MySQL Force Index

引言

MySQL 索引是数据库管理过程中的关键步骤，它有助于提高查询性能。索引是一种数据结构，可以通过该结构根据特定列的值快速有效地查找记录。它的工作方式类似于书籍的索引；数据库引擎能够快速找到所需的数据。

通过减少从大型数据集中检索信息所需的时间，索引在查询优化中起着非常重要的作用。没有索引，数据库将不得不搜索表中每一行以进行查询，这会导致响应时间变慢，尤其是在数据积累越来越多的时候。

MySQL 索引的目的是帮助快速检索数据。当查询根据某些标准过滤或排序数据时，索引使数据库引擎能够快速定位相关行。因此，效率得到提高，计算开销减小，查询响应更快。

MySQL 中的索引类型

1. B-Tree 索引

MySQL 最常见的索引类型是 B-tree（平衡树）。它们以平衡树结构存储数据，允许快速访问基于等值查询和范围查询的信息。

2. 全文索引

创建全文索引是为了在列的文本内容中进行搜索，使其能够支持自然语言查询。

用例：非常适合具有大型文本字段的列，用户可能在这些列中进行全文搜索。

3. 空间索引

空间索引针对空间数据类型进行了优化，能够快速执行空间查询，例如基于距离的搜索和几何操作。

用例：对于涉及地理或基于位置数据的应用程序是必需的。

4. 哈希索引

在使用哈希索引的情况下，使用哈希函数将键映射到索引值。它们在等值查询方面具有可比性，但在范围查询方面需要更高效。

用例：对于精确匹配频繁出现的简单搜索场景有效。

5. 复合索引

复合索引包含多个列，可以针对查询中这些列的组合进行优化。

用例：当查询经常在 WHERE 子句中使用多个列或为单个查询提供覆盖索引时很有用。

6. 唯一索引

使用唯一索引，我们确保索引列包含唯一值，从而避免重复记录的单个条目。

用例：通过防止某些列中的重复值来帮助确保数据完整性。

MySQL 如何使用索引进行查询优化

1. 索引扫描

MySQL 可以进行索引扫描，以快速查找满足 WHERE 子句条件的行。这对于在等值比较中使用的索引列尤其如此。

2. 范围扫描

MySQL 使用索引范围扫描来处理涉及范围条件的查询，例如大于、小于和 BETWEEN。这允许数据库引擎有效地遍历索引结构，指出属于该范围内的行。

3. 覆盖索引

如果索引包含查询所需的所有列（覆盖），MySQL 可以仅通过查看该索引来满足查询需求，而无需访问实际表。这减少了 I/O 操作的数量并加快了查询性能。

4. 避免全表扫描

索引允许 MySQL 避免在所有情况下搜索所有行；相反，可以仅直接访问相关行，并且检查的行数大大减少。

MySQL 强制索引的定义和目标

• MySQL 有一个称为“强制索引”的提示，开发人员可以在发出查询时明确指示它应使用哪个索引。虽然 MySQL 的查询优化器通常会就应使用哪个索引做出明智的决定，但在某些情况下，强制使用特定索引可以提高其效用。
• Force Index 的主要目的是管理查询执行计划并确保已使用特定索引。这可能发生在优化器由于过时的统计信息或查询条件过于复杂而做出次优决策的情况下。

何时以及为何在 MySQL 查询中使用强制索引？

1. 过时的统计信息

有时，查询优化器需要有关表中数据分布的最新统计信息。在使用 Force Index 时，开发人员可以识别出比优化器已决定更好的索引，并覆盖其决定。

2. 特定于查询的优化

对于某些查询，条件或数据结构可能需要特定的索引才能更有效。Force Index 允许开发人员根据给定查询的特定特性调整查询执行计划。

3. 测试和故障排除

由于开发人员可以在查询优化或故障排除期间尝试不同的索引策略，以确定它们如何提供“Actuate Index”（此处可能有一个笔误，应为“Force Index”），因此他们有了一种通过使用特定索引来故意测试其影响的方法。

4. 避免全表扫描

当优化器很可能执行全表扫描时，开发人员可以通过 Force Index 强制使用索引，或避免扫描整个表可能带来的性能损失。

MySQL 中强制索引的语法

Force Index 提示在 MySQL 查询中使用，用于指定查询优化器在执行 SELECT 语句时应使用的特定索引。基本语法如下：

SQL

在此语法中，`table_name` 是查询表的名称，`index_name` 是应强制使用的索引，`condition` 代表所有关于如何过滤查询的条件。Force Index 子句保证 MySQL 将使用指定的交叉点进行快速优化，同时执行查询。

演示如何在查询中使用强制索引的示例

1. 基本用法

SQL

在这种情况下，查询将在尝试查找特定订单日期的订单时强制从 `idx_order_date` 索引读取。

2. 多个索引选项

SQL

然后，查询将强制使用 `idx_category` 或 `idx_supplier` 索引，从而优化按类别排序的产品的搜索。

3. 强制主键

SQL

该查询确保在使用主键索引时，能够获取美国客户的客户记录。

使用 MySQL 强制索引的场景

• 优化特定查询

当某些查询由于 MySQL 查询优化器选择低效索引或根本不使用索引而导致性能不佳时，会使用 Force Index 提示。通过指定适当的索引，开发人员可以指导优化器选择合适的索引并减少查询执行时间。

• 规避优化器限制

MySQL 中的查询优化器可能并非总是能为复杂的查询选择最佳索引，特别是那些包含多个 JOIN 和过滤条件的查询。在这种情况下，开发人员可以使用 Force Index 来覆盖优化器的决定，并根据输出查询结构放置索引，从而实现高效的执行计划。

• 测试索引性能

在构建或精简时，尝试各种索引策略以找到最佳解决方案是很常见的。使用 Force Index 允许开发人员测试特定索引如何影响查询性能，而无需永久更改数据库模式。

• 解决索引合并挑战

MySQL 具有索引合并功能，优化器会合并多个索引来满足查询。只有某些索引合并能产生所需的性能。通过利用 Force Index，开发人员不必依赖合并，因为可以指示优化器使用特定索引来提高查询效率。

• 查询优化器错误的临时解决方案

极少数情况下，MySQL 查询优化器可能存在会生成不那么优化的执行计划的错误或缺陷。在这种情况下，Force Index 可以用作临时解决方案，直到在后续 MySQL 版本中解决主要问题。

使用强制索引的优点

• 查询优化控制

如果开发人员希望在查询中使用特定索引，他们可以使用 Force Index 指定所需的索引，从而让他们完全控制查询优化。

• 自定义索引选择

开发人员可以根据他们对数据库内容和查询模式的经验来自定义索引选择；这样可以确保在特定情况下实现高性能。

• 复杂查询的性能提升

对于涉及多个 JOIN 条件的高度复杂查询，可以应用 Force Index 并选择性地使用它，通过影响查询规划器的工作方式来提高执行速度。

• 避免全表扫描

Force Index 可以避免全表扫描，从而能够快速执行大型数据集的查询。

• JOIN 的索引提示

在 JOIN 多个表时，可以使用 Force Index 来指示应使用的索引，而不是让查询规划器选择低效的索引。

• 适应查询更改

当查询模式发生变化时，开发人员可以轻松地调整索引策略，并确保随着应用程序的进一步发展而持续优化。

• 增强的可预测性

使用 Force Index 可以增强查询的可预测性；开发人员可以清晰地控制使用的索引，无论执行如何，都能保证稳定的性能。

• 更好地利用复合索引

对于复合索引，开发人员可以指示查询规划器使用最合适的复合索引以获得更好的性能。

• 针对特定条件的性能调优

对于具有特定索引可以提供帮助的条件的查询，Force Index 是一种微调选项，可以满足该条件的需要。

• 缓解查询规划器错误

使用 Force Index，我们可以纠正查询规划器选择低效索引的潜在错误。

• 提高响应时间

战略性地使用 Force Index 可以提高关键查询的响应时间，并使应用程序更具响应性。

与其他索引技术的比较

1. Force Index 与 Use Index

这是一个细微的差别，因为 Force Index 和 Use Index 都允许开发人员指定查询中要使用的索引。Use Index 向优化器提供提示，表明它可以利用此索引，但这不是强制的。与前一个索引不同，Force Index 要求必须使用指定的索引，因此可能对查询执行计划产生更大的影响。

2. Force Index 与主键

主键是一种索引类型，可确保表中的每一行都是唯一的。另一方面，Force Index 不关心唯一性，而是允许开发人员根据他们对查询模式的了解来选择索引。主键在搜索特定行时，由于其唯一性约束，可以提供更快的访问。

3. Force Index 与 FullText Index

FullText Index 适用于自然语言内容搜索和匹配，因此与基于文本的查询配合良好。另一方面，Force Index 更通用，可用于任何索引。

4. Force Index 与唯一索引

唯一索引对列或列组的唯一性施加约束。Force Index 不强制执行唯一性，但允许控制查询中使用哪个索引。对于唯一性很重要的场景，例如强制约束，唯一索引将是必不可少的，而 Force Index 则可能 all about 查询优化。

5. Force Index 与索引提示

MySQL 允许不同的索引提示，例如 Use Index、Ignore Index 和 Force Index。每个提示的主要目的是帮助优化器做出决定。开发人员应根据其优化目标选择正确的建议。从这个意义上说，如果特定索引在某些查询中始终产生最佳结果，Force Index 将非常有用。

6. Force Index 与复合索引

复合索引包含多个列，这对于过滤或排序这些列的查询很有益。设计人员可以对复合索引应用 Force Index，以便他们能够根据特定查询选择最合适的复合索引。当优化器可能无法为复杂查询提供最佳选择时，这种灵活性非常有用。

7. Force Index 与 B-Tree 索引

MySQL 几乎为所有索引类型（包括 Force Index）使用 B-tree 数据结构。通常，MySQL 开发人员不必显式指定索引类型，因为 MySQL 会这样做。Force Index 的主要目的是影响现有索引的选择，而不是选择它采用何种底层数据结构。

MySQL 使用 Force Index 的最佳实践

• 分析查询性能

在实施 Force Index 之前，您必须准备好使用 MySQL 查询分析器或其他工具分析查询性能。了解当前的查询执行计划，并找出可以通过强制使用特定索引来改进的查询。

• 在特定场景中使用

仅将 Force Index 用于在使用特定索引时持续表现良好的查询。不要对每个查询都强制使用索引；只关注性能收益值得的、最关键的查询。

• 定期审查和调整

定期审查强制索引的有效性，尤其是在模式更改、添加新索引或查询优化之后。根据数据模式随时间的变化和查询需求更新强制索引。

• 考虑查询复杂性

在使用 Force Index 之前，请检查查询的复杂性。具有简单 WHERE 子句的更简单的查询可能会从 MySQL 的自动索引选择优化器中获得更多好处。

• 使用不同索引进行测试

在使用 Force Index 时，尝试各种索引以找到最适合您的索引。使用不同索引分析查询性能将有助于了解哪个索引能为特定工作负载提供更好的结果。

• 监控服务器资源

监控服务器资源利用率；尤其要注意峰值查询活动期间的这一方面。监控 CPU/内存利用率，以确保强制索引不会影响服务器资源使用。

• 了解索引类型

了解各种索引类型，如 B-Tree、FullText 和 Spatial。使用 Force Index 时，根据数据的性质和查询规范选择正确的索引类型。

• 避免过度使用

不要在许多查询中强制使用索引，或不加区分地对每个查询都强制使用。如果过度使用，这可能会导致次优的查询计划，从而限制 MySQL 优化器的适应能力。

• 及时了解 MySQL 更新

监控 MySQL 更新和发布，因为所有与性能改进相关的优化器行为更改可能需要手动强制索引。监控任何可能影响强制索引效率的更改。