在下面这个表T中，如果我执行 select * from T where k between 3 and 5，需要执行几次树的搜索操作，会扫描多少行？下面是这个表的初始化语句。

图1 InnoDB的索引组织结构

现在，我们一起来看看这条SQL查询语句的执行流程：

在这个过程中，回到主键索引树搜索的过程，我们称为回表。可以看到，这个查询过程读了k索引树的3条记录（步骤1、3和5），回表了两次（步骤2和4）。

在这个例子中，由于查询结果所需要的数据只在主键索引上有，所以不得不回表。那么，有没有可能经过索引优化，避免回表过程呢？

回表就是先通过数据库索引扫描出数据所在的行，再通过行主键id取出索引中未提供的数据，即基于非主键索引的查询需要多扫描一棵索引树。

当sql语句的所求查询字段（select列）和查询条件字段（where子句）全都包含在一个索引中（联合索引），可以直接使用索引查询而不需要回表。这就是覆盖索引。

如果执行的语句是select id from T where k between 3 and 5，这时只需要查id的值，而id的值已经在k索引树上了，因此可以直接提供查询结果，不需要回表。也就是说，在这个查询里面，索引k已经“覆盖了”我们的查询需求，我们称为覆盖索引。

由于覆盖索引可以减少树的搜索次数，显著提升查询性能，所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。

需要注意的是，在引擎内部使用覆盖索引在索引k上其实读了三个记录，R3~R5（对应的索引k上的记录项），但是对于MySQL的Server层来说，它就是找引擎拿到了两条记录，因此MySQL认为扫描行数是2。

语句A： select id from user_table where name= '张三'

语句A： 因为 name索引树 的叶子结点上保存有 name和id的值 ，所以只通过 name索引树 就可以查找到id，因此可以直接提供查询结果，不需要回表，也就是说，在这个查询里面，索引name 已经 “覆盖了” 我们的查询需求，我们称为 覆盖索引。 语句B： select password from user_table where name= '张三'

语句B：如果只建立name索引,那么需要 在name索引树上找到 name='张三' 对应的主键id, 通过回表在主键索引树上找到满足条件的数据。如果建立(name,password)的联合索引，这样，查询的时候就不需要再去回表操作了，可以提高查询效率。

因此我们可以得知，当sql语句的所查询字段（select列）和查询条件字段（where子句）全都包含在一个索引中（联合索引），可以直接使用索引查询而不需要回表。这就是覆盖索引。

覆盖索引，可以减少树的搜索次数，不再需要回表查整行记录，显著提升查询性能，所以使用覆盖索引是一个常用的性能优化手段。

我们知道，身份证号是市民的唯一标识。也就是说，如果有根据身份证号查询市民信息的需求，我们只要在身份证号字段上建立索引就够了。而再建立一个（身份证号、姓名）的联合索引，是不是浪费空间？

如果现在有一个高频请求，要根据市民的身份证号查询他的姓名，这个联合索引就有意义了。它可以在这个高频请求上用到覆盖索引，不再需要回表查整行记录，减少语句的执行时间。

当然，索引字段的维护总是有代价的。因此，在建立冗余索引来支持覆盖索引时就需要权衡考虑了,说到了冗余索引我们就不得不说联合索引中最重要的匹配原则，最左匹配原则了

基于上面覆盖索引的说明，我们来讨论一个问题：在一个市民信息表上，是否有必要将身份证号和名字建立联合索引？

看到这里你一定有一个疑问，如果为每一种查询都设计一个索引，索引是不是太多了。如果我现在要按照市民的身份证号去查他的家庭地址呢？虽然这个查询需求在业务中出现的概率不高，但总不能让它走全表扫描吧？反过来说，单独为一个不频繁的请求创建一个（身份证号，地址）的索引又感觉有点浪费。应该怎么做呢？这里，我先和你说结论吧。B+树这种索引结构，可以利用索引的“最左前缀”，来定位记录。为了直观地说明这个概念，我们用（name，age）这个联合索引来分析。

图2 （name，age）索引示意图

可以看到，索引项是按照索引定义里面出现的字段顺序排序的。

当你的逻辑需求是查到所有名字是“张三”的人时，可以快速定位到ID4，然后向后遍历得到所有需要的结果。

如果你要查的是所有名字第一个字是“张”的人，你的SQL语句的条件是"where name like ‘张%’"。这时，你也能够用上这个索引，查找到第一个符合条件的记录是ID3，然后向后遍历，直到不满足条件为止。

可以看到，不只是索引的全部定义，只要满足最左前缀，就可以利用索引来加速检索。这个最左前缀可以是联合索引的最左N个字段，也可以是字符串索引的最左M个字符。

基于上面对最左前缀索引的说明，我们来讨论一个问题：在建立联合索引的时候，如何安排索引内的字段顺序。

这里我们的评估标准是，索引的复用能力。因为可以支持最左前缀，所以当已经有了(a,b)这个联合索引后，一般就不需要单独在a上建立索引了。

因此，第一原则是，如果通过调整顺序，可以少维护一个索引，那么这个顺序往往就是需要优先考虑采用的。

所以现在你知道了，这段开头的问题里，我们要为高频请求创建(身份证号，姓名）这个联合索引，并用这个索引支持“根据身份证号查询地址”的需求。

那么，如果既有联合查询，又有基于a、b各自的查询呢？

查询条件里面只有b的语句，是无法使用(a,b)这个联合索引的，这时候你不得不维护另外一个索引，也就是说你需要同时维护(a,b)、(b) 这两个索引。

第二个原则就是索引字段占用空间。 比如上面这个市民表的情况，name字段是比age字段大的 ，那我就建议你创建一个 （name,age)的联合索引和一个(age)的单字段索引。而不是建立 (age,name)的联合索引 和 (name) 单索引。这样name只会出现1次。

例如我们定义了(name,password)两个联合索引字段，我们 使用 where name = '张三' and password = '2'索引可以生效的，当我们是颠倒了他们的顺序 使用where password = '1' and name = '王五'，索引同样也是可以生效的，在mysql查询优化器会判断纠正这条sql语句该以什么样的顺序执行效率最高，最后才生成真正的执行计划，我们能尽量的利用到索引时的查询顺序效率最高，所以mysql查询优化器会最终以这种顺序（where name = '张三' and password = '2'）进行查询执行，就类似 我们的 order by name,password这样一种排序规则，先对张三的用户进行查询排序，在对password进行处理。

上一段我们说到满足最左前缀原则的时候，最左前缀可以用于在索引中定位记录。

这时，你可能要问，那些不符合最左前缀的部分，会怎么样呢？

我们还是以市民表的联合索引（name, age）为例。

如果现在有一个需求：检索出表中“名字第一个字是张，而且年龄是10岁的所有男孩”。那么，SQL语句是这么写的：

mysql> select * from tuser where name like '张%' and age=10 ;

你已经知道了前缀索引规则，所以这个语句在搜索索引树的时候，只能用 “张”，找到第一个满足条件的记录ID=3。

当然，这还不错，总比全表扫描要好。然后呢？当然是判断其他条件是否满足。

在MySQL 5.6之前，只能从id3开始一个个回表。到主键索引上找出数据行，再对比age字段值。

索引下推使用条件

索引下推的目的是为了减少回表次数，也就是要减少IO操作。

对于的聚簇索引来说，数据和索引是在一起的，不存在回表这一说。

而MySQL 5.6 引入的索引下推（index condition pushdown)优化， 可以在索引遍历过程中，对索引中包含的字段条件先做判断，过滤掉不满足条件的记录，减少回表次数。ICP的使用条件：只用于二级索引查询优化

图3 无索引下推执行流程

图4 带索引下推执行流程

在图3和4这两个图里面，每一个虚线箭头表示回表一次。

图3中，在(name,age)索引里面我特意去掉了age的值，这个过程InnoDB并不会去看age的值，只是按顺序把“name第一个字是’张’”的记录一条条取出来回表。因此，需要回表4次。

图4跟图3的区别是，InnoDB在(name,age)索引内部就判断了age是否等于10，对于不等于10的记录，直接判断并跳过。

在我们的这个例子中，只需要对ID4、ID5这两条记录回表取数据判断，就只需要回表2次。

ICP是不是做得不太好,感觉很多地方没有用到索引下推,都会显示using index condition,它表示的是“可以使用下推”，实际上是“可以使用，但没有使用。

实际上主键索引也是可以使用多个字段的。DBA小吕在入职新公司的时候，就发现自己接手维护的库里面，有这么一个表，表结构定义类似这样的：

公司的同事告诉他说，由于历史原因，这个表需要a、b做联合主键，这个小吕理解了。

但是，学过本章内容的小吕又纳闷了，既然主键包含了a、b这两个字段，那意味着单独在字段c上创建一个索引，就已经包含了三个字段了呀，为什么要创建“ca”“cb”这两个索引？

同事告诉他，是因为他们的业务里面有这样的两种语句：

我给你的问题是，这位同事的解释对吗？

为了这两个查询模式，这两个索引是否都是必须的？为什么呢？

上期的问题是关于对联合主键索引和InnoDB索引组织表的理解。

参考：time.geekbang.org/column/intr…