MySQL索引失效的15种场景

　　无论你是技术大佬，还是刚入行的小白，时不时都会踩到Mysql数据库不走索引的坑。常见的现象就是：明明在字段上添加了索引，但却并未生效。
　　前些天就遇到一个稍微特殊的场景，同一条SQL语句，在某些参数下生效，在某些参数下不生效，这是为什么呢？
　　另外，无论是面试或是日常，Mysql索引失效的通常情况都应该了解和学习。
　　为了方便学习和记忆，这篇文件将常见的15种不走索引情况进行汇总，并以实例展示，帮助大家更好地避免踩坑。建议收藏，以备不时之需。 数据库及索引准备创建表结构
　　为了逐项验证索引的使用情况，我们先准备一张表t_user： CREATE TABLE `t_user` (   `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT ＂ID＂,   `id_no` varchar(18) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT ＂身份编号＂,   `username` varchar(32) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin DEFAULT NULL COMMENT ＂用户名＂,   `age` int(11) DEFAULT NULL COMMENT ＂年龄＂,   `create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT ＂创建时间＂,   PRIMARY KEY (`id`),   KEY `union_idx` (`id_no`,`username`,`age`),   KEY `create_time_idx` (`create_time`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_bin;
　　在上述表结构中有三个索引： id ：为数据库主键；union_idx ：为id_no、username、age构成的联合索引；create_time_idx ：是由create_time构成的普通索引；初始化数据
　　初始化数据分两部分：基础数据和批量导入数据。
　　基础数据insert了4条数据，其中第4条数据的创建时间为未来的时间，用于后续特殊场景的验证： INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, ＂1001＂, ＂Tom1＂, 11, ＂2022-02-27 09:04:23＂); INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, ＂1002＂, ＂Tom2＂, 12, ＂2022-02-26 09:04:23＂); INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, ＂1003＂, ＂Tom3＂, 13, ＂2022-02-25 09:04:23＂); INSERT INTO `t_user` (`id`, `id_no`, `username`, `age`, `create_time`) VALUES (null, ＂1004＂, ＂Tom4＂, 14, ＂2023-02-25 09:04:23＂);
　　除了基础数据，还有一条存储过程及其调用的SQL，方便批量插入数据，用来验证数据比较多的场景： -- 删除历史存储过程 DROP PROCEDURE IF EXISTS `insert_t_user`  -- 创建存储过程 delimiter $  CREATE PROCEDURE insert_t_user(IN limit_num int) BEGIN  DECLARE i INT DEFAULT 10;     DECLARE id_no varchar(18) ;     DECLARE username varchar(32) ;     DECLARE age TINYINT DEFAULT 1;     WHILE i < limit_num DO         SET id_no = CONCAT(＂NO＂, i);         SET username = CONCAT(＂Tom＂,i);         SET age = FLOOR(10 + RAND()*2);         INSERT INTO `t_user` VALUES (NULL, id_no, username, age, NOW());         SET i = i + 1;     END WHILE;  END $ -- 调用存储过程 call insert_t_user(100);
　　关于存储过程的创建和存储，可暂时不执行，当用到时再执行。 数据库版本及执行计划
　　查看当前数据库的版本： select version(); 8.0.18
　　上述为本人测试的数据库版本： 8.0.18 。当然，以下的所有示例，大家可在其他版本进行执行验证。
　　查看SQL语句执行计划，一般我们都采用 explain 关键字，通过执行结果来判断索引使用情况。
　　执行示例： explain select * from t_user where id = 1;
　　执行结果：
　　explain
　　可以看到上述SQL语句使用了主键索引（PRIMARY）， key_len 为4；
　　其中 key_len 的含义为：表示索引使用的字节数，根据这个值可以判断索引的使用情况，特别是在组合索引的时候，判断该索引有多少部分被使用到非常重要。
　　做好以上数据及知识的准备，下面就开始讲解具体索引失效的实例了。 1 联合索引不满足最左匹配原则
　　联合索引遵从最左匹配原则，顾名思义， 在联合索引中，最左侧的字段优先匹配 。因此，在创建联合索引时，where子句中使用最频繁的字段放在组合索引的最左侧。
　　而在查询时，要想让查询条件走索引，则需满足：最左边的字段要出现在查询条件中。
　　实例中， union_idx 联合索引组成：KEY `union_idx` (`id_no`,`username`,`age`)
　　最左边的字段为id_no，一般情况下，只要保证id_no出现在查询条件中，则会走该联合索引。
　　示例一 ： explain select * from t_user where id_no = ＂1002＂;
　　explain结果：
　　explain-01
　　通过explain执行结果可以看出，上述SQL语句走了 union_idx 这条索引。
　　这里再普及一下key_len的计算： id_no  类型为varchar(18)，字符集为utf8mb4_bin，也就是使用4个字节来表示一个完整的UTF-8。此时，key_len = 18* 4 = 72；由于该字段类型varchar为变长数据类型，需要再额外添加2个字节。此时，key_len = 72 + 2 = 74； 由于该字段运行为NULL（default NULL），需要再添加1个字节。此时，key_len = 74 + 1 = 75；
　　上面演示了key_len一种情况的计算过程，后续不再进行逐一推演，知道基本组成和原理即可，更多情况大家可自行查看。
　　示例二 ： explain select * from t_user where id_no = ＂1002＂ and username = ＂Tom2＂;
　　explain结果：
　　explain-02
　　很显然，依旧走了 union_idx 索引，根据上面key_len的分析，大胆猜测，在使用索引时，不仅使用了id_no 列，还使用了username 列。
　　示例三 ： explain select * from t_user where id_no = ＂1002＂ and age = 12;
　　explain结果：
　　explain-03
　　走了 union_idx 索引，但跟示例一一样，只用到了id_no 列。
　　当然，还有三列都在查询条件中的情况，就不再举例了。上面都是走索引的正向例子，也就是满足 最左匹配原则 的例子，下面来看看，不满足该原则的反向例子。
　　反向示例 ： explain select * from t_user where username = ＂Tom2＂ and age = 12;
　　explain结果：
　　explain-04
　　此时，可以看到未走任何索引，也就是说索引失效了。
　　同样的，下面只要没出现最左条件的组合，索引也是失效的： explain select * from t_user where age = 12; explain select * from t_user where username = ＂Tom2＂;
　　那么，第一种索引失效的场景就是： 在联合索引的场景下，查询条件不满足最左匹配原则 。 2 使用了select *
　　在《阿里巴巴开发手册》的 ORM映射 章节中有一条【强制】的规范：
　　【强制】在表查询中，一律不要使用 * 作为查询的字段列表，需要哪些字段必须明确写明。说明:1)增加查询分析器解析成本。2)增减字段容易与 resultMap 配置不一致。3)无用字段增加网络 消耗，尤其是 text 类型的字段。
　　虽然在规范手册中没有提到索引方面的问题，但禁止使用 select *  语句可能会带来的附带好处就是：某些情况下可以走覆盖索引 。
　　比如，在上面的联合索引中，如果查询条件是age或username，当使用了 select *  ，肯定是不会走索引的。
　　但如果希望根据username查询出id_no、username、age这三个结果（均为索引字段），明确查询结果字段，是可以走 覆盖索引 的：explain select id_no, username, age from t_user where username = ＂Tom2＂; explain select id_no, username, age from t_user where age = 12;
　　explain结果：
　　覆盖索引
　　无论查询条件是 username 还是age ，都走了索引，根据key_len可以看出使用了索引的所有列。
　　第二种索引失效场景： 在联合索引下，尽量使用明确的查询列来趋向于走覆盖索引 ；
　　这一条不走索引的情况属于优化项，如果业务场景满足，则进来促使SQL语句走索引。至于阿里巴巴开发手册中的规范，只不过是两者撞到一起了，规范本身并不是为这条索引规则而定的。 3 索引列参与运算
　　直接来看示例： explain select * from t_user where id + 1 = 2 ;
　　explain结果：
　　索引列计算
　　可以看到，即便id列有索引，由于进行了计算处理，导致无法正常走索引。
　　针对这种情况，其实不单单是索引的问题，还会增加数据库的计算负担。就以上述SQL语句为例，数据库需要全表扫描出所有的id字段值，然后对其计算，计算之后再与参数值进行比较。如果每次执行都经历上述步骤，性能损耗可想而知。
　　建议的使用方式是：先在内存中进行计算好预期的值，或者在SQL语句条件的右侧进行参数值的计算。
　　针对上述示例的优化如下： -- 内存计算，得知要查询的id为1 explain select * from t_user where id = 1 ; -- 参数侧计算 explain select * from t_user where id = 2 - 1 ;
　　第三种索引失效情况： 索引列参与了运算，会导致全表扫描，索引失效 。 4 索引列参使用了函数
　　示例： explain select * from t_user where SUBSTR(id_no,1,3) = ＂100＂;
　　explain结果：
　　索引-函数
　　上述示例中，索引列使用了函数（SUBSTR，字符串截取），导致索引失效。
　　此时，索引失效的原因与第三种情况一样，都是因为数据库要先进行全表扫描，获得数据之后再进行截取、计算，导致索引索引失效。同时，还伴随着性能问题。
　　示例中只列举了SUBSTR函数，像CONCAT等类似的函数，也都会出现类似的情况。解决方案可参考第三种场景，可考虑先通过内存计算或其他方式减少数据库来进行内容的处理。
　　第四种索引失效情况： 索引列参与了函数处理，会导致全表扫描，索引失效 。 5 错误的Like使用
　　示例： explain select * from t_user where id_no like ＂%00%＂;
　　explain结果：
　　索引-like
　　针对 like 的使用非常频繁，但使用不当往往会导致不走索引。常见的like使用方式有：方式一：like ＂%abc＂； 方式二：like ＂abc%＂； 方式三：like ＂%abc%＂；
　　其中方式一和方式三，由于占位符出现在首部，导致无法走索引。这种情况不做索引的原因很容易理解，索引本身就相当于目录，从左到右逐个排序。而条件的左侧使用了占位符，导致无法按照正常的目录进行匹配，导致索引失效就很正常了。
　　第五种索引失效情况： 模糊查询时（like语句），模糊匹配的占位符位于条件的首部 。 6 类型隐式转换
　　示例： explain select * from t_user where id_no = 1002;
　　explain结果：
　　隐式转换
　　id_no 字段类型为varchar，但在SQL语句中使用了int类型，导致全表扫描。
　　出现索引失效的原因是：varchar和int是两个种不同的类型。
　　解决方案就是将参数 1002 添加上单引号或双引号。
　　第六种索引失效情况： 参数类型与字段类型不匹配，导致类型发生了隐式转换，索引失效 。
　　这种情况还有一个特例，如果字段类型为int类型，而查询条件添加了单引号或双引号，则Mysql会参数转化为int类型，虽然使用了单引号或双引号： explain select * from t_user where id = ＂2＂;
　　上述语句是依旧会走索引的。 7、使用OR操作
　　OR是日常使用最多的操作关键字了，但使用不当，也会导致索引失效。
　　示例： explain select * from t_user where id = 2 or username = ＂Tom2＂;
　　explain结果：
　　or-索引
　　看到上述执行结果是否是很惊奇啊，明明id字段是有索引的，由于使用 or 关键字，索引竟然失效了。
　　其实，换一个角度来想，如果单独使用 username 字段作为条件很显然是全表扫描，既然已经进行了全表扫描了，前面id 的条件再走一次索引反而是浪费了。所以，在使用or关键字时，切记两个条件都要添加索引，否则会导致索引失效。
　　但如果or两边同时使用＂>＂和＂<＂，则索引也会失效： explain select * from t_user where id  > 1 or id  < 80;
　　explain结果：
　　or-范围
　　第七种索引失效情况： 查询条件使用or关键字，其中一个字段没有创建索引，则会导致整个查询语句索引失效；or两边为＂>＂和＂<＂范围查询时，索引失效 。 8 两列做比较
　　如果两个列数据都有索引，但在查询条件中对两列数据进行了对比操作，则会导致索引失效。
　　这里举个不恰当的示例，比如age小于id这样的两列（真实场景可能是两列同维度的数据比较，这里迁就现有表结构）： explain select * from t_user where id > age;
　　explain结果：
　　索引-两列比较
　　这里虽然id有索引，age也可以创建索引，但当两列做比较时，索引还是会失效的。
　　第八种索引失效情况： 两列数据做比较，即便两列都创建了索引，索引也会失效 。 9 不等于比较
　　示例： explain select * from t_user where id_no <> ＂1002＂;
　　explain结果：
　　索引-不等
　　当查询条件为字符串时，使用＂<>＂或＂!=＂作为条件查询，有可能不走索引，但也不全是。 explain select * from t_user where create_time != ＂2022-02-27 09:56:42＂;
　　上述SQL中，由于＂2022-02-27 09:56:42＂是存储过程在同一秒生成的，大量数据是这个时间。执行之后会发现，当查询结果集占比比较小时，会走索引，占比比较大时不会走索引。此处与结果集与总体的占比有关。
　　需要注意的是：上述语句如果是 id 进行不等操作，则正常走索引。explain select * from t_user where id != 2;
　　explain结果：
　　不等-ID
　　第九种索引失效情况： 查询条件使用不等进行比较时，需要慎重，普通索引会查询结果集占比较大时索引会失效 。 10 is not null
　　示例： explain select * from t_user where id_no is not null;
　　explain结果：
　　索引-is not null
　　第十种索引失效情况： 查询条件使用is null时正常走索引，使用is not null时，不走索引 。 11 not in和not exists
　　在日常中使用比较多的范围查询有in、exists、not in、not exists、between and等。 explain select * from t_user where id in (2,3);  explain select * from t_user where id_no in (＂1001＂,＂1002＂);  explain select * from t_user u1 where exists (select 1 from t_user u2 where u2.id  = 2 and u2.id = u1.id);  explain select * from t_user where id_no between ＂1002＂ and ＂1003＂;
　　上述四种语句执行时都会正常走索引，具体的explain结果就不再展示。主要看不走索引的情况： explain select * from t_user where id_no not in(＂1002＂ , ＂1003＂);
　　explain结果：
　　索引-not in
　　当使用 not in 时，不走索引？把条件列换成主键试试：explain select * from t_user where id not in (2,3);
　　explain结果：
　　主键-not in
　　如果是主键，则正常走索引。
　　第十一种索引失效情况： 查询条件使用not in时，如果是主键则走索引，如果是普通索引，则索引失效 。
　　再来看看 not exists ：explain select * from t_user u1 where not exists (select 1 from t_user u2 where u2.id  = 2 and u2.id = u1.id);
　　explain结果：
　　索引-not in
　　当查询条件使用 not exists 时，不走索引。
　　第十二种索引失效情况： 查询条件使用not exists时，索引失效 。 12 order by导致索引失效
　　示例： explain select * from t_user order by id_no ;
　　explain结果：
　　索引-order by
　　其实这种情况的索引失效很容易理解，毕竟需要对全表数据进行排序处理。
　　那么，添加删limit关键字是否就走索引了呢？ explain select * from t_user order by id_no limit 10;
　　explain结果：
　　order by limit
　　结果依旧不走索引。在网络上看到有说如果 order by 条件满足最左匹配则会正常走索引， 在当前8.0.18版本中并未出现。所以，在基于order by 和limit 进行使用时，要特别留意。是否走索引不仅涉及到数据库版本，还要看Mysql优化器是如何处理的。
　　这里还有一个特例，就是主键使用 order by 时，可以正常走索引。explain select * from t_user order by id desc;
　　explain结果：
　　主键-order by
　　可以看出针对主键，还是 order by 可以正常走索引。
　　另外，笔者测试如下SQL语句： explain select id from t_user order by age; explain select id , username from t_user order by age; explain select id_no from t_user order by id_no;
　　上述三条SQL语句都是走索引的，也就是说覆盖索引的场景也是可以正常走索引的。
　　现在将 id 和id_no 组合起来进行order by ：explain select * from t_user order by id,id_no desc; explain select * from t_user order by id,id_no desc limit 10; explain select * from t_user order by id_no desc,username desc;
　　explain结果：
　　orderby多索引
　　上述两个SQL语句，都未走索引。
　　第十三种索引失效情况： 当查询条件涉及到order by、limit等条件时，是否走索引情况比较复杂，而且与Mysql版本有关，通常普通索引，如果未使用limit，则不会走索引。order by多个索引字段时，可能不会走索引。其他情况，建议在使用时进行expain验证。 13 参数不同导致索引失效
　　此时，如果你还未执行最开始创建的存储过程，建议你先执行一下存储过程，然后执行如下SQL： explain select * from t_user where create_time > ＂2023-02-24 09:04:23＂;
　　其中，时间是未来的时间，确保能够查到数据。
　　explain结果：
　　索引-参数
　　可以看到，正常走索引。
　　随后，我们将查询条件的参数换个日期： explain select * from t_user where create_time > ＂2022-02-27 09:04:23＂;
　　explain结果：
　　索引-参数
　　此时，进行了全表扫描。这也是最开始提到的奇怪的现象。
　　为什么同样的查询语句，只是查询的参数值不同，却会出现一个走索引，一个不走索引的情况呢？
　　答案很简单： 上述索引失效是因为DBMS发现全表扫描比走索引效率更高，因此就放弃了走索引 。
　　也就是说，当Mysql发现通过索引扫描的行记录数超过全表的10%-30%时，优化器可能会放弃走索引，自动变成全表扫描。某些场景下即便强制SQL语句走索引，也同样会失效。
　　类似的问题，在进行范围查询（比如>、< 、>=、<=、in等条件）时往往会出现上述情况，而上面提到的临界值根据场景不同也会有所不同。
　　第十四种索引失效情况： 当查询条件为大于等于、in等范围查询时，根据查询结果占全表数据比例的不同，优化器有可能会放弃索引，进行全表扫描。 14 其他
　　当然，还有其他一些是否走索引的规则，这与索引的类型是B-tree索引还是位图索引也有关系，就不再详细展开。
　　这里要说的其他，可以总结为第十五种索引失效的情况： Mysql优化器的其他优化策略，比如优化器认为在某些情况下，全表扫描比走索引快，则它就会放弃索引。
　　针对这种情况，一般不用过多理会，当发现问题时再定点排查即可。 小结
　　本篇文章为大家总结了15个常见的索引失效的场景，由于不同的Mysql版本，索引失效策略也有所不同。大多数索引失效情况都是明确的，有少部分索引失效会因Mysql的版本不同而有所不同。
　　因此，建议收藏本文，当在实践的过程中进行对照，如果没办法准确把握，则可直接执行explain进行验证。