索引失效的10种场景

索引

1、准备工作

1.1 创建user表

创建一张user表，表中包含：id、code、age、name和height字段。

CREATE TABLE `user` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `code` varchar(20) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL,
  `age` int DEFAULT '0',
  `name` varchar(30) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL,
  `height` int DEFAULT '0',
  `address` varchar(30) COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_code_age_name` (`code`,`age`,`name`),
  KEY `idx_height` (`height`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin

此外，还创建了三个索引：

• id：数据库的主键
• idx_code_age_name：由code、age和name三个字段组成的联合索引。

• idx_height：普通索引

  1.2 插入数据

  向user表中插入了3条数据：

  INSERT INTO sue.user (id, code, age, name, height) VALUES (1, '101', 21, '周星驰', 175,'香港');
  INSERT INTO sue.user (id, code, age, name, height) VALUES (2, '102', 18, '周杰伦', 173,'台湾');
  INSERT INTO sue.user (id, code, age, name, height) VALUES (3, '103', 23, 'hello', 174,'成都');

  1.3 查看数据库版本

  为了防止以后出现不必要的误会，在这里有必要查一下当前数据库的版本。

  select version();

  查出当前的mysql版本号为：8.0.21

  1.4 查看执行计划

  在mysql中，如果想查看某条sql语句是否使用了索引，或者已建好的索引是否失效，可以通过explain关键字，查看该sql语句的执行计划，来判断索引使用情况。
  例如：

  explain select * from user where id=1;

  执行结果：从图中可以看出，由于id字段是主键，该sql语句用到了主键索引。

  2、不满足最左匹配原则

  之前已经给code、age和name这3个字段建好联合索引：idx_code_age_name。
  该索引字段的顺序是：

• code

• age
• name

如果在使用联合索引时，没注意最左前缀原则，很有可能导致索引失效，一起往下看。

2.1 哪些情况索引有效？

先看看哪些情况下，能走索引。

explain select * from user
where code='101';
explain select * from user
where code='101' and age=21 
explain select * from user
where code='101' and age=21 and name='周星驰';

执行结果：上面三种情况，sql都能正常走索引。
其实还有一种比较特殊的场景：

explain select * from user
where code = '101'  and name='周星驰';

执行结果：查询条件原本的顺序是：code、age、name，但这里只有code和name中间断层了，掉了age字段，这种情况也能走code字段上的索引。
有没有发现这样一个规律：这4条sql中都有code字段，它是索引字段中的第一个字段，也就是最左边的字段。只要有这个字段在，该sql已经就能走索引。
这就是最左匹配原则。

2.2 哪些情况索引失效？

建立了联合索引后，在查询条件中有哪些情况索引是有效的。
接下来，重点看看哪些情况下索引会失效。

explain select * from user
where age=21;
explain select * from user
where name='周星驰';
explain select * from user
where age=21 and name='周星驰';

执行结果：从图中看出这3种情况下索引确实失效了。
说明以上3种情况不满足最左匹配原则，说白了是因为查询条件中，没有包含给定字段最左边的索引字段，即字段code。

3、使用了select *

在《阿里巴巴开发手册》中明确说过，查询sql中禁止使用select * 。
知道为什么吗？先上一条sql：

explain 
select * from user where name='Fcant';

执行结果：在该sql中用了select *，从执行结果看，走了全表扫描，没有用到任何索引，查询效率是非常低的。
如果查询的时候，只查真正需要的列，而不查所有列，结果会怎么样？
非常快速的将上面的sql改成只查了code和name列，太easy了：

explain 
select code,name from user 
where name='hello';

执行结果：从图中执行结果不难看出，该sql语句这次走了全索引扫描，比全表扫描效率更高。
其实这里用到了：覆盖索引。
如果select语句中的查询列，都是索引列，那么这些列被称为覆盖索引。这种情况下，查询的相关字段都能走索引，索引查询效率相对来说更高一些。
而使用select *查询所有列的数据，大概率会查询非索引列的数据，非索引列不会走索引，查询效率非常低。

4、索引列上有计算

先回顾一下根据id查询数据的sql语句：

explain select * from user where id=1;

执行结果：从图中可以看出，由于id字段是主键，该sql语句用到了主键索引。
但如果id列上面有计算，比如：

explain select * from user where id+1=2;

执行结果：从上图中的执行结果，能够非常清楚的看出，该id字段的主键索引，在有计算的情况下失效了。

5、索引列用了函数

有时候在某条sql语句的查询条件中，需要使用函数，比如：截取某个字段的长度。
假如现在有个需求：想查出所有身高是17开头的人，如果sql语句写成这样：

explain select * from user  where height=17;

该sql语句确实用到了普通索引：但该sql语句肯定是有问题的，因为它只能查出身高正好等于17的，但对于174这种情况，它没办法查出来。
为了满足上面的要求，需要把sql语句稍稍改造了一下：

explain select * from user  where SUBSTR(height,1,2)=17;

这时需要用到SUBSTR函数，用它截取了height字段的前面两位字符，从第一个字符开始。
执行结果：有没有发现，在使用该函数之后，该sql语句竟然走了全表扫描，索引失效了。

6、字段类型不同

在sql语句中因为字段类型不同，而导致索引失效的问题，很容易遇到，可能是日常工作中最容易忽略的问题。
到底怎么回事呢？
请大家注意观察一下t_user表中的code字段，它是varchar字符类型的。
在sql语句中查询数据时，查询条件可以写成这样：

explain 
select * from user where code="101";

执行结果：从上图中看到，该code字段走了索引。
温馨提醒一下，查询字符字段时，用双引号“和单引号’都可以。
但如果在写sql时，不小心把引号弄掉了，把sql语句变成了：

explain 
select * from user where code=101;

执行结果：可以惊奇的发现，该sql语句竟然变成了全表扫描。因为少写了引号，这种小小的失误，竟然让code字段上的索引失效了。
这时心里可能有一万个为什么，其中有一个肯定是：为什么索引会失效呢？
答：因为code字段的类型是varchar，而传参的类型是int，两种类型不同。
此外，还有一个有趣的现象，如果int类型的height字段，在查询时加了引号条件，却还可以走索引：

explain select * from user 
where height='175';

执行结果：从图中看出该sql语句确实走了索引。int类型的参数，不管在查询时加没加引号，都能走索引。
这是变魔术吗？这不科学呀。
答：mysql发现如果是int类型字段作为查询条件时，它会自动将该字段的传参进行隐式转换，把字符串转换成int类型。
mysql会把上面列子中的字符串175，转换成数字175，所以仍然能走索引。
接下来，看一个更有趣的sql语句：

select 1 + '1';

它的执行结果是2，还是11呢？
好吧，不卖关子了，直接公布答案执行结果是2。
mysql自动把字符串1，转换成了int类型的1，然后变成了：1+1=2。
但如果确实想拼接字符串该怎么办？
答：可以使用concat关键字。
具体拼接sql如下：

select concat(1,'1');

接下来，关键问题来了：为什么字符串类型的字段，传入了int类型的参数时索引会失效呢？
答：根据mysql官网上解释，字符串’1’、’ 1 ‘、’1a’都能转换成int类型的1，也就是说可能会出现多个字符串，对应一个int类型参数的情况。那么，mysql怎么知道该把int类型的1转换成哪种字符串，用哪个索引快速查值?
可以再看看官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/type-conversion.html

7、like左边包含%

模糊查询，在日常的工作中，使用频率还是比较高的。
比如现在有个需求：想查询姓李的同学有哪些?
使用like语句可以很快的实现：

select * from user where name like '李%';

但如果like用的不好，就可能会出现性能问题，因为有时候它的索引会失效。一起往下看。
目前like查询主要有三种情况：

• like '%a'
• like 'a%'
• like '%a%'

假如现在有个需求：想查出所有code是10开头的用户。
这个需求太简单了吧，sql语句如下：

explain select * from user
where code like '10%';

执行结果：图中看出这种%在10右边时走了索引。
而如果把需求改了：想出现出所有code是1结尾的用户。
查询sql语句改为：

explain select * from user
where code like '%1';

执行结果：从图中看出这种%在1左边时，code字段上索引失效了，该sql变成了全表扫描。
此外，如果出现以下sql：

explain select * from user
where code like '%1%';

该sql语句的索引也会失效。
下面用一句话总结一下规律：当like语句中的%，出现在查询条件的左边时，索引会失效。
那么，为什么会出现这种现象呢？
答：其实很好理解，索引就像字典中的目录。一般目录是按字母或者拼音从小到大，从左到右排序，是有顺序的。
在查目录时，通常会先从左边第一个字母进行匹对，如果相同，再匹对左边第二个字母，如果再相同匹对其他的字母，以此类推。
通过这种方式能快速锁定一个具体的目录，或者缩小目录的范围。
但如果硬要跟目录的设计反着来，先从字典目录右边匹配第一个字母，这画面可以自行脑补一下，眼中可能只剩下绝望了。

8、列对比

上面的内容都是常规需求，接下来，来点不一样的。
假如现在有这样一个需求：过滤出表中某两列值相同的记录。比如user表中id字段和height字段，查询出这两个字段中值相同的记录。
这个需求很简单，sql可以这样写：

explain select * from user 
where id=height

执行结果：索引失效了。为什么会出现这种结果？
id字段本身是有主键索引的，同时height字段也建了普通索引的，并且两个字段都是int类型，类型是一样的。
但如果把两个单独建了索引的列，用来做列对比时索引会失效。

9、使用or关键字

平时在写查询sql时，使用or关键字的场景非常多，但如果稍不注意，就可能让已有的索引失效。
不信一起往下面看。
某天遇到这样一个需求：想查一下id=1或者height=175的用户。
三下五除二就把sql写好了：

explain select * from user 
where id=1 or height='175';

执行结果：没错，这次确实走了索引，因为刚好id和height字段都建了索引。
但接下来的需求改了：除了前面的查询条件之后，还想加一个address=’成都’。
这还不简单，sql走起：

explain select * from user 
where id=1 or height='175' or address='成都';

执行结果：结果悲剧了，之前的索引都失效了。
可能一脸懵逼，为什么？
答：因为最后加的address字段没有加索引，从而导致其他字段的索引都失效了。
注意：如果使用了or关键字，那么它前面和后面的字段都要加索引，不然所有的索引都会失效，这是一个大坑。

10、not in和not exists

在日常工作中用得也比较多的，还有范围查询，常见的有：

• in
• exists
• not in
• not exists
• between and

这里重点聊聊前面四种。

10.1 in关键字

假如想查出height在某些范围之内的用户，这时sql语句可以这样写：

explain select * from user
where height in (173,174,175,176);

执行结果：从图中可以看出，sql语句中用in关键字是走了索引的。

10.2 exists关键字

有时候使用in关键字时性能不好，这时就能用exists关键字优化sql了，该关键字能达到in关键字相同的效果：

explain select * from user  t1
where  exists (select 1 from user t2 where t2.height=173 and t1.id=t2.id)

执行结果：从图中可以看出，用exists关键字同样走了索引。

10.3 not in关键字

上面演示的两个例子是正向的范围，即在某些范围之内。
那么反向的范围，即不在某些范围之内，能走索引不？
先看看使用not in的情况：

explain select * from user
where height not in (173,174,175,176);

执行结果：没看错，索引失效了。
看如果现在需求改了：想查一下id不等于1、2、3的用户有哪些，这时sql语句可以改成这样：

explain select * from user
where id  not in (173,174,175,176);

执行结果：可能会惊奇的发现，主键字段中使用not in关键字查询数据范围，任然可以走索引。而普通索引字段使用了not in关键字查询数据范围，索引会失效。

10.4 not exists关键字

除此之外，如果sql语句中使用not exists时，索引也会失效。具体sql语句如下：

explain select * from user  t1
where  not exists (select 1 from user t2 where t2.height=173 and t1.id=t2.id)

执行结果：从图中看出sql语句中使用not exists关键后，t1表走了全表扫描，并没有走索引。

11、order by的坑

在sql语句中，对查询结果进行排序是非常常见的需求，一般情况下用关键字：order by就能搞定。
order by跟where或者limit关键字有很多千丝万缕的联系，一不小心就会出问题。

11.1 哪些情况走索引？

首先当然要温柔一点，一起看看order by的哪些情况可以走索引。
之前说过，在code、age和name这3个字段上，已经建了联合索引：idx_code_age_name。

11.1.1 满足最左匹配原则

order by后面的条件，也要遵循联合索引的最左匹配原则。具体有以下sql：

explain select * from user
order by code limit 100;
explain select * from user
order by code,age limit 100;
explain select * from user
order by code,age,name limit 100;

执行结果：从图中看出这3条sql都能够正常走索引。
除了遵循最左匹配原则之外，有个非常关键的地方是，后面还是加了limit关键字，如果不加它索引会失效。

11.1.2 配合where一起使用

order by还能配合where一起遵循最左匹配原则。

explain select * from user
where code='101'
order by age;

执行结果：code是联合索引的第一个字段，在where中使用了，而age是联合索引的第二个字段，在order by中接着使用。
假如中间断层了，sql语句变成这样，执行结果会是什么呢？

explain select * from user
where code='101'
order by name;

执行结果：虽说name是联合索引的第三个字段，但根据最左匹配原则，该sql语句依然能走索引，因为最左边的第一个字段code，在where中使用了。只不过order by的时候，排序效率比较低，需要走一次filesort排序罢了。

11.1.3 相同的排序

order by后面如果包含了联合索引的多个排序字段，只要它们的排序规律是相同的（要么同时升序，要么同时降序），也可以走索引。
具体sql如下：

explain select * from user
order by code desc,age desc limit 100;

执行结果：该示例中order by后面的code和age字段都用了降序，所以依然走了索引。

11.1.4 两者都有

如果某个联合索引字段，在where和order by中都有，结果会怎么样？

explain select * from user
where code='101'
order by code, name;

执行结果：code字段在where和order by中都有，对于这种情况，从图中的结果看出，还是能走了索引的。

11.2 哪些情况不走索引？

前面介绍的都是正面的用法，是为了让大家更容易接受下面反面的用法。
好了，接下来，重点聊聊order by的哪些情况下不走索引？

11.2.1 没加where或limit

如果order by语句中没有加where或limit关键字，该sql语句将不会走索引。

explain select * from user
order by code, name;

执行结果：从图中看出索引真的失效了。

11.2.2 对不同的索引做order by

前面介绍的基本都是联合索引，这一个索引的情况。但如果对多个索引进行order by，结果会怎么样呢？

explain select * from user
order by code, height limit 100;

执行结果：从图中看出索引也失效了。

11.2.3 不满足最左匹配原则

前面已经介绍过，order by如果满足最左匹配原则，还是会走索引。下面看看，不满足最左匹配原则的情况：

explain select * from user
order by name limit 100;

执行结果：name字段是联合索引的第三个字段，从图中看出如果order by不满足最左匹配原则，确实不会走索引。

11.2.4 不同的排序

前面已经介绍过，如果order by后面有一个联合索引的多个字段，它们具有相同排序规则，那么会走索引。
但如果它们有不同的排序规则呢？

explain select * from user
order by code asc,age desc limit 100;

执行结果：从图中看出，尽管order by后面的code和age字段遵循了最左匹配原则，但由于一个字段是用的升序，另一个字段用的降序，最终会导致索引失效。