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java八股文面试[数据库]——最左匹配原则

news2024/10/6 6:03:36

最佳左前缀法则

最佳左前缀法则: 如果创建的是联合索引,就要遵循该法则. 使用索引时，where后面的条件需要从索引的最左前列开始使用,并且不能跳过索引中的列使用。

最左匹配原则是什么？
简单来讲：在联合索引中，只有左边的字段被用到，右边的才能够被使用到。

左边是带头大哥，必须在

假如我们创建联合索引 create index idx_a_b on shopTable(a,b);

有如下B+树

我们看到最左边的a 都是有序的，分别是： 1，1，2，2，3，3 但是右边的b 不一定有序： 1，2，1，4，3，2

但是在a都为 1 的情况下 b是有序的，如： a=1时 b =1，2 ； a=2时， b= 1，4； a=3时，b=1，2；

如果我们筛选数据的时候，直接筛选b ，整个就是无序的，需要做全表扫描

如果先a，再b 那么，就可以利用树来加快查找速度。

那么我们就基本可以得出最左匹配原则的定义：最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上。同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配。

场景1: 按照索引字段顺序使用，三个字段都使用了索引,没有问题。
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE user_name = 'tom' AND user_age = 17 AND user_level = 'A';

场景2: 直接跳过user_name使用索引字段，索引无效，未使用到索引。

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE user_age = 17 AND user_level = 'A';
场景3: 不按照创建联合索引的顺序,使用索引
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE user_age = 17 AND user_name = 'tom' AND user_level = 'A';
where后面查询条件顺序是 `user_age`、`user_level`、`user_name`与我们创建的索引顺序 `user_name`、`user_age`、`user_level`不一致，为什么还是使用了索引，原因是因为MySql底层优化器对其进行了优化。

最佳左前缀底层原理

MySQL创建联合索引的规则是: 首先会对联合索引最左边的字段进行排序( 例子中是 `user_name` ), 在第一个字段的基础之上再对第二个字段进行排序 ( 例子中是 `user_age` ) .

最佳左前缀原则其实是和B+树的结构有关系, 最左字段肯定是有序的, 第二个字段则是无序的(联合索引的排序方式是: 先按照第一个字段进行排序,如果第一个字段相等再根据第二个字段排序). 所以如果直接使用第二个字段 `user_age` 通常是使用不到索引的.

实战分析

首先我们来创建一个数据表tb_score，设置score和age字段组合成一个联合索引，索引的名称是“score_age_index”,在mysql中，int类型占4个字节，所以这个索引的长度是8个字节，这里计算索引的长度是为了判断sql语句是否走了索引

插入一些测试数据

CREATE TABLE tb_student (

`stu_id` int NOT NULL PRIMARYKEY AUTO_INCREMENTCOMMENT'主键id',

`name` VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '姓名',

`score` int NOT NULL COMMENT '成绩',

`age` int NOT NULL COMMENT '年龄',

INDEX score_age_index (`score`,`age`)

) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

insert into tb_student(name, score, age) value('张三',40,21);

insert into tb_student(name, score, age) value('王五',20,23);

insert into tb_student(name, score, age) value('李四',90,26);

insert into tb_student(name, score, age) value('赵六',60,19);

我们在分析查询语句是否走索引可以用到mysql提供的一个命令explain，如下图我们做了一个查询，根据分数查询学生的姓名，可以得出结论，查询走了我们定义的索引，并没有进行全表扫描，下面我们就根据各种情况进行分析。

1.全值匹配

mysql>explain select name from tb_student where age=20 and score=90;

根据结果可以得知，key_len 为8 ，type为ref，本次查询用到了索引，虽然我们定义索引的顺序是(score, age)，mysql可以进行优化，自动帮我们改变顺序。

2.匹配左边的列

mysql>explain select name from tb_student where score=90;

上面这条sql语句，都是走索引的，因为他是从最左也就是score开始，连续匹配的。

而下面这条sql语句显然是不会走索引的，因为它并没有从最左连续匹配，这里走的是全表扫描，根据执行结果我们也可以看出，type是ALL代表全表扫描，没有使用到索引。

mysql>explain select name from tb_student where age=19;

3.匹配列前缀

如果列是字符型的话它的比较规则是先比较字符串的第一个字符，第一个字符小的哪个字符串就比较小，如果两个字符串第一个字符相同，那就再比较第二个字符，第二个字符比较小的那个字符串就比较小，依次类推，比较字符串。

如果score是字符类型，那么前缀匹配用的是索引，后缀和中缀只能全表扫描了。

mysql>select * from tb_student where name like 'As%'; //前缀都是排好序的，走索引查询

mysql>select * from tb_student where name like'%As'//全表查询

mysql>select * from tb_student where name like'%As%'//全表查询

4.匹配范围值

可以对最左边的列进行范围查询，结果是一定会走索引的。

mysql>explain select name from tb_student where score >60 and score <90;

多个列同时进行范围查找时，只有对索引最左边的那个列进行范围查找才用到B+树索引，可以看到key_len为4，也就是只有score用到了索引，在90>score>60的情况下，age是无序的，不能用索引，找到90>score>60的记录后，只能根据条件 age>20 继续逐条过滤.

mysql>explain select name from tb_student where score >60 and score <90 and age >20;