MySQL 索引的 “最左前缀原则”,用查字典的例子讲透

前言

前两天和实习生聊天,他问我为啥MySQL的索引要讲究最左前缀。

我当时没直接回答,想着找个日常的例子才好说,不然光讲概念应该比较难理解。继而转念想到------这不就跟咱们小时候查新华字典一个道理嘛!

正文

先说查字典的例子

小学的时候老师教我们查新华字典,你想查一个字,得先找偏旁部首,再数笔画。

假如你想查"赵钱孙李"的赵字,你会怎么查?

肯定是先找走字旁,然后在走字旁里面数笔画。你不可能说,我就看这个字右边那部分,然后跳过偏旁直接去找,那肯定是行不通的,不合常理。

MySQL的索引就是这个意思。

再拿身份证号码举例

咱们国内的身份证号码,前六位是地区编码。比如110101开头的,一看就知道是北京东城区的。

假设现在有个用户表,建了个联合索引:

sql 复制代码
INDEX idx_area_birth (province, city, birthday)

这个索引有三个字段:省份、城市、生日。就像身份证号码的结构一样,从大到小排列。

能用上索引的查询

你要查北京朝阳区1990年出生的人:

sql 复制代码
WHERE province = '北京' 
  AND city = '朝阳' 
  AND birthday = '1990-01-01'

这个必然没问题,就像你翻通讯录,先找北京,再找朝阳区,最后找1990年的。一路定位下来,肯定是顺利的。

或者你只查北京的:

sql 复制代码
WHERE province = '北京'

这样也行,就找第一层,找到就算,后面不管了。

用不上索引的查询

但要是这么查:

sql 复制代码
WHERE city = '朝阳'

跳过省份直接查城市?就不好弄了。

就好比你拿着通讯录,不看省份,直接找朝阳区。全国好几个地方都有朝阳区呢,北京有朝阳区,长春也有朝阳区,非得把整本通讯录都翻一遍才行。

这就是为什么要最左前缀。

索引是按顺序建的,你得从最左边开始匹配。

graph TD A[联合索引树根节点] --> B[北京] A --> C[上海] A --> D[广东] B --> B1[朝阳] B --> B2[海淀] B --> B3[东城] B1 --> B1a[1990-01-01] B1 --> B1b[1991-05-20] B1 --> B1c[1992-08-15] style B1a fill:#90EE90 style B1b fill:#90EE90 style B1c fill:#90EE90

看这个树状结构,也比较清晰。

要找数据,必须从根往下走,一旦跳过北京这一层,就不知道该往哪个分支走了。

B+树的结构

MySQL的索引其实用的是B+树,这玩意儿可以简单理解成一个多叉排序树。

就像咱们前面说的通讯录,整个通讯录的目录就是根节点,先按省份分成几大类(北京、上海、广东这些)。每个省份下面又按城市分小类(北京下面有朝阳、海淀、东城),每个城市下面再按生日排列具体的人。

graph TD Root[索引根节点<br/>指向不同范围] Root --> L1[范围1<br/>province: 北京] Root --> L2[范围2<br/>province: 上海] Root --> L3[范围3<br/>province: 广东] L1 --> L1_1[北京+朝阳<br/>指向数据] L1 --> L1_2[北京+海淀<br/>指向数据] L2 --> L2_1[上海+浦东<br/>指向数据] L2 --> L2_2[上海+徐汇<br/>指向数据] L3 --> L3_1[广东+深圳<br/>指向数据] L3 --> L3_2[广东+广州<br/>指向数据] L1_1 --> Data1[实际数据记录] L1_2 --> Data2[实际数据记录] L2_1 --> Data3[实际数据记录] style Root fill:#FFB6C1 style L1 fill:#87CEEB style L2 fill:#87CEEB style L3 fill:#87CEEB style Data1 fill:#90EE90 style Data2 fill:#90EE90 style Data3 fill:#90EE90

B+树就是这样的结构,如果跳过第一层(省份)直接查第二层(城市),数据库就不知道该往哪个分支走。它只能把所有分支都走一遍,那还要索引干嘛呢?

为什么要这样设计?

其实仔细想一下,挺简单的。

你在超市买东西,商品分类摆放。日用品在左边,食品在右边,生鲜在最里面。你要买个牙膏,直接去左边日用品区找就行,不会说让你在整个超市乱转悠。

数据库索引也是为了快速定位数据。

如果每次查询都要扫描全表,那数据库性能得有多差啊。

建立索引的时候,数据库会把数据按照索引字段的顺序排好。就像图书管理员会把书按分类、按作者、按书名整理好,这样查的时候才能快。

但这个排序也是有顺序的,你不能指望一堆书既按作者排序,又同时按书名排序。它必须先按一个维度排,再按另一个维度排。

实际工作中怎么用?

比方说现在有个订单表,建了个索引(user_id, order_time, status),用户ID、下单时间、订单状态。

运营那边提了个需求,说要查某个时间段内所有已完成的订单。然后写了个SQL:

sql 复制代码
SELECT * FROM orders 
WHERE order_time BETWEEN '2024-01-01' AND '2024-12-31'
  AND status = '已完成'

结果这个查询慢得要死。为啥?因为它跳过了user_id这个字段,直接用order_time查,索引其实完全没有用上。

于是再加个索引(order_time, status),问题得以解决。

所以建索引的时候,务必得想清楚业务上的查询场景,最忌讳闭门造车。

那问题就来了,建索引的时候,怎么决定字段的顺序呢?

这个要看你的业务场景。一般来说,把最常用的查询条件放最左边。如果某个字段几乎每次查询都会用到,那就把它放第一位。

还有就是区分度。假如某个字段只有几个固定值,比如性别只有男女,这种字段的区分度就很低,放在索引前面意义不大。

像用户ID、订单号这种,每条记录都不一样,区分度很高,适合放前面。

写在最后

说到底,还是得看具体的业务场景,理论归理论,实践起来还真说不好。

最好的办法就是建完索引后,先用 EXPLAIN 看看执行计划。 如果没用上你想要的索引,那就再改、再测。

我想这是一个程序员面对现实的必修课------在不断地试错中,接受自己的平庸,并为那一点点性能提升而努力。

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