什么是索引下推和索引覆盖？

一、索引下推（Index Condition Pushdown, ICP）

1. 什么是索引下推？

• 核心思想：在存储引擎层（如 InnoDB）提前过滤数据，减少不必要的回表操作。
• 通俗解释：假设你有一个联合索引，查询时部分条件可以直接在索引层过滤掉不符合条件的记录，而不是把数据全部交给 MySQL 服务层再过滤。

2. 例子：没有索引下推 vs 有索引下推

假设有一张用户表 users，包含以下字段：

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

现在执行查询：

SELECT * FROM users 
WHERE age > 20 AND city = 'Beijing';

情况1：没有索引下推（ICP关闭）

1. 存储引擎的工作：
   • 使用索引 idx_age_city，找到所有 age > 20 的记录。
   • 将这些记录的主键 id 返回给 MySQL 服务层。
2. 服务层的工作：
   • 根据主键 id 回表查询完整数据（包括 city）。
   • 再过滤出 city = 'Beijing' 的记录。

问题：存储引擎返回了大量 age > 20 但 city 不是 Beijing 的记录，导致服务层需要回表并处理大量无用数据。

情况2：有索引下推（ICP开启）

1. 存储引擎的工作：
   • 使用索引 idx_age_city，直接过滤 age > 20 且 city = 'Beijing' 的记录。
   • 只返回满足两个条件的主键 id。
2. 服务层的工作：
   • 根据主键 id 回表查询完整数据。

优化效果：存储引擎提前过滤了 city = 'Beijing'，减少了回表次数和服务层处理的数据量。

3. 如何验证 ICP？

执行 EXPLAIN 查看执行计划：

EXPLAIN SELECT * FROM users 
WHERE age > 20 AND city = 'Beijing';

如果 Extra 列显示 Using index condition，说明 ICP 生效。

4. 适用场景

• 查询条件包含联合索引中的列和非索引列（但非索引列过滤由存储引擎完成）。
• 例如：联合索引 (a, b)，查询条件为 a > 10 AND b = 'x' AND c = 'y'，其中 c 是非索引列，但 b 的过滤可以下推。

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二、索引覆盖（Covering Index）

1. 什么是索引覆盖？

• 核心思想：查询所需的所有列都包含在索引中，无需回表查询主键索引。
• 通俗解释：就像查字典时，你要查的单词和解释都在目录里，不需要翻到正文页。

2. 例子：没有索引覆盖 vs 有索引覆盖

继续使用 users 表，索引为 idx_age_city (age, city)。

情况1：没有索引覆盖

查询：

SELECT * FROM users 
WHERE age = 25;

• 流程：
  1. 使用索引 idx_age_city 找到 age = 25 的记录的主键 id。
  2. 根据 id 回表查询主键索引，获取所有字段（id, age, city, name）。
• 问题：需要回表获取 name 字段，增加 I/O 操作。

情况2：有索引覆盖

查询：

SELECT age, city FROM users 
WHERE age = 25;

• 流程：
  1. 直接通过索引 idx_age_city 获取 age 和 city 的值。
  2. 无需回表查询主键索引。

优化效果：减少 I/O 和 CPU 消耗。

3. 如何验证索引覆盖？

执行 EXPLAIN：

EXPLAIN SELECT age, city FROM users 
WHERE age = 25;

如果 Extra 列显示 Using index，说明索引覆盖生效。

4. 适用场景

• 查询的列全部在索引中。
• 例如：索引 (a, b, c)，查询 SELECT a, b FROM table WHERE c = 10（需注意索引顺序是否能覆盖）。

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三、联合使用案例

场景：同时利用 ICP 和索引覆盖

表 users 有索引 idx_age_city (age, city)，执行查询：

SELECT id, age, city FROM users 
WHERE age > 20 AND city = 'Beijing';

1. 索引覆盖：id（主键）、age、city 都在索引 idx_age_city 中，无需回表。
2. 索引下推：存储引擎直接过滤 age > 20 和 city = 'Beijing'，减少数据传输。

通过 EXPLAIN 可以看到：

• Extra 列显示 Using index condition; Using index，说明同时用到了 ICP 和索引覆盖。

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四、通俗总结

1. 索引下推（ICP）

• 比喻：快递分拣员在仓库里直接扔掉不符合条件的包裹（如收件地址错误），而不是把所有包裹送到分拣中心再处理。
• 核心：在存储引擎层提前过滤数据，减少“无效包裹”的传递。

2. 索引覆盖

• 比喻：查字典时，目录里直接写了单词的解释，不需要翻到正文页。
• 核心：避免回表查询，直接从索引中获取所有需要的数据。

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五、注意事项

1. 索引设计：
   • 索引下推依赖联合索引的列顺序。
   • 索引覆盖要求查询的列全部在索引中。
2. 性能权衡：
   • 索引过多会影响写入性能。
3. 验证工具：
   • 使用 EXPLAIN 查看执行计划，重点关注 Extra 列。

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六、实际应用建议

1. 高频查询：优先为高频查询设计覆盖索引。
2. 联合索引顺序：将过滤条件多的列放在索引前面。
3. 减少回表：尽量通过覆盖索引避免 SELECT *