联合索引查询原理及生效规则

一般都设计联合索引，很少用单字段做索引，因为还是要尽可能让索引数量少，避免磁盘占用太多，影响增删改性能。

1 数据准备

某表存储学生成绩：

平时查询，较多的是查找【某班某学生某科】的成绩。

所以，可针对【班级，姓名，科目】建立联合索引。

2 数据页结构

• 第一个数据页有三条数据，每条数据都包含联合索引的三字段值和主键值，数据页内部按序排：先按班级排，若一样则按姓名排序，再一样则按科目名排序。所以数据页内部都按三字段值排序，组成单链表
• 数据页之间有序。第二个数据页里的三个字段的值都＞上一个数据页里三个字段的值，比较方法也是按班级名称、学生姓名、科目名依次比较，数据页间组成双向链表

索引页里就是两条数据，分别指向两个数据页，索引存放的是每个数据页里最小的那个数据的值。

索引页内部的数据页是组成单向链表有序的，如你有多个索引页，索引页之间也有序，组成双向链表。

假设搜索6班+张三+数学的成绩：

select * from student_score where class_name='6班' and student_name='张三' and subject_name='数学'

涉及索引使用规则，where条件的几个字段都是等值查询且where条件的几个字段名称和顺序也跟联合索引一样！此时就是等值匹配规则，上面SQL百分百可用联合索引查询。

3 查询过程

先到索引页找，索引页里有多个数据页的最小值记录，在索引页二分查找，先根据【班级名称】找6班对应数据页，定位到其所在数据页。

在数据页内部本身也是单向链表，直接二分查找，先找6班，发现几条数据都是6班，此时就按张三姓名来二分查找，此时会发现多条数据都是张小强，接着就按科目名称数学二分查找。

定位到下图中的一条数据，6班张三的数学，其对应id=127：

然后就根据主键id=127到聚簇索引按一样思路，从索引根节点开始二分查找迅速定位下个层级的页，不停找，很快就可找到id=127那条数据，然后从里提取所有字段，包括分数，完成！

4 小结

如上就是联合索引的查找过程以及全值匹配规则，假设你的SQL语句的where条件里用的几个字段的名称和顺序，都跟你的索引里的字段一样，同时你还是用等号在做等值匹配，那么直接就会按照上述过程来找。

联合索引就是依次按照各个字段来进行二分查找，先定位到第一个字段对应的值在哪个页里，然后如果第一个字段有多条数据值都一样，就根据第二个字段来找，以此类推，一定可以定位到某条或者某几条数据。

5 索引使用规则

有了联合索引后，SQL怎么写才能让他的查询使用索引？

5.1 等值匹配规则

where语句的字段名称和联合索引字段完全一样，且都是基于等号的等值匹配，那百分百会用上索引。即使你where语句里写的字段的顺序和联合索引里的字段顺序不一致，也没关系，MySQL会自动优化按联合索引的字段顺序。

5.2 最左侧列匹配

假设联合索引是KEY(class_name, student_name, subject_name)，那不一定必须在where语句里根三个字段查，只要根据最左侧部分字段来查也可。 如：

select * from student_score where class_name='' and student_name=''

但假设你写：

select * from student_score where subject_name=''

就不行，因为联合索引B+树里，必先按class_name查，再按student_name查，不能跳过前面两个字段，直接按最后一个subject_name查。

若如下SQL：

select * from student_score where class_name='' and subject_name=''

那么只有class_name的值可以在索引里搜索，剩下的subject_name是没法在索引里找的，道理同上。

所以在建立索引的过程中，你必须考虑好联合索引字段的顺序，以及你平时写SQL的时候要按哪几个字段来查。

5.3 最左前缀匹配原则

like查如：

select * from student_score where class_name like '1%'

查找所有1打头的班级的分数，也可用到索引。因为你的联合索引的B+树里，都是按照class_name排序的，所以你要是给出class_name的确定的最左前缀就是1，然后后面的给一个模糊匹配符号，那也是可以基于索引来查找的，这是没问题的。

但是你如果写class_name like ‘%班’，在左侧用一个模糊匹配符，那他就没法用索引了，因为不知道你最左前缀是什么，怎么去索引里找呢？

5.4 范围查找规则

可用

select * from student_score where class_name>'1 班' and class_name<'5班'

这种语句来范围查找某几个班级的分数。

这个时候也是会用到索引的，因为我们的索引的最下层的数据页都是按顺序组成双向链表的，所以完全可以先找到’1 班’对应的数据页，再找到’5班’对应的数据页，两个数据页中间的那些数据页，就全都是在你范围内的数据了！

但你若写：

select * from student_score where class_name>'1 班 ' and class_name<'5 班 ' and student_name>''

这里只有class_name可基于索引来找，student_name范围查询没法用到索引！

即where语句里若有范围查询，那只有对联合索引里最左侧列进行范围查询才能用到索引！

5.5 等值匹配+范围匹配的规则

若用：

select * from student_score where class_name='1班' and student_name>'' and subject_name<''

先可用class_name在索引里精准定位到一波数据，接着这波数据里的student_name都是按顺排的，所以student_name>’‘也会基于索引来查找，但接下来的subject_name<’'不能用索引。

小结

• 用联合索引的最左侧的多个字段来进行等值匹配+范围搜索
• 或基于最左侧的部分字段来进行最左前缀模糊匹配
• 或基于最左侧字段来进行范围搜索