本篇文章給大家?guī)?lái)了關(guān)于mysql的相關(guān)知識(shí)，其中主要介紹了關(guān)于索引下推的相關(guān)內(nèi)容，索引條件下推也叫索引下推，英文全稱(chēng)Index Condition Pushdown，簡(jiǎn)稱(chēng)ICP，用于優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢(xún)，下面一起來(lái)看一下，希望對(duì)大家有幫助。

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SELECT 語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程

MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)由 Server 層和 Engine 層組成：

• Server 層： 有 SQL 分析器、SQL 優(yōu)化器、SQL 執(zhí)行器，用于負(fù)責(zé) SQL 語(yǔ)句的具體執(zhí)行過(guò)程。
• Engine 層： 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)具體的數(shù)據(jù)，如最常使用的 InnoDB 存儲(chǔ)引擎，還有用于在內(nèi)存中存儲(chǔ)臨時(shí)結(jié)果集的 TempTable 引擎。

• 通過(guò)客戶(hù)端/服務(wù)器通信協(xié)議與 MySQL 建立連接。

• 查詢(xún)緩存：

  • 如果開(kāi)啟了 Query Cache 且在查詢(xún)緩存過(guò)程中查詢(xún)到完全相同的 SQL 語(yǔ)句，則將查詢(xún)結(jié)果直接返回給客戶(hù)端；
  • 如果沒(méi)有開(kāi)啟 Query Cache 或者沒(méi)有查詢(xún)到完全相同的 SQL 語(yǔ)句則會(huì)由解析器進(jìn)行語(yǔ)法語(yǔ)義解析，并生成解析樹(shù)。

• 分析器生成新的解析樹(shù)。

• 查詢(xún)優(yōu)化器生成執(zhí)行計(jì)劃。

• 查詢(xún)執(zhí)行引擎執(zhí)行 SQL 語(yǔ)句，此時(shí)查詢(xún)執(zhí)行引擎會(huì)根據(jù) SQL 語(yǔ)句中表的存儲(chǔ)引擎類(lèi)型，以及對(duì)應(yīng)的 API 接口與底層存儲(chǔ)引擎緩存或者物理文件的交互情況，得到查詢(xún)結(jié)果，由 MySQL Server 過(guò)濾后將查詢(xún)結(jié)果緩存并返回給客戶(hù)端。

  若開(kāi)啟了 Query Cache，這時(shí)也會(huì)將 SQL 語(yǔ)句和結(jié)果完整地保存到 Query Cache 中，以后若有相同的 SQL 語(yǔ)句執(zhí)行則直接返回結(jié)果。

Tips：MySQL 8.0 已去掉 query cache（查詢(xún)緩存模塊）。

因?yàn)椴樵?xún)緩存的命中率會(huì)非常低。 查詢(xún)緩存的失效非常頻繁：只要有對(duì)一個(gè)表的更新，這個(gè)表上所有的查詢(xún)緩存都會(huì)被清空。

什么是索引下推？

索引下推(Index Condition Pushdown)： 簡(jiǎn)稱(chēng) ICP，通過(guò)把索引過(guò)濾條件下推到存儲(chǔ)引擎，來(lái)減少 MySQL 存儲(chǔ)引擎訪(fǎng)問(wèn)基表的次數(shù) 和 MySQL 服務(wù)層訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)引擎的次數(shù)。

索引下推 VS 覆蓋索引： 其實(shí)都是 減少回表的次數(shù)，只不過(guò)方式不同

• 覆蓋索引： 當(dāng)索引中包含所需要的字段（SELECT XXX），則不再回表去查詢(xún)字段。

• 索引下推： 對(duì)索引中包含的字段先做判斷，直接過(guò)濾掉不滿(mǎn)足條件的記錄，減少回表的行數(shù)。

要了解 ICP 是如何工作的，先從一個(gè)查詢(xún) SQL 開(kāi)始：

舉個(gè)栗子：查詢(xún)名字 la 開(kāi)頭、年齡為 18 的記錄

SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

有這些記錄：

不開(kāi)啟 ICP 時(shí)索引掃描是如何進(jìn)行的：

• 通過(guò)索引元組，定位讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)行。（實(shí)際上：就是回表）
• 對(duì) WHERE 中字段做判斷，過(guò)濾掉不滿(mǎn)足條件的行。

使用 ICP，索引掃描如下進(jìn)行：

• 獲取索引元組。
• 對(duì) WHERE 中字段做判斷，在索引列中進(jìn)行過(guò)濾。
• 對(duì)滿(mǎn)足條件的索引，進(jìn)行回表查詢(xún)整行。
• 對(duì) WHERE 中字段做判斷，過(guò)濾掉不滿(mǎn)足條件的行。

動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)：使用 MySQL 版本 8.0.16

-- 表創(chuàng)建 CREATE TABLE IF NOT EXISTS `user` ( `id` VARCHAR(64) NOT NULL COMMENT '主鍵 id', `name` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '名字', `age` TINYINT NOT NULL COMMENT '年齡', `address` VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '地址', PRIMARY KEY (id) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci COMMENT '用戶(hù)表';  -- 創(chuàng)建索引 CREATE INDEX idx_name_age ON user (name, age);  -- 新增數(shù)據(jù) INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (1, 'tt', 14, 'linhai'); INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (2, 'lala', 18, 'linhai'); INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (3, 'laxi', 30, 'linhai'); INSERT INTO user (id, name, age, address) VALUES (4, 'lawa', 40, 'linhai');  -- 查詢(xún)語(yǔ)句 SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

新增數(shù)據(jù)如下：

• 關(guān)閉 ICP，再調(diào)用 EXPLAIN 查看語(yǔ)句：

-- 將 ICP 關(guān)閉 SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=off'; -- 查看確認(rèn) show variables like 'optimizer_switch';  -- 用 EXPLAIN 查看 EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

• 開(kāi)啟 ICP，再調(diào)用 EXPLAIN 查看語(yǔ)句：

-- 將 ICP 打開(kāi) SET optimizer_switch = 'index_condition_pushdown=on'; -- 查看確認(rèn) show variables like 'optimizer_switch';  -- 用 EXPLAIN 查看 EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18;

由上實(shí)驗(yàn)可知，區(qū)別是否開(kāi)啟 ICP： Exira 字段中的 Using index condition

更進(jìn)一步，來(lái)看下 ICP 帶來(lái)的性能提升：

通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)文件的次數(shù)

-- 1. 清空 status 狀態(tài) flush status; -- 2. 查詢(xún) SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18; -- 3. 查看 handler 狀態(tài) show status like '%handler%';

對(duì)比開(kāi)啟 ICP 和 關(guān)閉 ICP： 關(guān)注 Handler_read_next 的值

-- 開(kāi)啟 ICP flush status; SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18; show status like '%handler%'; +----------------------------|-------+ | Variable_name              | Value | +----------------------------|-------+ | Handler_commit             | 1     | | Handler_delete             | 0     | | Handler_discover           | 0     | | Handler_external_lock      | 2     | | Handler_mrr_init           | 0     | | Handler_prepare            | 0     | | Handler_read_first         | 0     | | Handler_read_key           | 1     |   | Handler_read_last          | 0     | | Handler_read_next          | 1     |  <---重點(diǎn) | Handler_read_prev          | 0     | | Handler_read_rnd           | 0     | | Handler_read_rnd_next      | 0     | | Handler_rollback           | 0     | | Handler_savepoint          | 0     | | Handler_savepoint_rollback | 0     | | Handler_update             | 0     | | Handler_write              | 0     | +----------------------------|-------+ 18 rows in set (0.00 sec)   -- 關(guān)閉 ICP flush status; SELECT * FROM user WHERE name LIKE 'la%' AND age = 18; show status like '%handler%'; +----------------------------|-------+ | Variable_name              | Value | +----------------------------|-------+ | Handler_commit             | 1     | | Handler_delete             | 0     | | Handler_discover           | 0     | | Handler_external_lock      | 2     | | Handler_mrr_init           | 0     | | Handler_prepare            | 0     | | Handler_read_first         | 0     | | Handler_read_key           | 1     | | Handler_read_last          | 0     | | Handler_read_next          | 3     |  <---重點(diǎn) | Handler_read_prev          | 0     | | Handler_read_rnd           | 0     | | Handler_read_rnd_next      | 0     | | Handler_rollback           | 0     | | Handler_savepoint          | 0     | | Handler_savepoint_rollback | 0     | | Handler_update             | 0     | | Handler_write              | 0     | +----------------------------|-------+ 18 rows in set (0.00 sec)

由上實(shí)驗(yàn)可知：

• 開(kāi)啟 ICP：Handler_read_next 等于 1，回表查 1 次。
• 關(guān)閉 ICP：Handler_read_next 等于 3，回表查 3 次。

這實(shí)驗(yàn)跟上面的栗子就對(duì)應(yīng)上了。

索引下推限制

根據(jù)官網(wǎng)可知，索引下推 受以下條件限制：

• 當(dāng)需要訪(fǎng)問(wèn)整個(gè)表行時(shí)，ICP 用于 range、 ref、 eq_ref 和 ref_or_null

• ICP可以用于 InnoDB 和 MyISAM 表，包括分區(qū)表 InnoDB 和 MyISAM 表。

• 對(duì)于 InnoDB 表，ICP 僅用于二級(jí)索引。ICP 的目標(biāo)是減少全行讀取次數(shù)，從而減少 I/O 操作。對(duì)于 InnoDB 聚集索引，完整的記錄已經(jīng)讀入 InnoDB 緩沖區(qū)。在這種情況下使用 ICP 不會(huì)減少 I/O。

• 在虛擬生成列上創(chuàng)建的二級(jí)索引不支持 ICP。InnoDB 支持虛擬生成列的二級(jí)索引。

• 引用子查詢(xún)的條件不能下推。

• 引用存儲(chǔ)功能的條件不能被按下。存儲(chǔ)引擎不能調(diào)用存儲(chǔ)的函數(shù)。

• 觸發(fā)條件不能下推。

• 不能將條件下推到包含對(duì)系統(tǒng)變量的引用的派生表。（MySQL 8.0.30 及更高版本)。

小結(jié)下：

• ICP 僅適用于 二級(jí)索引。
• ICP 目標(biāo)是 減少回表查詢(xún)。
• ICP 對(duì)聯(lián)合索引的部分列模糊查詢(xún)非常有效。

拓展：虛擬列

CREATE TABLE UserLogin ( userId BIGINT, loginInfo JSON, cellphone VARCHAR(255) AS (loginInfo->>"$.cellphone"), PRIMARY KEY(userId), UNIQUE KEY idx_cellphone(cellphone) );

列 cellphone ：就是一個(gè)虛擬列，它是由后面的函數(shù)表達(dá)式計(jì)算而成，本身這個(gè)列不占用任何的存儲(chǔ)空間，而索引 idx_cellphone 實(shí)質(zhì)是一個(gè)函數(shù)索引。

好處： 在寫(xiě) SQL 時(shí)可以直接使用這個(gè)虛擬列，而不用寫(xiě)冗長(zhǎng)的函數(shù)。

舉個(gè)栗子： 查詢(xún)手機(jī)號(hào)

-- 不用虛擬列 SELECT * FROM UserLogin WHERE loginInfo->>"$.cellphone" = '13988888888'  -- 使用虛擬列 SELECT * FROM UserLogin WHERE cellphone = '13988888888'

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