34 | MySQL调优之索引：索引的失效与优化-Java性能调优实战

当前位置:　首页>> 技术小册>> Java性能调优实战

### 34 | MySQL调优之索引：索引的失效与优化

在MySQL性能调优的广阔领域中，索引的优化是至关重要的一环。正确使用索引可以显著提升数据库查询的效率，减少服务器负载，优化用户体验。然而，索引并非万能钥匙，不恰当的索引策略或索引使用方式反而可能导致性能下降，即所谓的“索引失效”。本章将深入探讨MySQL索引的失效原因、识别方法以及优化策略，帮助读者更好地理解和应用索引优化技术。

#### 一、索引失效的原因

**1. 索引列参与计算或函数**

当索引列被用在计算表达式中，或者作为函数的参数时，MySQL通常无法有效利用索引。例如，查询条件中使用`UPPER(column_name) = 'SOMEVALUE'`而非`column_name = 'somevalue'`（假设`column_name`已建立索引），则索引失效。

**2. 隐式类型转换**

如果索引列是字符串类型，而查询条件中使用了数字类型与之比较，MySQL会尝试进行隐式类型转换，这一过程可能导致索引失效。比如，`column_name = 123`（假设`column_name`是VARCHAR类型且已索引），虽然看似简单，但实际上可能因类型转换而无法利用索引。

**3. LIKE通配符前缀**

使用`LIKE`进行模糊匹配时，如果通配符`%`位于模式的开始位置，如`column_name LIKE '%value'`，MySQL无法利用索引来加速查询，因为索引是基于前缀匹配的。

**4. OR条件**

在包含`OR`条件的查询中，如果所有列都单独有索引，但条件不是以索引列的最左前缀形式出现，或者`OR`连接的条件中某些列没有索引，则索引可能无法被有效利用。

**5. 不使用索引的选择列**

当查询的SELECT列表、ORDER BY或GROUP BY子句中包含的列未包含在索引中时，虽然查询可能执行，但索引可能无法充分发挥作用，尤其是在数据量大的情况下。

**6. 索引列使用不等于（<>）或NOT IN**

这些操作符可能导致MySQL无法利用索引进行范围扫描，特别是当它们单独使用时。

**7. 索引列参与排序（非索引顺序）**

如果查询中的ORDER BY子句指定的排序顺序与索引的顺序不一致，MySQL可能无法直接利用索引进行排序，从而影响性能。

#### 二、识别索引失效的方法

**1. 使用EXPLAIN分析查询计划**

`EXPLAIN`是MySQL提供的一个非常有用的工具，它可以显示MySQL如何执行一个查询，包括是否使用了索引、使用的索引类型、联接类型等关键信息。通过`EXPLAIN`，我们可以直观地看到哪些索引被使用，哪些索引未被使用，以及为什么。

**2. 慢查询日志**

启用MySQL的慢查询日志，可以捕获执行时间超过设定阈值的查询。通过分析这些慢查询，结合`EXPLAIN`，可以识别出导致性能问题的索引失效情况。

**3. 性能监控工具**

利用如Percona Monitoring and Management (PMM)、Zabbix等第三方监控工具，可以实时监控MySQL的性能指标，包括查询响应时间、锁等待时间等，从而间接识别索引失效的问题。

#### 三、索引优化策略

**1. 优化查询条件**

- 避免在索引列上进行计算或函数调用。
- 确保数据类型一致，避免隐式类型转换。
- 使用`LIKE`时，尽量将通配符`%`放在模式的末尾或避免使用。
- 尽量避免在`WHERE`子句中使用`OR`连接多个条件，或者确保所有参与`OR`的列都有索引，并考虑使用UNION ALL替代。

**2. 优化索引结构**

- 根据查询模式合理设计复合索引，确保索引列的顺序能够覆盖大多数查询需求。
- 考虑使用前缀索引减少索引大小，提高索引效率（适用于字符串类型）。
- 适时添加或删除索引，避免过多无用索引影响写操作性能。

**3. 优化查询语句**

- 确保SELECT列表中只包含必要的列，避免不必要的列加载。
- 使用合适的ORDER BY和GROUP BY子句，尽量使它们与索引顺序一致。
- 对于大数据量的表，考虑使用分页查询（LIMIT和OFFSET）来减少单次查询的数据量。

**4. 索引维护**

- 定期检查索引的碎片情况，并进行必要的重建或优化。
- 分析索引的利用率，删除不常用或冗余的索引。

**5. 硬件与配置优化**

- 确保数据库服务器有足够的内存来缓存索引和常用数据。
- 调整MySQL的配置参数，如`innodb_buffer_pool_size`、`sort_buffer_size`等，以适应不同的工作负载。

#### 四、总结

MySQL索引的优化是一个复杂而细致的过程，它要求开发者不仅要理解索引的工作原理，还要熟悉查询优化技术和MySQL的内部机制。通过识别索引失效的原因，采用合适的优化策略，可以显著提升数据库的性能和响应速度。然而，值得注意的是，索引并非解决所有性能问题的万能药，过度依赖索引或滥用索引同样可能导致性能下降。因此，在实际应用中，需要根据具体情况权衡利弊，制定科学合理的索引策略。

该分类下的相关小册推荐：

SpringBoot合辑-初级篇

Java语言基础8-Java多线程

Java并发编程实战

Java语言基础13-类的加载和反射

Java语言基础9-常用API和常见算法

SpringBoot合辑-高级篇

Java语言基础5-面向对象初级

Java语言基础4-数组详解

Java语言基础16-JDK8 新特性

深入拆解 Java 虚拟机

Mybatis合辑5-注解、扩展、SQL构建

Java语言基础3-流程控制