联合索引的最左前缀原则与失效场景

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《联合索引的最左前缀原则与失效场景》

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一、前言：索引不总是生效的

大家好，我是程序员卷卷狗。

我们都知道给字段建索引能提高查询速度，
但很多时候，你明明建了索引，SQL 却依然走全表扫描。

面试官问：

“联合索引的最左前缀原则是什么？”
“为什么有时候用了 LIKE、OR、函数就失效了？”

要答好这个问题，必须先理解：
联合索引的底层结构是有序的前缀匹配树。

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二、联合索引的结构

假设我们创建一个三列联合索引：

CREATE INDEX idx_name_age_city ON user(name, age, city);

InnoDB 会在 B+ 树的叶子节点中存储：

(name, age, city, 主键id)

索引的排序方式如下：

先按 name 排序，
name 相同时按 age 排序，
name 和 age 都相同时按 city 排序。

可以理解为一张“有序排列表”

name	age	city
Alice	20	Beijing
Alice	22	Shanghai
Bob	19	Beijing
Bob	23	Chengdu

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三、最左前缀原则的核心

定义：
MySQL 使用联合索引时，会从最左边的索引列开始匹配，
一旦遇到范围查询、模糊匹配或非连续字段，就停止匹配。

（1）完整匹配（命中索引）

WHERE name='Alice' AND age=20 AND city='Beijing'

命中三列，索引完全使用。

（2）前缀匹配（部分命中）

WHERE name='Alice' AND age=20

命中前两列，仍能使用索引。

（3）仅最左列匹配

WHERE name='Alice'

命中第一列，索引可用。

（4）跳列查询（失效）

WHERE age=20 AND city='Beijing'

name 被跳过，索引无法命中。

规则总结：

• 从左向右连续匹配；
• 一旦中断，后续字段无法使用。

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四、常见索引失效场景

1. 范围查询（>、<、BETWEEN、LIKE）中断匹配

WHERE name='Alice' AND age>20 AND city='Beijing';

• name 精确匹配 ；
• age 为范围匹配（>20）；
• city 失效。

范围条件之后的字段不再使用索引。

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2. 模糊匹配前缀失效

WHERE name LIKE '%lice';

无法利用索引（前缀未知）。

WHERE name LIKE 'A%';

能利用索引（前缀已知）。

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3. 函数操作导致失效

WHERE LEFT(name,3)='Ali';

索引失效，因为函数作用在列上。

改写方式：

WHERE name LIKE 'Ali%';

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4. 隐式类型转换失效

WHERE age = '20';

若 age 为 INT，而 ‘20’ 为字符串，会发生隐式转换：

CAST(age AS CHAR) = '20';

索引失效。

改写：

WHERE age = 20;

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5. OR 条件混合失效

WHERE name='Alice' OR city='Beijing';

若 city 未建立独立索引，则整体失效。

改写：

• 为 city 单独建索引；
• 或用 UNION ALL 拆分查询。

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6. 计算表达式失效

WHERE age + 1 = 20;

索引失效，因为表达式作用在列上。

改写：

WHERE age = 19;

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五、Explain 实战验证

假设表结构：

CREATE TABLE user (id INT PRIMARY KEY,name VARCHAR(20),age INT,city VARCHAR(20),INDEX idx_name_age_city (name, age, city)
);

SQL	结果	Extra
SELECT * FROM user WHERE name='Alice';	索引生效	Using index condition
SELECT * FROM user WHERE name='Alice' AND age>20;	部分命中	Using index condition
SELECT * FROM user WHERE age=20;	索引失效	Using where
SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'A%';	索引生效	Using index condition
SELECT * FROM user WHERE name LIKE '%A';	失效	Using where
SELECT * FROM user WHERE name='Alice' AND age=20 AND city='Beijing';	完全命中	Using index

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六、索引设计与优化建议

设计策略	原则说明
① 建联合索引时把区分度高的字段放前面	提升过滤率
② WHERE、ORDER BY、GROUP BY 常用字段放在前缀位置	利用最左原则
③ 尽量避免函数、计算、类型转换	防止优化器放弃索引
④ 模糊匹配尽量使用后缀 % 而非前缀 %	支持前缀匹配
⑤ 使用 EXPLAIN 验证索引命中情况	判断 type、key、Extra

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七、面试高频问题与答题模板

问题	答案要点
Q1：什么是最左前缀原则？	联合索引按定义顺序匹配字段，从最左开始连续使用。
Q2：为什么范围查询会导致后续字段失效？	因为 B+Tree 有序性被破坏，无法继续匹配。
Q3：LIKE ‘%xx’ 能用索引吗？	不能，前缀未知。
Q4：为什么函数会导致索引失效？	函数在列上操作，破坏原索引值。
Q5：OR 条件一定导致失效吗？	若两侧字段都有索引则不会，否则整体失效。
Q6：如何验证索引是否命中？	使用 EXPLAIN 查看 key 与 Extra 字段。

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八、总结

联合索引的本质是一棵按列顺序排列的有序 B+ 树。
最左前缀原则，是优化器决定是否能使用索引的根规则。

一句话记住：

匹配从左开始，遇“断”即停。

掌握这一原则，你不仅能解释索引失效的原因，
还能主动在表设计和 SQL 编写中“避坑提速”。

下一篇（第 9 篇），我将写——
《索引优化策略：高效建索引的 7 条实战准则》，
总结从索引区分度、联合索引布局、覆盖索引设计到业务性能调优的完整策略。

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