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联合索引 abc 均范围扫描时的索引生效情况

场景：表 t1 建立联合索引 (a, b, c)，在 where a < ? and b > ? and c < ? 中哪些索引生效。

无回表 + 表数据量非常少

场景准备：联合索引 (a, b, c) 已经是完整的数据记录，可以使用覆盖索引，表数据量非常少的意思是只有 0 或 1 条记录（测试发现）。

DROP TABLE IF EXISTS t1;CREATE TABLE t1 (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,a INT NOT NULL,b INT NOT NULL,c INT NOT NULL,INDEX idx_a_b_c(a, b, c)
);drop procedure if exists GenerateTestData;DELIMITER //CREATE PROCEDURE GenerateTestData()
BEGINDECLARE i INT DEFAULT 0;WHILE i < 1 DOINSERT INTO t1 (a, b, c)VALUES (FLOOR(1 + RAND() * 100),  -- 生成 1-100 的随机整数FLOOR(1 + RAND() * 100),FLOOR(1 + RAND() * 100));SET i = i + 1;END WHILE;
END //DELIMITER ;call GenerateTestData;

查看当前表信息：

SELECT * FROM t1;

接着分析此场景下的联合索引生效情况：

EXPLAIN
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5; 

分析：

• type = index 表示可以使用覆盖索引，但需要扫描全部的索引记录。
• key = idx_a_b_c 表示实际用到的索引为联合索引 (a, b, c)。
• key_len = 12 表示实际用到的索引长度（字节数）为 12，这是衡量联合索引字段生效的重要参考。
• Extra = Using where 表示在 Server 层进行了条件过滤。
• Extra = Using index 表示使用到了覆盖索引。

🤔 为什么这个 where 条件明明不满足最左前缀原则，key_len 的长度还为 12 呢？

首先说明的是，a、b、c 都是 4 字节的 int 类型，因此 $索引字段数\times 字段长度=3\times 4=12=key\_len$ 说明实际用到了 a、b、c。但这并不表明 a、b、c 索引生效！因为 type = index 表示优化器选择了全索引扫描（遍历整个索引），所以才呈现了 key_len = 12 的情况。

也就是说，a、b、c 没有一个索引生效，即没有在存储引擎层利用索引进行条件过滤，实际的条件过滤是由 Server 层进行的。

为了进一步验证，还可以使用 EXPLAIN ANALYZE。EXPLAIN ANALYZE 是 MySQL 8.0.18 及以上版本引入的一个调试工具，用于分析 SQL 查询的实际执行过程。它不仅显示优化器预估的执行计划（类似常规的 EXPLAIN），还会实际执行查询并返回详细的运行时统计信息（如实际耗时、处理行数等），帮助开发者精准定位性能瓶颈。

EXPLAIN analyze
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5;

分析：

1. Covering 表示使用到了覆盖索引，需要查询的所有字段都在索引搜索树 (a, b, c) 中可以找到，无需回表查询。
2. index scan 表示进行了全索引扫描。
3. Filter: ((t1.a < 2) and (t1.b > 3) and (t1.c < 5)) 表示存储引擎层在全索引扫描后，Server 层将结果集在内存中按照 a < 2 AND b > 3 AND c < 5 进行条件过滤。

无回表 + 表数据量多

场景准备：联合索引 (a, b, c) 已经是完整的数据记录，可以使用覆盖索引，表数据量多的意思是多于 1 条记录（测试发现）。

DROP TABLE IF EXISTS t1;CREATE TABLE t1 (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,a INT NOT NULL,b INT NOT NULL,c INT NOT NULL,INDEX idx_a_b_c(a, b, c)
);drop procedure if exists GenerateTestData;DELIMITER //CREATE PROCEDURE GenerateTestData()
BEGINDECLARE i INT DEFAULT 0;WHILE i < 1000 DOINSERT INTO t1 (a, b, c)VALUES (FLOOR(1 + RAND() * 100),  -- 生成 1-100 的随机整数FLOOR(1 + RAND() * 100),FLOOR(1 + RAND() * 100));SET i = i + 1;END WHILE;
END //DELIMITER ;call GenerateTestData;

接着分析此场景下的联合索引生效情况：

EXPLAIN
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5; 

分析：

• type = range 表示使用索引进行范围查找。
• key = idx_a_b_c 表示实际用到的索引为联合索引 (a, b, c)。
• key_len = 4 表示实际用到的索引长度（字节数）为 4，也就是只有 a 字段索引生效。
• Extra = Using where 表示在 Server 层进行了条件过滤。
• Extra = Using index 表示使用到了覆盖索引。

由于进行了范围查找，不满足最左前缀原则，因此只有 a 字段索引生效，后续的 b、c 都未生效，并在 Server 层进行 a、b、c 的条件过滤。

🤔 Server 层为什么还会对 a 进行过滤呢，存储引擎层不是已经过滤了 a 吗？

这是因为存储引擎对 Server 层是“透明”的，Server 层不假设存储引擎的行为完全可靠，因此会重新验证数据。

为了进一步验证，还可以使用 EXPLAIN ANALYZE。

EXPLAIN analyze
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5;

分析：

1. Covering 表示使用到了覆盖索引，需要查询的所有字段都在索引搜索树 (a, b, c) 中可以找到，无需回表查询。
2. range scan ... over (a < 2) 表示对 a < 2 进行了范围扫描，仅 a 字段索引生效，b、c 未生效。
3. Filter: ((t1.a < 2) and (t1.b > 3) and (t1.c < 5)) 表示存储引擎层在范围扫描后，Server 层将结果集在内存中按照 a < 2 AND b > 3 AND c < 5 进行条件过滤。

有回表

场景准备：联合索引 (a, b, c) 不是完整的数据记录，需要回表扫描，这里不强调表数据量大小的原因是无论数量为 0、1 或更多都会回表扫描（测试发现）。

DROP TABLE IF EXISTS t1;CREATE TABLE t1 (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,`name` VARCHAR(255) NOT NULL DEFAULT '',a INT NOT NULL,b INT NOT NULL,c INT NOT NULL,INDEX idx_a_b_c(a, b, c)
);DROP PROCEDURE IF EXISTS GenerateTestData;DELIMITER //CREATE PROCEDURE GenerateTestData()
BEGINDECLARE i INT DEFAULT 0;WHILE i < 1000 DOINSERT INTO t1 (a, b, c)VALUES (FLOOR(1 + RAND() * 100),  -- 生成 1-100 的随机整数FLOOR(1 + RAND() * 100),FLOOR(1 + RAND() * 100));SET i = i + 1;END WHILE;
END //DELIMITER ;CALL GenerateTestData;

接着分析此场景下的联合索引生效情况：

EXPLAIN
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5; 

分析：

• type = range 表示使用索引进行范围查找。
• key = idx_a_b_c 表示实际用到的索引为联合索引 (a, b, c)。
• key_len = 4 表示实际用到的索引长度（字节数）为 4，也就是只有 a 字段索引生效。
• Extra = Using index condition 表示在存储引擎层使用 b、c 进行了索引下推。

由于进行了范围查找，不满足最左前缀原则，因此只有 a 字段索引生效，后续的 b、c 都未生效，但由于需要回表查询，因此还可以使用 b、c 进行索引下推，且在 Server 层不会再进行条件过滤了（因为没有提示 Extra = Using where）。

为了进一步验证，还可以使用 EXPLAIN ANALYZE。

EXPLAIN analyze
SELECT *
FROM t1
WHERE a < 2 AND b > 3 AND c < 5;

分析：

1. range scan ... over (a < 2) 表示对 a < 2 进行了范围扫描，仅 a 字段索引生效，b、c 未生效。
2. index condition: (a < 2 and b > 3 and c < 5) 表示在索引范围扫描的基础上，存储引擎进一步应用索引下推，检查索引条目是否满足 a < 2、b > 3 和 c < 5 再进行回表扫描。

🤔 为什么生效的索引字段 a 还会作为索引下推条件呢？

虽然 a < 2 已用于范围扫描，但 ICP 仍会重新检查所有下推条件。也就是说，ICP 的条件列表中可能包含了已经被范围扫描处理的条件，这是因为在索引扫描的过程中，存储引擎可能需要再次确认这些条件，尤其是在联合索引中，可能存在多个范围的条目，需要逐条检查。

总结

这里只分析了目前能想到的常见情况，其实还有很多，这是由于查询优化器会对查询进行优化，包括重写查询、决定表的读写顺序、选择合适的索引等，综合考虑数据量、是否回表、回表成本、索引区分度等因素生成查询成本最小的执行计划。

对以上的三种情况做一个总结：

1. 无回表 + 表数据量非常少：使用覆盖索引进行全索引扫描，索引字段 a、b、c 都未生效（未使用索引进行条件过滤）。
2. 无回表 + 表数据量多：使用联合索引进行范围查找，但只有索引字段 a 生效，Server 层使用 a、b、c 进行条件过滤（尽管存储引擎层已经过滤了 a，但 Server 层不认为存储引擎层行为完全可靠）。
3. 有回表：使用联合索引进行范围查找，但只有索引字段 a 生效，存储引擎层使用 a、b、c 进行索引下推（尽管大多数 ICP 场景只有 b、c 才能真正过滤掉部分数据）。