Mysql：覆盖索引

一、什么是覆盖索引

覆盖索引不是一种特殊的索引类型，而是一种查询状态：

如果某个索引包含了一条 SQL 查询所需要的全部字段，那么 MySQL 只读取这个索引就能完成查询，不需要再读取完整的数据行。这个索引对该查询来说就是覆盖索引。

"查询需要的字段"不只是 SELECT 后面的字段，还可能包括：

WHERE 过滤字段

JOIN ... ON 关联字段

ORDER BY 排序字段

GROUP BY 分组字段

HAVING 条件字段最终需要返回的字段

MySQL 官方将这种只读取索引树、不额外读取完整数据行的方式称为 index-only scan；传统格式的 EXPLAIN 通常会在 Extra 中显示 Using index。

二、为什么覆盖索引能提高性

要理解它，需要先知道 InnoDB 的两类索引。

1. 聚簇索引

InnoDB 的主键索引是聚簇索引，它的叶子节点保存的是完整数据行：

复制代码

主键 id
   |
   v
完整数据行

例如：

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id=1001
user_id=20
status=1
amount=99.00
remark='新用户订单'

通过主键查询时，找到主键索引的叶子节点，就得到了完整数据。

2. 二级索引

除聚簇索引以外的普通索引、唯一索引，一般称为二级索引。

假设有索引：

复制代码

KEY idx_user_status (user_id, status)

它的叶子节点大致保存：

复制代码

user_id + status + 主键id

InnoDB 的二级索引会自动包含主键列。因此，即使创建索引时没有显式写 id，二级索引中仍然可以取得主键值。

三、什么是"回表"

创建订单表：

复制代码

CREATE TABLE orders (
    id BIGINT PRIMARY KEY,
    user_id BIGINT NOT NULL,
    status TINYINT NOT NULL,
    amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
    created_at DATETIME NOT NULL,
    remark VARCHAR(500),
    KEY idx_user_status (user_id, status)
) ENGINE = InnoDB;

执行：

复制代码

SELECT amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

索引 idx_user_status 只有：

复制代码

user_id + status + id

但查询还需要 amount，二级索引中没有这个字段，所以执行过程大致是：

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1. 查找 idx_user_status
2. 找到符合条件的记录
3. 从二级索引中取得主键 id
4. 使用 id 查询聚簇索引
5. 从完整数据行中取得 amount

第 4 步就是通常所说的回表：

复制代码

二级索引 -> 主键值 -> 聚簇索引 -> 完整数据行

如果符合条件的记录有 10 万条，就可能发生大量主键索引查找。

四、怎样变成覆盖索引

将索引改为：

复制代码

CREATE INDEX idx_user_status_amount
ON orders(user_id, status, amount);

再次执行：

复制代码

SELECT amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

这个索引中包含：

复制代码

user_id + status + amount + id

查询需要的三个字段：

过滤需要 user_id

过滤需要 status

返回需要 amount

全部可以从索引中得到，因此不需要回表。

执行过程变为：

复制代码

1. 查找 idx_user_status_amount
2. 在索引叶子节点中取得 amount
3. 直接返回结果

此时，idx_user_status_amount 对这条 SQL 来说就是覆盖索引。

五、主键可以被自动覆盖

由于 InnoDB 二级索引自动携带主键，下面的查询也是覆盖索引：

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SELECT id, amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

使用的索引仍然是：

复制代码

(user_id, status, amount)

虽然定义中没有写 id，但物理上二级索引包含主键，因此查询不需要回表。对于联合主键，InnoDB 会将主键的各个组成列加入二级索引。

一般不需要这样定义：

复制代码

(user_id, status, amount, id)

因为 id 是主键时，通常已经自动包含在二级索引中。

六、同一个索引是否覆盖，取决于 SQL

索引：

复制代码

KEY idx_user_status_amount (user_id, status, amount)

查询一：覆盖

复制代码

SELECT amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

需要的字段都在索引中。

查询二：依然覆盖

复制代码

SELECT id, amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

id 是主键，二级索引自动包含它。

查询三：不覆盖

复制代码

SELECT amount, remark
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

remark 不在索引中，需要根据主键回表读取。

查询四：通常不覆盖

复制代码

SELECT *
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

SELECT * 需要所有字段，普通二级索引通常不包含所有列，因此需要回表。

所以准确的说法不是：

idx_user_status_amount 是覆盖索引。

而是：

idx_user_status_amount 覆盖了某条具体查询。

七、覆盖索引与最左前缀原则是两回事

假设有联合索引：

复制代码

KEY idx_abc (a, b, c)

它的排序结构可以理解为：

复制代码

先按 a 排序
a 相同时按 b 排序
a、b 都相同时按 c 排序

MySQL 可以直接利用的连续左前缀包括：

复制代码

(a)
(a, b)
(a, b, c)

但通常不能直接利用：

复制代码

(b)
(c)
(b, c)

来进行高效的 B-tree 定位。

考虑：

复制代码

SELECT b, c
FROM test
WHERE b = 10;

查询需要的 b、c 都在 idx_abc 中，因此它可能是一个覆盖索引扫描。

但是查询没有使用最左侧的 a，MySQL 可能无法通过索引快速定位，只能扫描大量甚至整个索引。

因此：

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覆盖索引 != 一定能高效查找
使用了索引 != 一定是覆盖索引

判断性能至少要看两个问题：

索引能否高效定位目标范围？
索引能否覆盖查询，避免回表？

理想情况是两者同时满足。

八、如何通过 EXPLAIN 判断

执行：

复制代码

EXPLAIN
SELECT amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

重点关注：

复制代码

key: idx_user_status_amount
Extra: Using index

Using index 通常表示查询需要的信息可以直接从索引树取得，无须额外读取完整数据行。

不过要继续看 type：

复制代码

type=ref   + Using index
type=range + Using index

一般说明既利用索引定位，又避免了回表。

如果是：

复制代码

type=index + Using index

可能表示扫描了整个索引。虽然没有回表，但扫描量仍可能很大。

MySQL 的树形执行计划也可能直接显示：

复制代码

Covering index scan on orders using idx_user_status_amount

可以使用：

复制代码

EXPLAIN FORMAT=TREE
SELECT amount
FROM orders
WHERE user_id = 100
  AND status = 1;

九、`Using index` 和 `Using index condition` 的区别

这两个非常容易混淆。

`Using index`

表示使用了覆盖索引：

复制代码

只读取索引，通常不读取完整数据行

`Using index condition`

表示使用了索引条件下推，也就是 ICP：

复制代码

先在二级索引中判断部分条件
符合条件后，再读取完整数据行

它可以减少回表次数，但通常并没有彻底消除回表。官方文档明确区分了 Using index 和 Using index condition。

例如：

复制代码

SELECT *
FROM users
WHERE city = '上海'
  AND name LIKE '张%';

存在索引：

复制代码

(city, name)

由于查询使用 SELECT *，其他字段不在索引中，所以仍然需要完整数据行。MySQL 可以先在索引中判断 city 和 name，过滤掉不符合的记录，再回表读取剩余记录。

十、前缀索引通常不能完整覆盖字段

例如：

复制代码

CREATE INDEX idx_name
ON users(name(10));

这个索引只保存 name 的前 10 个字符。

下面的查询通常不能仅通过该索引返回完整的 name：

复制代码

SELECT name
FROM users
WHERE name = '一个超过十个字符的完整姓名';

因为索引中没有完整字段值，MySQL可能需要读取完整数据行来确认和返回结果。MySQL 的前缀索引只保存指定长度的字符串前缀。

十一、覆盖索引的优点

1. 减少 B+Tree 查找次数

不覆盖：

复制代码

查询二级索引 + 查询聚簇索引

覆盖：

复制代码

只查询二级索引

2. 减少随机 I/O

大量回表可能访问不同的数据页。覆盖索引只扫描较紧凑的索引页，通常更利于缓存和顺序读取。

3. 索引通常比完整数据行小

一页中能容纳更多索引记录，因此读取相同数量的记录时，可能需要访问更少的数据页。官方文档也指出，索引树通常小于完整表数据，因此覆盖索引扫描一般比全表扫描更快。(dev.mysql.com)

例如：

复制代码

SELECT id, created_at
FROM orders
WHERE user_id = 100
ORDER BY created_at DESC
LIMIT 1000;

如果索引可以同时完成过滤、排序和字段覆盖，就能明显减少读取完整数据行的成本。

十二、覆盖索引的缺点

不能为了覆盖查询就把所有字段都加入索引。

例如：

复制代码

(user_id, status, created_at, amount, remark, address, description)

索引过宽会带来：

占用更多磁盘空间

占用更多 Buffer Pool

降低单个索引页能存放的记录数

增加 B+Tree 层级的可能性

降低插入和更新速度

更新索引字段时需要维护索引

增加优化器选择索引的成本

Mysql：覆盖索引

二、为什么覆盖索引能提高性

1. 聚簇索引

2. 二级索引

三、什么是"回表"

四、怎样变成覆盖索引

五、主键可以被自动覆盖

六、同一个索引是否覆盖，取决于 SQL

查询一：覆盖

查询二：依然覆盖

查询三：不覆盖

查询四：通常不覆盖

七、覆盖索引与最左前缀原则是两回事

八、如何通过 EXPLAIN 判断

九、Using index 和 Using index condition 的区别

Using index

Using index condition

十、前缀索引通常不能完整覆盖字段

十一、覆盖索引的优点

1. 减少 B+Tree 查找次数

2. 减少随机 I/O

3. 索引通常比完整数据行小

十二、覆盖索引的缺点

九、`Using index` 和 `Using index condition` 的区别

`Using index`

`Using index condition`