MySQL 索引学习全景笔记
下面给出一份「看完就能落地」的 MySQL 索引学习全景文章，覆盖
①索引概述 → ②索引结构 → ③索引分类 → ④索引语法 → ⑤SQL 性能分析 → ⑥索引使用实战 → ⑦设计原则与踩坑，
并穿插「随手笔记 + 可运行代码 + 完整案例」，一条线学透。
- 索引概述（是什么 & 为什么）
- 定义：索引是排好序的、帮助快速检索数据的数据结构，存储在磁盘，由存储引擎层实现。
- 类比：字典音序表、书籍目录。
- 代价：占用磁盘空间、降低 DML 速度（需要同步维护）。
- 权衡：OLTP 场景“读 >> 写”，合理索引 ROI 极高。
代码感受 10 万行差距
-- 建表时故意不加索引
CREATE TABLE t_user(id INT PRIMARY KEY, -- 只有主键索引name VARCHAR(50),age INT
);
INSERT INTO t_user SELECT * FROM t_user; -- 重复插入到约 10 万行-- 无索引全表扫描
mysql> SELECT * FROM t_user WHERE age=30;
+------+------+------+
| id | name | age |
+------+------+------+
... 1000 行
-- 耗时 0.12 s-- 对 age 建普通索引
ALTER TABLE t_user ADD INDEX idx_age(age);-- 同样语句
-- 耗时 0.001 s（120 倍差距）
结论：索引是“空间换时间”的典型工程实践。
- 索引结构（底层长什么样）
2.1 主流结构对比
| 结构 | 特点 | 引擎支持 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| B+Tree（多路平衡树） | 有序、范围查询友好、扇出高、IO 少 | InnoDB/MyISAM 默认 | 95% 场景 |
| Hash | 仅 = 查询、O(1)、无序 | Memory 引擎显式支持 | 等值热点缓存 |
| R-Tree | 空间索引 | MyISAM | GIS |
| Full-text | 倒排 | InnoDB≥5.6 | 大文本关键词 |
2.2 为什么选 B+Tree
- 高度低：1 000 万行仅 3-4 层 → 3-4 次 IO。
- 叶子双向链表：范围扫描无需回溯。
- 非叶子节点只存键 → 一个页（16 KB）可存 1 200+ 键，扇出大。
手绘 3 层 B+Tree 示意图（文字版）
[10 | 20 | 30 | 40 | 50 ] ← 根（非叶子）/ | | | \
[1-9][10-19][20-29][30-39][40-50] ← 叶子（含行/主键）
↑→ 双向指针 →↑
-
索引分类（面试常考）
-
按逻辑
- 主键索引（PRIMARY）
- 唯一索引（UNIQUE）
- 普通索引（KEY / INDEX）
- 全文索引（FULLTEXT）
- 组合索引（复合索引）
- 前缀索引（对 TEXT/VARCHAR 前 N 字符）
-
按物理
- 聚簇索引（Clustered）：叶子=整行数据，InnoDB 必有，只能有一个。
- 二级索引（Secondary）：叶子=主键值，需要回表。
-
按数据结构
B+Tree、Hash、R-Tree、Full-text。
- 索引语法（速查表）
-- 1. 建表时一起建
CREATE TABLE article(id INT PRIMARY KEY, -- 聚簇user_id INT NOT NULL,title VARCHAR(200),content TEXT,UNIQUE uk_user_title(user_id,title), -- 组合唯一INDEX idx_user(user_id), -- 普通FULLTEXT ft_content(content) -- 全文
) ENGINE=InnoDB;-- 2. 事后加
ALTER TABLE article ADD INDEX idx_ctime(create_time);
CREATE INDEX idx_title ON article(title(20)); -- 前缀-- 3. 查看
SHOW INDEX FROM article\G-- 4. 删除
DROP INDEX idx_user ON article;
ALTER TABLE article DROP INDEX uk_user_title;
- SQL 性能分析工具箱
- 执行计划 EXPLAIN（最常用）
EXPLAIN SELECT * FROM article WHERE user_id=123\G
关键字段
- type：ALL（全表） < index < range < ref < eq_ref < const
- key：实际用到的索引
- rows：预估扫描行数
- Extra：Using index（覆盖）、Using filesort（需排序）、Using temporary（临时表）
- 优化器 trace（看选索引过程）
SET optimizer_trace="enabled=on";
SELECT ...; -- 你的SQL
SELECT * FROM information_schema.optimizer_trace\G
SET optimizer_trace="enabled=off";
- 会话级 profiling（简单耗时）
SET profiling=1;
SELECT ...;
SHOW PROFILE FOR QUERY 1;
- 官方 Performance Schema（生产推荐）
UPDATE performance_schema.setup_consumers
SET enabled='YES' WHERE name LIKE '%statements%';
-- 查询最耗时 SQL
SELECT DIGEST_TEXT, COUNT_STAR, AVG_TIMER_WAIT/1e9 AS avg_ms
FROM events_statements_summary_by_digest
ORDER BY SUM_TIMER_WAIT DESC LIMIT 5\G
- 索引使用实战（正反面案例）
案例 1 覆盖索引减少回表
需求：订单表 2 000 万行，常按 user_id 查订单号。
-- 表结构
CREATE TABLE orders(id BIGINT PRIMARY KEY,user_id INT,order_no VARCHAR(32),amount DECIMAL(10,2),status TINYINT,create_time DATETIME
);-- 最初只有主键，查询
SELECT order_no FROM orders WHERE user_id=12345;
-- type=ALL 2 s-- 建组合索引并覆盖
ALTER TABLE orders ADD INDEX idx_user_no(user_id, order_no);
-- 同样语句 type=ref Extra=Using index 10 ms
Explain 对比
key: idx_user_no
rows: 80
Extra: Using index -- 无需回表
案例 2 最左前缀失效
ALTER TABLE orders ADD INDEX idx_u_s(user_id, status);-- 能用到
SELECT * FROM orders WHERE user_id=123;
SELECT * FROM orders WHERE user_id=123 AND status=1;-- 用不到
SELECT * FROM orders WHERE status=1; -- 跳过最左列
案例 3 范围列后断组合索引
INDEX idx_range(user_id, create_time, order_no)-- 只用前两列
SELECT * FROM orders
WHERE user_id=123AND create_time BETWEEN '2025-01-01' AND '2025-01-31'AND order_no='N123'; -- 第三列失效
案例 4 隐式转换导致索引失效
-- order_no 是 varchar，但用数字
SELECT * FROM orders WHERE order_no=200601019999;
-- 会隐式 CAST(col AS DECIMAL) → 函数包裹 → 索引失效
-- 改为字符串
SELECT * FROM orders WHERE order_no='200601019999';
案例 5 索引下推（ICP）
Extra 出现 Using index condition 代表引擎层先过滤，减少回表。
INDEX idx_user_status(user_id, status)SELECT * FROM orders
WHERE user_id BETWEEN 10000 AND 20000AND status=1;
- 索引设计原则（checklist）
- 数据量 > 1 000 行 & 查询频次 > 更新频次 → 值得建。
- 选择性公式：SELECT COUNT(DISTINCT col)/COUNT(*) > 0.2 越高越好。
- 联合索引把选择性高的放最左；范围列放最后。
- 覆盖索引优先：让 Extra 出现 Using index。
- 控制总数：单表建议 ≤ 6 个二级索引；过多会拖慢写入。
- 长文本用前缀索引：ALTER TABLE tb ADD INDEX idx_url(url(64));
- 业务唯一列一定加 UNIQUE，既保数据又送索引。
- 禁止对“性别/状态”这类低选择度列单独建索引。
- 线上大表加索引用 pt-online-schema-change 或 gh-ost，避免锁表。
- 发布前 EXPLAIN 所有新 SQL，拒绝 ALL 和 Using filesort。
- 小结脑图（文字版）
MySQL 索引
├─ 概述：排好序的快速查找结构，空间换时间
├─ 结构：B+Tree 为主，Hash/R-Tree/Full-text 为辅
├─ 分类：主键/唯一/普通/组合/前缀/全文/聚簇/二级
├─ 语法：CREATE/ALTER/DROP + SHOW INDEX
├─ 性能分析：EXPLAIN → trace → PFS
├─ 实战：覆盖/最左/范围/隐转/ICP
└─ 设计：高选择性、最左、覆盖、控制个数、在线工具
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