全表count查询优化

原表为：

user(PK id, name, sex)；

直接：

select count(name) from user;

不能利用索引覆盖。

添加索引：

alter table user add key(name);

就能够利用索引覆盖提效。

场景2：列查询回表优化

select id,name,sex ... where name='shenjian';

这个例子不再赘述，将单列索引(name)升级为联合索引(name, sex)，即可避免回表。

场景3：分页查询

select id,name,sex ... order by name limit 500,100;

将单列索引(name)升级为联合索引(name, sex)，也可以避免回表。

InnoDB聚集索引普通索引，回表，索引覆盖

什么是覆盖索引?

## 前言

要搞明白覆盖索引首先就得明白主键索引和辅助索引的区别,以及查询时引擎的工作方式。

当然,以上都是基于innoDB引擎来说。

主键索引与辅助索引的区别

相信大家也了解过这方面的知识,这里就不展开了,直接上总结。

主键索引

叶子节点保存数据

辅助索引

叶子节点保存主键值

查询一条数据是如何工作的呢

先说查询过程:

由于辅助索引只存储主键的值,如果使用辅助索引搜索数据就必须先从辅助索引取到主键的值,再使用主键的值去主键索引上查询,直到找到叶子节点上的数据返回。 ---- 这个也称之为回表

那么如何避免回表查询的发生呢?

如果辅助索引上已经存在我们需要的数据,那么引擎就不会去主键上去搜索数据了。 ---- 这个就是所谓的"覆盖索引"

接下来我们来证明一下它。

回表查询

假如有这样一张表:

CREATE TABLE `test` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_age_name` (`age`,`name`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

我们给age添加一个索引, 接下来随意插入几条数据

insert into test(`id`,`age`,`name`) VALUES(1,10,"小明"),(2,11,"小红"),(3,12,"小伟");

查询一条数据

select * from test where age = 10

查看一下耗时

分析一下语句:

desc select * from test where age = 10

查看执行计划:

在这里插入图片描述

可以看到extra列为空,key则使用了idx_age索引, 大致的查询耗时在0.024秒左右。

这样的查询速度快吗?

我说我还能再优化一下,你敢信吗? - 鲁迅(我没说过)

覆盖索引

只需要稍微改变一下查询的字段, 我们就发现其中的区别了。

select age,name from test where age = 10

查看一下耗时:
在这里插入图片描述

可以看到耗时减少了!

发生了什么呢,我们再来分析一下语句

desc select age,name from test where age = 10

在这里插入图片描述

可以看到extra列有一个 using idnex , 这个的意思就是使用了覆盖索引,无需回表查询了。

总结

实践是检验原理的唯一标准。通过此次实践,想必你已经充分了解并且体验到覆盖索引的概念及其意义了。其核心就是只从辅助索引要数据。那么, 普通索引(单字段)和联合索引,以及唯一索引都能实现覆盖索引的作用。

# 什么叫做覆盖索引？

解释一：就是select的数据列只用从索引中就能够取得，不必从数据表中读取，换句话说查询列要被所使用的索引覆盖。
解释二：索引是高效找到行的一个方法，当能通过检索索引就可以读取想要的数据，那就不需要再到数据表中读取行了。如果一个索引包含了（或覆盖了）满足查询语句中字段与条件的数据就叫做覆盖索引。
解释三：是非聚集组合索引的一种形式，它包括在查询里的Select、Join和Where子句用到的所有列（即建立索引的字段正好是覆盖查询语句[select子句]与查询条件[Where子句]中所涉及的字段，也即，索引包含了查询正在查找的所有数据）。不是所有类型的索引都可以成为覆盖索引。覆盖索引必须要存储索引的列，而哈希索引、空间索引和全文索引等都不存储索引列的值，所以MySQL只能使用B-Tree索引做覆盖索引当发起一个被索引覆盖的查询(也叫作索引覆盖查询)时，在EXPLAIN的Extra列可以看到“Using index”的信息。

注：遇到以下情况，执行计划不会选择覆盖查询。