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詳細解析MySQL 8.x中新增了三種索引方式（總結分享）

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2021-12-30 18:39:222477瀏覽

這篇文章為大家帶來了MySQL 8.x版本中新增的三大索引的相關知識。 MySQL 8.x中新增了三種索引方式隱藏索引、降序索引和函數索引，希望對大家有幫助。

詳細解析MySQL 8.x中新增了三種索引方式（總結分享）

一、隱藏索引

1.隱藏索引概述

  • MySQL 8.0開始支援隱藏索引（invisible index），不可見索引。
  • 隱藏索引不會被最佳化器使用，但仍需要進行維護。
  • 應用程式場景：軟刪除、灰階發布。

在先前MySQL的版本中，只能透過明確的方式刪除索引，如果刪除後發現索引刪錯了，又只能透過建立索引的方式將刪除的索引加回來，如果資料庫中的資料量非常大，或表格比較大，這種操作的成本非常高。

在MySQL 8.0中，只需要將這個索引先設定為隱藏索引，讓查詢最佳化器不再使用這個索引，但是，此時這個索引還是需要MySQL背景維護，當確認將這個索引設定為隱藏索引系統不會受到影響時，再將索引徹底刪除。這就是軟刪除功能。

灰階發布，是說創建索引時，首先將索引設定為隱藏索引，透過修改查詢優化器的開關，使隱藏索引對查詢最佳化器可見，透過explain對索引進行測試，確認這個索引有效，某些查詢可以使用到這個索引，就可以將其設定為可見索引，完成灰階發布的效果。

2.隱藏索引操作

（1）登入MySQL，建立testdb資料庫，並在資料庫中建立一張測試表t1

mysql> create database if not exists testdb;
Query OK, 1 row affected (0.58 sec)
mysql> use testdb;
Database changed
mysql> create table if not exists t1(i int, j int);
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

（2）在欄位i上建立索引，如下所示。 

mysql> create index i_idx on t1(i);
Query OK, 0 rows affected (0.34 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

（3）在欄位j上建立隱藏索引，在建立隱藏索引時，只需要在建立索引的語句後面加上invisible關鍵字，如下所示

mysql> create index j_idx on t1(j) invisible;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

（4）查看t1表中的索引情況，如下所示

mysql> show index from t1 \G
*************************** 1. row ***************************
        Table: t1
   Non_unique: 1
     Key_name: i_idx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: i
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: NULL
*************************** 2. row ***************************
        Table: t1
   Non_unique: 1
     Key_name: j_idx
 Seq_in_index: 1
  Column_name: j
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: NO
   Expression: NULL
2 rows in set (0.02 sec)

可以看到t1表中有兩個索引，一個是i_idx，一個是j_idx，i_idx的Visible屬性為YES，表示這個索引可見； j_idx的Visibles屬性為NO,表示這個索引不可見。

（5）查看查詢最佳化器對這兩個索引的使用情況。
首先，使用字段i進行查詢，如下所示。 

mysql> explain select * from t1 where i = 1 \G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t1
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: i_idx
          key: i_idx
      key_len: 5
          ref: const
         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: NULL
1 row in set, 1 warning (0.02 sec)
可以看到，查询优化器会使用i字段的索引进行优化。
接下来，使用字段j进行查询，如下所示。
mysql> explain select * from t1 where j = 1 \G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t1
   partitions: NULL
         type: ALL
possible_keys: NULL
          key: NULL
      key_len: NULL
          ref: NULL
         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: Using where
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，查詢最佳化器並沒有使用j欄位上的隱藏索引，會使用全表掃描的方式查詢資料。

（6）讓隱藏索引對優化器可見
在MySQL 8.x 中提供了一種新的測試方式，可以透過優化器的一個開關來開啟某個設置，使隱藏索引對查詢最佳化器可見。
檢視查詢最佳化器的開關，如下所示。 

mysql> select @@optimizer_switch \G 
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch: index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_cost_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on,use_invisible_indexes=off,skip_scan=on,hash_join=on
1 row in set (0.00 sec)

這裡，可以看到如下一個屬性值：

use_invisible_indexes=off

表示最佳化器是否使用不可見索引，預設為off不使用。
接下來，在MySQL的會話層級讓查詢最佳化器使用不可見索引，如下所示。 

mysql> set session optimizer_switch="use_invisible_indexes=on";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

接下來，再查看查詢優化器的開關設置，如下所示

mysql> select @@optimizer_switch \G
*************************** 1. row ***************************
@@optimizer_switch: index_merge=on,index_merge_union=on,index_merge_sort_union=on,index_merge_intersection=on,engine_condition_pushdown=on,index_condition_pushdown=on,mrr=on,mrr_cost_based=on,block_nested_loop=on,batched_key_access=off,materialization=on,semijoin=on,loosescan=on,firstmatch=on,duplicateweedout=on,subquery_materialization_cost_based=on,use_index_extensions=on,condition_fanout_filter=on,derived_merge=on,use_invisible_indexes=on,skip_scan=on,hash_join=on
1 row in set (0.00 sec)

此時，可以看到use_invisible_indexes=on，說明隱藏索引對查詢優化器可見了。

再次分析使用t1表的j字段查詢數據，如下所示。 

mysql> explain select * from t1 where j = 1 \G
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t1
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: j_idx
          key: j_idx
      key_len: 5
          ref: const
         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: NULL
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，此時查詢最佳化器使用j欄位上的隱藏索引來最佳化查詢了。

（7）設定索引的可見與不可見
將欄位j上的隱藏索引設為可見，如下所示。 

mysql> alter table t1 alter index j_idx visible;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

將欄位j上的索引設為不可見，如下所示。 

mysql> alter table t1 alter index j_idx invisible;
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

（8）MySQL中主鍵不能設定為不可見索引
值得注意的是：在MySQL中，主鍵是不可以設定為不可見的。
在testdb資料庫中建立一張測試表t2，如下所示。 

mysql> create table t2(i int not null);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

接下來，在t2表中建立一個不可見主鍵，如下所示

mysql> alter table t2 add primary key pk_t2(i) invisible; 
ERROR 3522 (HY000): A primary key index cannot be invisible

可以看到，此時SQL語句報錯，主鍵不能被設定為不可見索引。

二、降序索引

1.降序索引概述

  • MySQL 8.0開始真正支援降序索引（descending index）。
  • 只有InnoDB儲存引擎支援降序索引，只支援BTREE降序索引。
  • MySQL 8.0不再對GROUP BY操作進行隱式排序

2.降序索引操作

（1）MySQL 5.7中支援的語法
首先，在MySQL 5.7中建立測試資料庫testdb，在資料庫testdb中建立測試表t2,如下所示。 

mysql> create database if not exists testdb;
Query OK, 0 rows affected (0.71 sec)
mysql> use testdb;
Database changed
mysql> create table if not exists t2(c1 int, c2 int, index idx1(c1 asc, c2 desc));
Query OK, 0 rows affected (0.71 sec)

其中，在t2表中建立了名為idx1的索引，索引中c1欄位升序排序，c2欄位降序排序。

接下來，查看t2表的創建信息，如下所示

mysql> show create table t2 \G*************************** 1. row ***************************
       Table: t2Create Table: CREATE TABLE `t2` (
  `c1` int(11) DEFAULT NULL,
  `c2` int(11) DEFAULT NULL,
  KEY `idx1` (`c1`,`c2`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb41 row in set (0.16 sec)

可以看到，MySQL 5.7版本在創建表的信息中，沒有字段c1和c2的排序信息，默認都是升序。

（2）MySQL 8.0中支援的語法
在MySQL 8.x中同樣建立t2表，如下所示

mysql> create table if not exists t2(c1 int, c2 int, index idx1(c1 asc, c2 desc));
Query OK, 0 rows affected, 1 warning (0.00 sec)

接下來，查看t2表的建立訊息，如下所示

mysql> show create table t2 \G*************************** 1. row ***************************
       Table: t2Create Table: CREATE TABLE `t2` (
  `c1` int(11) DEFAULT NULL,
  `c2` int(11) DEFAULT NULL,
  KEY `idx1` (`c1`,`c2` DESC)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci1 row in set (0.00 sec)

可以看到，在MySQL 8.x中，建立的索引中存在欄位的排序資訊。

（3）MySQL 5.7中查詢最佳化器對索引的使用情況
首先，在表t2中插入一些數據，如下所示。 

mysql> insert into t2(c1, c2) values(1, 100), (2, 200), (3, 150), (4, 50);
Query OK, 4 rows affected (0.19 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

接下来，查询t2表中的数据，如下所示。

mysql> select * from t2;
+------+------+
| c1   | c2   |
+------+------+
|    1 |  100 |
|    2 |  200 |
|    3 |  150 |
|    4 |   50 |
+------+------+
4 rows in set (0.00 sec)

可以看到，t2表中的数据插入成功。

接下来，查看查询优化器对索引的使用情况，这里，查询语句按照c1字段升序，按照c2字段降序，如下所示。

mysql> explain select * from t2 order by c1, c2 desc \G*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t2
   partitions: NULL
         type: indexpossible_keys: NULL
          key: idx1
      key_len: 10
          ref: NULL
         rows: 4
     filtered: 100.00
        Extra: Using index; Using filesort1 row in set, 1 warning (0.12 sec)

可以看到，在MySQL 5.7中，按照c2字段进行降序排序，并没有使用索引。

（4）MySQL 8.x中查询优化器对降序索引的使用情况。
查看查询优化器对降序索引的使用情况。
首先，在表t2中插入一些数据，如下所示。

mysql> insert into t2(c1, c2) values(1, 100), (2, 200), (3, 150), (4, 50);
Query OK, 4 rows affected (0.00 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

接下来，查询t2表中的数据，如下所示。

mysql> select * from t2;
+------+------+
| c1   | c2   |
+------+------+
|    1 |  100 |
|    2 |  200 |
|    3 |  150 |
|    4 |   50 |
+------+------+
4 rows in set (0.00 sec)

可以看到，t2表中的数据插入成功。

在MySQL中如果创建的是升序索引，则指定查询的时候，只能按照升序索引的方式指定查询，这样才能使用升序索引。

接下来，查看查询优化器对索引的使用情况，这里，查询语句按照c1字段升序，按照c2字段降序，如下所示。

mysql> explain select * from t2 order by c1, c2 desc \G*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t2
   partitions: NULL
         type: indexpossible_keys: NULL
          key: idx1
      key_len: 10
          ref: NULL
         rows: 4
     filtered: 100.00
        Extra: Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，在MySQL 8.x中，按照c2字段进行降序排序，使用了索引。

使用c1字段降序，c2字段升序排序，如下所示。

mysql> explain select * from t2 order by c1 desc, c2 \G*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t2
   partitions: NULL
         type: indexpossible_keys: NULL
          key: idx1
      key_len: 10
          ref: NULL
         rows: 4
     filtered: 100.00
        Extra: Backward index scan; Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，在MySQL 8.x中仍然可以使用索引，并使用了索引的反向扫描。

（5）MySQL 8.x中不再对GROUP BY进行隐式排序

在MySQL 5.7中执行如下命令，按照c2字段进行分组，查询每组中数据的记录条数。

mysql> select count(*), c2 from t2 group by c2;
+----------+------+
| count(*) | c2   |
+----------+------+
|        1 |   50 |
|        1 |  100 |
|        1 |  150 |
|        1 |  200 |
+----------+------+
4 rows in set (0.18 sec)

可以看到，在MySQL 5.7中，在c2字段上进行了排序操作。

在MySQL 8.x中执行如下命令，按照c2字段进行分组，查询每组中数据的记录条数。

mysql> select count(*), c2 from t2 group by c2;
+----------+------+
| count(*) | c2   |
+----------+------+
|        1 |  100 |
|        1 |  200 |
|        1 |  150 |
|        1 |   50 |
+----------+------+
4 rows in set (0.00 sec)

可以看到，在MySQL 8.x中，在c2字段上并没有进行排序操作。

在MySQL 8.x中如果需要对c2字段进行排序，则需要使用order by语句明确指定排序规则，如下所示。

mysql> select count(*), c2 from t2 group by c2 order by c2;
+----------+------+
| count(*) | c2   |
+----------+------+
|        1 |   50 |
|        1 |  100 |
|        1 |  150 |
|        1 |  200 |
+----------+------+
4 rows in set (0.00 sec)

三、函数索引

1.函数索引概述

  • MySQL 8.0.13开始支持在索引中使用函数（表达式）的值。
  • 支持降序索引，支持JSON数据的索引
  • 函数索引基于虚拟列功能实现

2.函数索引操作

（1）创建测试表t3
在testdb数据库中创建一张测试表t3，如下所示。

mysql> create table if not exists t3(c1 varchar(10), c2 varchar(10));
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

（2）创建普通索引
在c1字段上创建普通索引

mysql> create index idx1 on t3(c1);
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

（3）创建函数索引
在c2字段上创建一个将字段值转化为大写的函数索引，如下所示。

mysql> create index func_index on t3 ((UPPER(c2)));
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

（4）查看t3表上的索引信息，如下所示。

mysql> show index from t3 \G*************************** 1. row ***************************
        Table: t3
   Non_unique: 1
     Key_name: idx1
 Seq_in_index: 1
  Column_name: c1
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: NULL*************************** 2. row ***************************
        Table: t3
   Non_unique: 1
     Key_name: func_index
 Seq_in_index: 1
  Column_name: NULL
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: upper(`c2`)2 rows in set (0.01 sec)

（5）查看查询优化器对两个索引的使用情况
首先，查看c1字段的大写值是否等于某个特定的值，如下所示。

mysql> explain select * from t3 where upper(c1) = 'ABC' \G*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t3
   partitions: NULL
         type: ALLpossible_keys: NULL
          key: NULL
      key_len: NULL
          ref: NULL
         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: Using where1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，没有使用索引，进行了全表扫描操作。

接下来，查看c2字段的大写值是否等于某个特定的值，如下所示。

mysql> explain select * from t3 where upper(c2) = 'ABC' \G 
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t3
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: func_index          key: func_index
      key_len: 43
          ref: const         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: NULL1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

可以看到，使用了函数索引。

（6）函数索引对JSON数据的索引
首先，创建测试表emp，并对JSON数据进行索引，如下所示。

mysql> create table if not exists emp(data json, index((CAST(data->>'$.name' as char(30)))));
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)

上述SQL语句的解释如下：

  • JSON数据长度不固定，如果直接对JSON数据进行索引，可能会超出索引长度，通常，会只截取JSON数据的一部分进行索引。
  • CAST()类型转换函数，把数据转化为char(30)类型。使用方式为CAST(数据 as 数据类型)。
  • data ->> '$.name’表示JSON的运算符

简单的理解为，就是取name节点的值，将其转化为char(30)类型。

接下来，查看emp表中的索引情况，如下所示。

mysql> show index from emp \G
*************************** 1. row ***************************
        Table: emp
   Non_unique: 1
     Key_name: functional_index
 Seq_in_index: 1
  Column_name: NULL
    Collation: A
  Cardinality: 0
     Sub_part: NULL
       Packed: NULL
         Null: YES
   Index_type: BTREE
      Comment: 
Index_comment: 
      Visible: YES
   Expression: cast(json_unquote(json_extract(`data`,_utf8mb4\'$.name\')) as char(30) charset utf8mb4)
1 row in set (0.00 sec)

（7）函数索引基于虚拟列实现
首先，查看t3表的信息，如下所示。

mysql> desc t3;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| c1    | varchar(10) | YES  | MUL | NULL    |       |
| c2    | varchar(10) | YES  |     | NULL    |       |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

在c1上建立了普通索引，在c2上建立了函数索引。

接下来，在t3表中添加一列c3，模拟c2上的函数索引，如下所示。

mysql> alter table t3 add column c3 varchar(10) generated always as (upper(c1));
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

c3列是一个计算列，c3字段的值总是使用c1字段转化为大写的结果。

接下来，向t3表中插入一条数据，其中，c3列是一个计算列，c3字段的值总是使用c1字段转化为大写的结果，在插入数据的时候，不需要为c3列插入数据，如下所示。

mysql> insert into t3(c1, c2) values ('abc', 'def');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

查询t3表中的数据，如下所示。

mysql> select * from t3;
+------+------+------+
| c1   | c2   | c3   |
+------+------+------+
| abc  | def  | ABC  |
+------+------+------+
1 row in set (0.00 sec)

可以看到，并不需要向c3列中插入数据，c3列的数据为c1字段的大写结果数据。

如果想模拟函数索引的效果，则可以使用如下方式。
首先，在c3列上添加索引，如下所示。

mysql> create index idx3 on t3(c3);
Query OK, 0 rows affected (0.11 sec)
Records: 0  Duplicates: 0  Warnings: 0

接下来，再次查看c1字段的大写值是否等于某个特定的值，如下所示。

mysql> explain select * from t3 where upper(c1) = 'ABC' \G*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: t3
   partitions: NULL
         type: ref
possible_keys: idx3          key: idx3
      key_len: 43
          ref: const         rows: 1
     filtered: 100.00
        Extra: NULL1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

此时，就使用了idx3索引。

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