MySQL - 聚簇索引和非聚簇索引，回表查询，索引覆盖，索引下推，最左匹配原则

聚簇索引和非聚簇索引

聚簇索引和非聚簇索引是 InnoDB 里面的叫法

一张表它一定有聚簇索引，一张表只有一个聚簇索引在物理上也是连续存储的

它产生的过程如下：

1. 表中有无有主键索引，如果有，则使用主键索引作为聚簇索引；
2. 如果没有主键索引，则看表中有无唯一索引，那么使用第一个唯一索引；
3. 如果以上两个条件都不满足，InnoDB 则会生成隐藏聚簇索引。

聚簇索引

聚簇索引一般是主键索引，

例如主键索引 id 对应的聚簇索引结构图（叶子节点存储整表数据）：

?

非聚簇索引

非聚簇索引在 InnoDB 也叫做二级索引，非聚簇索引是普通列的索引（非主键索引）

例如普通 class_id 对应的非聚簇索引结构图（叶子节点存储的是聚簇索引）：

?

MySQL的InnoDB索引数据结构是B+树

聚簇索引叶子结点存储的是行数据，而非聚簇索引叶子节点存储的是聚簇索引，因此通过聚簇索引可以找到真正的行数据；
由于非聚簇索引的叶子结点存储的是聚簇索引，因此使用非聚簇索引还需要进行回表查询，所以在查询效率方面，聚簇索引要高于非聚簇索引；
聚簇索引一般为主键索引，而一个表中只能有一个主键，因此一个表中也只能有一个聚簇索引，而非聚簇索引则没有数量上的限制。

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?什么是回表查询?

由于非聚簇索引的叶子节点存储的不是真正的数据，而是聚簇索引，所以在使用普通索引进行查询操作时，会先查询到聚簇索引，然后再去聚簇索引对应的 B+ 数去查询真正的数据，这个过程就叫做回表查询。

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例子

下面我们创建了一个学生表，做三种查询，来说明什么情况下是聚簇索引，什么情况下不是。

create table student (
    id bigint,
    no varchar(20) ,
    name varchar(20) ,
    address varchar(20) ,
    PRIMARY KEY (`branch_id`) USING BTREE,
    UNIQUE KEY `idx_no` (`no`) USING BTREE
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=DYNAMIC;

第一种，直接根据主键查询获取所有字段数据，此时主键是聚簇索引，因为主键对应的索引叶子节点存储了id=1的所有字段的值。

select * from student where id = 1

第二种，根据编号查询编号和名称，编号本身是一个唯一索引，但查询的列包含了学生编号和学生名称，当命中编号索引时，该索引的节点的数据存储的是主键ID，需要根据主键ID重新查询一次，所以这种查询下no不是聚簇索引

select no,name from student where no = 'test'

第三种，我们根据编号查询编号（有人会问知道编号了还要查询？要，你可能需要验证该编号在数据库中是否存在），这种查询命中编号索引时，直接返回编号，因为所需要的数据就是该索引，不需要回表查询，这种场景下no是索引覆盖?

select no from student where no = 'test'

主键一定是聚簇索引，MySQL的InnoDB中一定有主键，即便研发人员不手动设置，则会使用unique索引，没有unique索引，则会使用数据库内部的一个行的id来当作主键索引,其它普通索引需要区分SQL场景，当SQL查询的列就是索引本身时，我们称这种场景下该普通索引也可以叫做聚簇索引，MyisAM引擎没有聚簇索引。

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什么是索引覆盖

????????索引覆盖是指在一个查询语句中，某个索引已经 "覆盖了" 需要被查询出来的列，此时就不需要进行回表查询了，这就叫做索引覆盖！！（索引覆盖它是非聚簇索引中的一个特殊情况）

当我们写了这样一个 SQL，实际上它走的是辅助索引，结构如下图：

select id from student where name = 'Bob';

1. 辅助索引（非聚簇索引）中的查询，一般是需要查询两次，第一次查询出聚簇索引，然后根据聚簇索引回表查询，最终拿到行数据。
2. 但是此处我的查询需求刚好就是聚簇索引，因此一次查询就可以拿到需要的列，不需要进行回表，这就是索引覆盖~

?以下四种情况都属于索引覆盖 >>

// 联合索引 (name,age)
select name from student where.....
?
select age from student where.....
?
select name,age from student where.....
?
select address,name,age from student where address = '深圳';

最后一个 SQL 因为 where 条件后面可以知道 address，所以也不需要回表查询！！

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索引下推

索引下推是指在查询非聚簇索时，拿到了叶子结点的聚簇索引，然后对聚簇索引中包含的字段先做判断，直接过滤掉不满足条件的记录，从而减少回表次数，这就是索引下推！！（索引下推是在 MySQL 5.6 之后才引入的，它属于非聚簇索引中功能）

以 user 表中的联合索引（name，age）为例：

select * from user where name='张%' and age='10';
 
// 表中有四条数据
// 1  张三  10
// 2  张四  11
// 3  张五  12
// 4  老六  13

MySQL 5.6 之前没有索引下推，它的执行流程如下：

① 在非聚簇索引中根据 name='张%' 查到聚簇索引中匹配的?id

② 使用匹配的 id 进行回表查询

?此时会进行三次回表操作，而联合索引中的 age 字段就没用上。

MySQl 5.6 之后引入索引下推，它会根据 name='张%' 和 age 一起过滤数据：

【好处】：它的第二步操作就可以节省回表的次数

② 使用匹配的 id 进行回表查询

?引入索引下推后，只执行了一次回表查询，这就是索引下推的好处。

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什么是最左匹配原则

• 最左匹配原则是指索引以最左边的为起点，任何连续的索引都能匹配上，
• 当遇到范围查询 (>、<、between、like) 就会停止匹配。

比如联合索引?index(a，b，c)，以下 SQL 来理解什么是最左匹配原则：

select * from user where a=1; // 只使用索引 a
 
select * from user where b=2; // 不使用索引
 
select * from user where c=3; // 不使用索引
 
select * from user where a=1 and b=2; // 只使用索引 a,b
 
select * from user where a=1 and c=3; // 只是用索引 a
 
select * from user where b=2 and c=3; // 不使用索引
 
select * from user where a=1 and b=2 and c=3; // 使用索引 a,b,c
 
select * from user where a=1 and b like '%xxx' and c=3; // 只使用索引 a,b

【疑惑一】

? ? ? ? 不是说使用了 like，就停止匹配了吗，为什么前面的索引下推使用了 name='张%' 还能再拿 age 进行过滤呢 ？

对于 like 查询，它的常见写法有三种：

模糊匹配后面任意字符：like '张%'
模糊匹配前面任意字符：like '%张'
模糊匹配前后任意字符：like '%张%'
? ? ? ? 这三种情况，只有第一种情况是会走索引的，其他的都会导致索引失效，所以前面索引下推例子中的 name='张%' 是不会停止匹配的~

【疑惑二】

? ? ? ? 当我们写出这样的条件语句 where a=1 and c=3 and b=2 时，引擎为什么不把它调整为 a，b，c 的顺序呢？

? ? ? ? MySQL 8.0 之后才涉及到这样的调优，但是具体会不会调优，是不一定的，因为索引调优的主动权在索引的优化器里面的，而优化器这个东西，它很玄学，所以不知道它会不会进行调优。