MySQL中B+树索引的使用

1)         不同应用中B+树索引的使用

对于OLTP应用，由于数据量获取可能是其中一小部分，建立B+树索引是有异议时的

对OLAP应用，情况比较复杂，因为索引的添加应该是宏观的而不是微观的。

2)         联合索引

对表上多个列进行索引。联合索引的创建方法与多个索引创建的方法一样。不同之处在于有多个索引页

CREATE TABLE t(
a INT,
b INT,
PRIMARY KEY(a),
KEY idx_a_b(a,b)
)ENGINE=INNODB

从本质上来说，联合索引也是一棵B+树，不同的联合索引的键值的数量不是1，而是大于等于2。

讨论一下由2个整数列组成的联合索引，分别为a,b

 

可以看到键值是顺序的，通过叶子节点可以逻辑上顺序地读出所有的数据,即(1,1)(1,2)(2,1)(2,4)(3,1)(3,2)。数据按(a,b)顺序存放

因此对于查询SELECT * FROM TABLE WHERE a = 1 and b=2，显然是可以使用(a,b)联合索引的。对于单列a查询SELECT * FROM TABLE WHERE a = 1，也是可以用到这个(a,b)索引，但是对于b列SELECT * FROM TABLE WHERE b = 2则不可以使用B+树索引。可以发现叶子节点上b列的值为1 2 1 4 1 2 不是顺序的。因此对于b列的查询是使用不到(a,b)的索引

联合索引的第二个好处是已经对第二个键值进行排序处理。例如在很多情况下，需要对某个用户的购物情况进行查询，并且按照时间排序最后取出最近三次的购物记录，使用联合索引可以避免多一次的排序操作。因为索引本身在叶子节点已经排序了。

CREATE TABLE buy_log(
userid INT UNSIGNED NOT NULL,
buy_date DATE
)ENGINE=INNODB;
INSERT INTO buy_log VALUES(1,'2009-01-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(2,'2009-01-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(3,'2009-01-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(1,'2009-02-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(3,'2009-02-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(1,'2009-03-01');
INSERT INTO buy_log VALUES(1,'2009-04-01');
ALTER TABLE buy_log ADD KEY(userid);
ALTER TABLE buy_log ADD KEY(userid,buy_date);

建立了两个索引做比较。都包含userid。

SELECT * FROM buy_log WHERE userid=2;

查看优化器的选择

可以看到两个索引都可以使用。但优化器最终使用了userid，因为该索引的叶子节点包含单个键值。所以理论上一个页能存放的记录应该更多

假定要取出userid=1的最近3次记录

EXPLAIN SELECT * FROM buy_log WHERE userid=1 ORDER BY buy_date DESC LIMIT 3;

这次优化器使用了(userid,buy_date)的联合索引userid_2 因为在这个联合索引中buy_date已经排序了。根据该联合索引取出数据，无须在对buy_date做一次额外的排序操作。若强制使用userid索引

EXPLAIN SELECT * FROM buy_log FORCE INDEX(userid) WHERE userid=1 ORDER BY buy_date DESC LIMIT 3;

可以看到Using filesort，即需要额外的一次排序操作才能完成查询。显然是对buy_date排序。因为索引userid中的buy_date是未排序的

联合索引(a,b)其实是根据列a,b进行排序的，故此下面语句可以直接使用联合索引得到结果

EXPLAIN SELECT * FROM TABLE WHERE a=1 ORDER BY b;

对于联合索引(a,b,c) 也可以直接通过联合索引得到结果

EXPLAIN SELECT * FROM TABLE WHERE a=1  and b = 1 ORDER BY c;

EXPLAIN SELECT * FROM TABLE WHERE a=1 ORDER BY b;

但是对于下面语句，就不能得到结果了，需要执行一次filesort排序操作因为(a,c)并未排序

EXPLAIN SELECT * FROM TABLE WHERE a=1 ORDER BY c;

3)         覆盖索引

InnoDB存储引擎支持覆盖索引，即从辅助索引中就可以查询到记录，而不需要查询聚集索引中的记录。使用覆盖索引的一个好处是辅助索引不包含整行记录的所有信息，故其大小远小于聚集索引。因此可以减少大量的IO操作

对于InnoDB存储引擎的辅助索引，由于其包含了主键信息，因此其叶子节点存放的数据为(parimary key1,parimary key2,...key1,key2,...)例如，下面语句都可仅使用一次辅助联合索引来完成查询

SELECT key2 FROM table WHERE key1=xxx;

SELECT primary key2,key2 FROM table key1=xxx;

SELECT primary key1,key2 FROM table key1=xxx;

SELECT primary key1,primary key2,key2 FROM table key1=xxx;

覆盖索引的另一个好处是对某些统计问题而言，如上的buy_log，要进行如下查询

SELECT COUNT(*) FROM buy_log;

InnoDB存储引擎并不会选择通过查询聚集索引来进行统计。由于buy_log还有辅助索引，而辅助索引远小于聚集索引。选择辅助索引可以减少IO操作。

如图显示。possible_keys是NULL，但是实际执行优化器却选择了userid，而列Extra的Using index就是代表优化器选择了覆盖索引的操作 

此外，在通常情况下，(a,b)的联合索引，一半是不可以选择列b中所谓的查询条件，但是如果是统计操作，并且是覆盖索引的。则优化器会进行选择

EXPLAIN SELECT COUNT(*) FROM buy_log WHERE buy_date>='2011-01-01' AND buy_date<'2011-02-01';

表buy_log有(userid,buy_date)联合索引，这里只根据b进行了条件查询，一般情况下，是不能进行该联合索引的。但这条SQL语句查询是统计操作。并且可以利用覆盖索引的信息。因此优化器是会选择联合索引的。