04 MySQL-初识MySQL-索引-上 篇中介绍了InnoDB索引的数据结构模型以及索引维护。本篇继续针对MySQL索引进行...
场景分析
先看一个场景分析：假设我们存在这样一张表（如下是表的初始化语句）：
create table T (
ID int primary key,
k int NOT NULL DEFAULT 0,
s varchar(16) NOT NULL DEFAULT '',
index k(k))
engine=InnoDB;
insert into T values(100,1, 'aa'),(200,2,'bb'),(300,3,'cc'),(500,5,'ee'),(600,6,'ff'),(700,7,'gg');
如果执行语句，需要执行几次树的搜索操作，会扫描多少行？
select * from T where k between 3 and 5;
我们先来看看数据索引的存储结构（InnoDB的索引组织结构）如下图：
我们分析上面语句的执行流程：根据我们之前在04 MySQL-初识MySQL-索引-上提到的二级索引的查询逻辑，我们可以知道这条语句的执行流程如下：
在k索引树上找到k=3的记录，取得 ID = 300；
再到ID索引树查到ID=300对应的T3；
在k索引树取下一个值k=5，取得ID=500；
再回到ID索引树查到ID=500对应的T4；
在k索引树取下一个值k=6，不满足条件，循环结束。
到此其实我们已经知道，在整个过程中查询过程读了k索引树的3条记录（步骤1、3和5），回表（回到主键索引树搜索的过程，我们称为回表）了两次（步骤2和4）。由于查询结果所需要的数据只在主键索引上有，所以不得不回表。
问题就来了，
查询范围越大，回表次数就越多，性能也就越差，有没有可能经过索引优化，避免回表过程呢？
- 答案肯定是有的。
一 覆盖索引
select * from T where k between 3 and 5;
如果执行上述语句加入查询结果只是select * from T where k between 3 and 5;，只需要查询ID值，而ID的值已经在k索引树上了，因此可以直接提供查询结果，不需要回表。
上述查询里面，索引k已经“覆盖了”我们的查询需求，我们称为覆盖索引。
由于覆盖索引可以减少树的搜索次数，显著提升查询性能，所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。
需要注意的是，在引擎内部使用覆盖索引在索引k上其实读了三个记录，T3~T5（对应的索引k上的记录项），但是对于MySQL的Server层来说，它就是找引擎拿到了两条记录，因此MySQL认为扫描行数是2。
基于覆盖索引的说明，我们或许想到一个问题，是不是都需要建立联合索引呢？
场景分析：
一张用户信息表，是否有必要将身份证号和名字建立联合索引？
CREATE TABLE `tuser` (
`id` int(11) NOT NULL,
`id_card` varchar(32) DEFAULT NULL,
`name` varchar(32) DEFAULT NULL,
`age` int(11) DEFAULT NULL,
`ismale` tinyint(1) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `id_card` (`id_card`),
KEY `name_age` (`name`,`age`)
) ENGINE=InnoDB
身份证号是市民的唯一标识。也就是说，如果有根据身份证号查询市民信息的需求，我们只要在身份证号字段上建立索引就够了。而再建立一个（身份证号、姓名）的联合索引，是不是浪费空间？
如果现在有一个高频请求，要根据市民的身份证号查询他的姓名，这个联合索引就有意义了。它可以在这个高频请求上用到覆盖索引，不再需要回表查整行记录，减少语句的执行时间。
当然，索引字段的维护总是有代价的。因此，在建立冗余索引来支持覆盖索引时就需要权衡考虑了。
问题：根据覆盖索引和联合索引的解说，我们是不是每一种查询都需要设计一个索引呢？
二 最左前缀原则
如果为每一种查询都设计一个索引，索引肯定会太多了。而且索引的维护成本就会急剧增长。依据上述用户表，这样一个查询如果通过user的身份id查询user的住址信息？虽然查询的频次可能不是高频，但是同样庞大的用户量来说，不能每次查询都进行全表扫描。但是单独为一个不太高频的请求进行创建一个索引（身份证，地址）又会很浪费。这是就需要用到最左前缀原则。
- B+树这种索引结构，可以利用索引的“最左前缀”，来定位记录。
假设我们存在这样一个用户名和年龄组成联合索引（name，age），如下图所示，（name，age）联合索引
索引项是按照索引定义里面出现的字段顺序排序的。
当查询名字全是
张四的时候，就可以快速定位到ID4，然后继续向后遍历，得到所有的结果。当查询为名字第一个字为
张（where name like '张%'）,这时，也能够用上这个索引，查找到第一个符合条件的记录是ID3，然后向后遍历，直到不满足条件为止。不只是索引的全部定义，只要满足最左前缀，就可以利用索引来加速检索。这个最左前缀可以是联合索引的最左N个字段，也可以是字符串索引的最左M个字符。
讨论一个问题：在建立联合索引的时候，如何安排索引内的字段顺序。 ?
这里我们的评估标准是，索引的复用能力。因为可以支持最左前缀，所以当已经有了(a,b)这个联合索引后，一般就不需要单独在a上建立索引了。因此，第一原则是，如果通过调整顺序，可以少维护一个索引，那么这个顺序往往就是需要优先考虑采用的。
如果既有联合查询，又有基于a、b各自的查询呢？查询条件里面只有b的语句，是无法使用(a,b)这个联合索引的，这时候你不得不维护另外一个索引，也就是说你需要同时维护(a,b)、(b) 这两个索引。
这时候，我们要考虑的原则就是空间了。比如上面这个市民表的情况，name字段是比age字段大的 ，那我就建议你创建一个（name,age)的联合索引和一个(age)的单字段索引。
三 索引下推
说到满足最左前缀原则的时候，最左前缀可以用于在索引中定位记录。这时，你可能要问，那些不符合最左前缀的部分，会怎么样呢？同样以上述tuser表的联合索引（name, age）为例：
需求：检索出表中“名字第一个字是张，而且年龄是10岁的所有男孩”。那么，SQL语句是这么写的：
select * from tuser where name like '张%' and age=10 and ismale=1;
已经知道了前缀索引规则，所以这个语句在搜索索引树的时候，只能用 “张”，找到第一个满足条件的记录ID3。当然，这还不错，总比全表扫描要好。
-
然后是判断其他条件是否满足。
- 在MySQL 5.6之前，只能从ID3开始一个个回表。到主键索引上找出数据行，再对比字段值。
- MySQL 5.6 引入的索引下推优化（index condition pushdown)， 可以在索引遍历过程中，对索引中包含的字段先做判断，直接过滤掉不满足条件的记录，减少回表次数。
在下面两个图里面，每一个绿色箭头表示回表一次。
在(name,age)索引里面特意去掉了age的值，这个过程InnoDB并不会去看age的值，只是按顺序把“name第一个字是’张’”的记录一条条取出来回表。因此，需要回表4次。
区别是，InnoDB在(name,age)索引内部就判断了age是否等于10，对于不等于10的记录，直接判断并跳过。在我们的这个例子中，只需要对ID7、ID8这两条记录回表取数据判断，就只需要回表2次。
问题:表结构定义如下
CREATE TABLE `T` (
`a` int(11) NOT NULL,
`b` int(11) NOT NULL,
`c` int(11) NOT NULL,
`d` int(11) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`a`,`b`),
KEY `c` (`c`),
KEY `ca` (`c`,`a`),
KEY `cb` (`c`,`b`)
) ENGINE=InnoDB;
出于某些原因这个表需要a、b做联合主键，既然主键包含了a、b这两个字段，那意味着单独在字段c上创建一个索引，就已经包含了三个字段了呀，为什么要创建“ca”“cb”这两个索引？
如下解释：为了这两个查询模式，这两个索引是否都是必须的？为什么呢？
select * from T where c=N order by a limit 1;
select * from T where c=N order by b limit 1;
解答：
* 主键 a，b的聚簇索引组织顺序相当于 order by a,b ，也就是先按a排序，再按b排序，c无序。
* 索引 ca 的组织是先按c排序，再按a排序，同时记录主键（注意，这里不是ab，而是只有b））
* 这个跟索引c的数据是一模一样的。
* 索引 cb 的组织是先按c排序，在按b排序，同时记录主键。
