阿里面试官：命中索引一定能提高查询速度吗？

命中索引一定能提高查询速度吗？

答案是否定的，在实际项目中有踩过这个坑，在进行性能优化的时候发现接口有个sql没有加索引，explain执行后发现是全表扫描，对查询的字段添加了索引后，性能并没有明显的提升，这是什么原因呢：命中索引并不总是意味着查询速度一定会提高。本文将探讨结合项目优化实例、索引的工作原理、影响查询性能的因素，以及在什么情况下索引可能不会带来预期的性能提升。

1. 索引的基本原理

索引类似于书籍的目录，它帮助数据库快速定位到所需的数据行。通过创建索引，数据库可以避免全表扫描，从而显著提高查询速度。索引的类型有很多，包括B树索引、哈希索引、全文索引等，每种索引都有其适用场景。

2. 索引命中与查询性能

虽然索引可以加速查询，但命中索引并不意味着查询一定会更快。以下是一些可能导致索引命中但查询速度依然缓慢的情况：

2.1 查询复杂性

多表查询：如果查询涉及多个表的连接、复杂的计算或子查询，即使命中索引，数据库仍然需要花费大量时间来处理这些复杂的操作。

示例：

-- 假设有两个表，orders 和 customers
SELECT o.order_id, c.customer_name
FROM orders o
JOIN customers c ON o.customer_id = c.customer_id
WHERE c.country = 'USA' AND o.order_date > '2023-01-01';

在这个例子中，即使在 country 和 order_date 字段上有索引，复杂的连接操作仍然可能导致查询速度较慢。

2.2 数据量与索引选择性

这个就是我在项目中遇到的，加了索引后查询速度没有明显提升，索引的选择性是指索引中唯一值的比例。如果索引的选择性较低（例如，某个字段的值重复率很高），即使命中索引，查询的效率也可能不高。

示例：

-- 假设在 status 字段上有索引，但 status 值大部分为 'active'
SELECT * FROM users WHERE status = 'active';

在这种情况下，虽然命中索引，但由于大多数记录都满足条件，查询仍然可能很慢。

那么如何解决这个问题呢：组合索引：如果低选择性字段与其他高选择性字段组合使用，可能会提高查询性能。例如：

SELECT * FROM users WHERE status = 'active' AND age > 30;

反思：为什么索引选择性越高，索引的价值越高

选择性越高，索引列中的每个值代表的行数就越少。这样，数据库就可以更快地定位符合条件的行。如果选择性越低，每个值代表的行数就越多，这将需要更长的时间来查找符合条件的行。选择性越高，索引中存储的值就越少，索引就会更小，可以更快地加载到内存中，同时节省存储成本

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2.3 更新与维护成本

索引并不是免费的。每当对表进行插入、更新或删除操作时，相关的索引也需要更新。这会导致性能下降，尤其是在频繁修改数据的场景中。

示例：

-- 在一个有多个索引的表上进行大量插入操作
INSERT INTO products (name, price) VALUES ('New Product', 19.99);

在这种情况下，频繁的插入会导致索引维护的开销，可能会影响整体性能。

2.4 过多的索引

虽然索引可以提高查询速度，但过多的索引会导致性能下降。每个索引都需要占用存储空间，并增加维护成本。

示例：

-- 假设在同一个表上创建了多个索引
CREATE INDEX idx_name ON products(name);
CREATE INDEX idx_price ON products(price);
CREATE INDEX idx_category ON products(category);

在这种情况下，虽然查询可能会受益于某些索引，但每次插入或更新时，多个索引的维护会导致性能下降。

3. 何时索引能提高查询速度？

尽管存在上述问题，索引在以下情况下通常能显著提高查询速度：

• 简单查询：对于简单的查询条件，尤其是单表查询，索引的命中通常能带来明显的性能提升。

示例：

-- 在 id 字段上有索引的简单查询
SELECT * FROM products WHERE id = 1;

在这种情况下，命中索引可以快速定位到所需的记录。

• 高选择性字段：在高选择性字段上创建索引，可以有效减少扫描的行数，从而提高查询效率。

示例：

-- 在 email 字段上有索引，且 email 值唯一
SELECT * FROM users WHERE email = 'example@example.com';

在这种情况下，命中索引将显著提高查询速度。

• 适当的索引类型：根据查询的特点选择合适的索引类型（如B树、哈希等），可以进一步优化性能。

4. 结论

总的来说，命中索引并不一定能提高查询速度，这取决于多种因素，包括查询的复杂性、索引的选择性、数据的更新频率等。因此，在进行数据库优化时，开发者应综合考虑这些因素，合理设计索引，以实现最佳的查询性能。

希望这篇文章能够帮助大家更好地理解索引的作用及其在查询性能中的影响。

——转载自程序员苏桑