多个单列索引和联合索引的区别详解

背景：

为了提高数据库效率，建索引是家常便饭；那么当查询条件为 2 个及以上时，我们是创建多个单列索引还是创建一个联合索引好呢？他们之间的区别是什么？哪个效率高呢？我在这里详细测试分析下。

一、联合索引测试

注：Mysql 版本为 5.7.20

创建测试表(表记录数为 63188)：

CREATE TABLE `t_mobilesms_11` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `userId` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户id，创建任务时的userid',
  `mobile` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '手机号码',
  `billMonth` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '账单月',
  `time` varchar(32) DEFAULT NULL COMMENT '收/发短信时间',
  `peerNumber` varchar(64) NOT NULL COMMENT '对方号码',
  `location` varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT '通信地(自己的)',
  `sendType` varchar(16) DEFAULT NULL COMMENT 'SEND-发送; RECEIVE-收取',
  `msgType` varchar(8) DEFAULT NULL COMMENT 'SMS-短信; MSS-彩信',
  `serviceName` varchar(256) DEFAULT NULL COMMENT '业务名称. e.g. 点对点(网内)',
  `fee` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '通信费(单位分)',
  `createTime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `lastModifyTime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '最后修改时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `联合索引` (`userId`,`mobile`,`billMonth`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=71185 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='手机短信详情'

我们为userId, mobile, billMonth三个字段添加上联合索引！

我们选择 explain 查看执行计划来观察索引利用情况：

1.查询条件为 userid

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222'

可以通过key看到，联合索引有效

2.查询条件为 mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972'

可以看到联合索引无效

3.查询条件为 billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE billMonth='2018-04'

联合索引无效

4.查询条件为 userid and mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' AND mobile='13281899972'

联合索引有效

5.查询条件为 mobile and userid

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  mobile='13281899972' AND userid='2222'

在 4 的基础上调换了查询条件的顺序，发现联合索引依旧有效

6.查询条件为 userid or mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' OR mobile='13281899972'

把 and 换成 or，发现联合所索引无效！

7.查询条件为 userid and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE userid='2222' AND billMonth='2018-04'

这两个条件分别位于联合索引位置的第一和第三，测试联合索引依旧有效！

8.查询条件为 mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'

这两个条件分别位于联合索引位置的第二和第三，发现联合索引无效！

9.查询条件为 userid and mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' AND mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'

所有条件一起查询，联合索引有效！（当然，这才是最正统的用法啊！）

二、单列索引测试

创建三个单列索引：

1.查询条件为 userid and mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' AND mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'

我们发现三个单列索引只有 userid 有效（位置为查询条件第一个），其他两个都没有用上。

那么为什么没有用上呢？按照我们的理解，三个字段都加索引了，无论怎么排列组合查询，应该都能利用到这三个索引才对！

其实这里其实涉及到了 mysql 优化器的优化策略！当多条件联合查询时，优化器会评估用哪个条件的索引效率最高！它会选择最佳的索引去使用，也就是说，此处userid 、mobile 、billMonth这三个索引列都能用，只不过优化器判断只需要使用userid这一个索引就能完成本次查询，故最终 explain 展示的 key 为 userid。

当然，如果优化器判断本次查询非要全使用三个索引才能效率最高，那么 explain 的 key 就会是userid 、mobile 、billMonth，都会生效！

2.查询条件为 mobile and billMonth

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE mobile='13281899972' AND billMonth='2018-04'

我们发现此处两个查询条件只有 mobile 生效（位置也为查询条件第一个）

3.查询条件为 userid or mobile

EXPLAIN SELECT * FROM `t_mobilesms_11` WHERE  userid='2222' OR mobile='13281899972'

这次把 and 换成 or，发现两个查询条件都用上索引了！

我们在网上可能常常看到有人说 or 会导致索引失效，其实这并不准确。而且我们首先需要判断用的是哪个数据库哪个版本，什么引擎？

比如我用的是 mysql5.7 版本，innodb 引擎，在这个环境下我们再去讨论索引的具体问题。

关于 or 查询的真相是：

所谓的索引失效指的是：假如 or 连接的俩个查询条件字段中有一个没有索引的话,引擎会放弃索引而产生全表扫描。我们从 or 的基本含义出发应该能理解并认可这种说法，没啥问题。

此刻需要注意type类型为index_merge。

我查资料说 mysql 5.0 版本之前 使用 or只会用到一个索引（即使如上我给 userid 和 mobile 都建立的单列索引），但自从 5.0 版本开始引入了index_merge 索引合并优化！也就是说，我们现在可以利用上多个索引去优化 or 查询了。

index_merge 作用：

1、索引合并是把几个索引的范围扫描合并成一个索引。

2、索引合并的时候，会对索引进行并集，交集或者先交集再并集操作，以便合并成一个索引。

3、这些需要合并的索引只能是一个表的。不能对多表进行索引合并。

index_merge 应用场景：

1.对 OR 语句求并集，如查询SELECT * FROM TB1 WHERE c1="xxx" OR c2=""xxx"时，如果 c1 和 c2 列上分别有索引，可以按照 c1 和 c2 条件进行查询，再将查询结果合并（union）操作，得到最终结果

2.对 AND 语句求交集，如查询SELECT * FROM TB1 WHERE c1="xxx" AND c2=""xxx"时，如果 c1 和 c2 列上分别有索引，可以按照 c1 和 c2 条件进行查询，再将查询结果取交集（intersect）操作，得到最终结果

3.对 AND 和 OR 组合语句求结果

三、结论

通俗理解：

利用索引中的附加列，您可以缩小搜索的范围，但使用一个具有两列的索引 不同于使用两个单独的索引。复合索引的结构与电话簿类似，人名由姓和名构成，电话簿首先按姓氏对进行排序，然后按名字对有相同姓氏的人进行排序。如果您知道姓，电话簿将非常有用；如果您知道姓和名，电话簿则更为有用，但如果您只知道名不姓，电话簿将没有用处。

所以说创建复合索引时，应该仔细考虑列的顺序。对索引中的所有列执行搜索或仅对前几列执行搜索时，复合索引非常有用；仅对后面的任意列执行搜索时，复合索引则没有用处。

重点：

多个单列索引在多条件查询时优化器会选择最优索引策略，可能只用一个索引，也可能将多个索引全用上！ 但多个单列索引底层会建立多个 B+索引树，比较占用空间，也会浪费一定搜索效率，故如果只有多条件联合查询时最好建联合索引！

最左前缀原则：

顾名思义是最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上， 注：如果第一个字段是范围查询需要单独建一个索引注：在创建联合索引时，要根据业务需求，where 子句中使用最频繁的一列放在最左边。这样的话扩展性较好，比如 userid 经常需要作为查询条件，而 mobile 不常常用，则需要把 userid 放在联合索引的第一位置，即最左边

同时存在联合索引和单列索引（字段有重复的），这个时候查询 mysql 会怎么用索引呢？

这个涉及到 mysql 本身的查询优化器策略了，当一个表有多条索引可走时, Mysql 根据查询语句的成本来选择走哪条索引；

有人说 where 查询是按照从左到右的顺序，所以筛选力度大的条件尽量放前面。网上百度过，很多都是这种说法，但是据我研究，mysql 执行优化器会对其进行优化，当不考虑索引时，where 条件顺序对效率没有影响，真正有影响的是是否用到了索引！

联合索引本质：

当创建**(a,b,c)联合索引时，相当于创建了(a)单列索引**，(a,b)联合索引以及**(a,b,c)联合索引** 想要索引生效的话,只能使用 a 和 a,b 和 a,b,c 三种组合；当然，我们上面测试过，a,c 组合也可以，但实际上只用到了 a 的索引，c 并没有用到！注：这个可以结合上边的 通俗理解 来思考！

其他知识点：

1、需要加索引的字段，要在 where 条件中

2、数据量少的字段不需要加索引；因为建索引有一定开销，如果数据量小则没必要建索引（速度反而慢）

3、避免在 where 子句中使用or来连接条件,因为如果俩个字段中有一个没有索引的话,引擎会放弃索引而产生全表扫描

4、联合索引比对每个列分别建索引更有优势，因为索引建立得越多就越占磁盘空间，在更新数据的时候速度会更慢。另外建立多列索引时，顺序也是需要注意的，应该将严格的索引放在前面，这样筛选的力度会更大，效率更高。

最后的说明：

网上关于索引优化等文章太多了，针对各个数据库各个版本各种引擎都可能存在不一样的说法！

我们的 SQL 引擎自带的优化也越来越强大，说不定你的某个 SQL 优化认知，其 SQL 引擎在某次升级中早就自优化了。

所以要么跟进官方文档，要么关注数据库大牛的最新文章，要么在现有数据库环境下自己去亲手测试！

数据库领域的水很深。。大家加油。。共勉 ~

参考资料