复合索引（Composite Index），也称为多列索引，是在数据库表的多列上创建的索引。它可以提高涉及多个列的查询性能，通过组合多个列的值来索引数据。复合索引特别适用于需要同时过滤多列的查询。
复合索引的优点
- 提高多列查询的性能：复合索引能够优化涉及多个列的查询。
- 支持多种查询模式：可以支持前缀列的多种组合查询。
- 减少索引的数量：相比于为每一列创建单独的索引，复合索引可以减少索引的数量和维护开销。
1. 示例表结构
假设有一个名为 employees 的表，用于存储员工信息：
CREATE TABLE employees (
emp_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
emp_name VARCHAR(100),
department_id INT,
salary DECIMAL(10, 2),
hire_date DATE
);
2. 创建复合索引
假设我们经常需要按 department_id 和 salary 查询员工数据：
SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2 AND salary > 50000;
可以为 department_id 和 salary 列创建复合索引：
CREATE INDEX idx_dept_salary ON employees(department_id, salary);
3. 使用 EXPLAIN 验证复合索引
使用 EXPLAIN 分析查询的执行计划，验证是否使用了复合索引：
EXPLAIN SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2 AND salary > 50000;
假设 EXPLAIN 的输出如下：
+----+-------------+----------+------------+-------+----------------+-------------+---------+------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+----------+------------+-------+----------------+-------------+---------+------+------+----------+-------------+
| 1 | SIMPLE | employees| NULL | ref | idx_dept_salary| idx_dept_salary| 8 | const| 100 | 100.00 | Using where |
+----+-------------+----------+------------+-------+----------------+-------------+---------+------+------+----------+-------------+
在 key 列中显示 idx_dept_salary 表示查询使用了复合索引。
4. 复合索引的使用规则
复合索引的顺序非常重要，因为查询优化器会根据索引列的顺序来利用索引。我们需要理解以下几种情况：
示例查询1：完全匹配索引的前缀
查询使用索引的前缀列：
SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2;
这查询只使用了复合索引的第一个列 department_id，仍然可以利用复合索引。
示例查询2：匹配索引的所有列
查询使用了所有的索引列：
SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2 AND salary > 50000;
这种查询可以完全利用复合索引。
示例查询3：不匹配索引的前缀
查询不使用索引的前缀列：
SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE salary > 50000;
这种查询无法利用复合索引，因为 department_id 是索引的前缀，但查询中并未使用。
5. 复合索引的局限性
尽管复合索引可以显著提高查询性能，但它们也有一些局限性：
- 索引顺序重要：复合索引的列顺序会影响查询的性能，选择不当可能无法充分利用索引。
- 增加写操作的开销：插入、更新、删除操作需要维护更多的索引，增加了写操作的开销。
- 占用更多存储空间：复合索引会占用更多的磁盘空间。
6. 复合索引的最佳实践
- 合理选择列顺序：将选择性高的列放在复合索引的前面，以最大化查询性能。
- 考虑查询模式：根据常见的查询模式设计复合索引，以确保查询能够利用索引。
- 监控和优化：使用
EXPLAIN分析查询性能，确保查询优化器选择适当的索引。
7. 复合索引的高级示例
假设我们有一个更复杂的查询需求，涉及多个列的组合：
SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2 AND salary > 50000 AND hire_date > '2023-01-01';
可以为 department_id、salary 和 hire_date 列创建复合索引：
CREATE INDEX idx_dept_salary_date ON employees(department_id, salary, hire_date);
使用 EXPLAIN 分析这个查询的执行计划：
EXPLAIN SELECT emp_name, salary FROM employees WHERE department_id = 2 AND salary > 50000 AND hire_date > '2023-01-01';
假设 EXPLAIN 的输出如下：
+----+-------------+----------+------------+-------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+----------+------------+-------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------------+
| 1 | SIMPLE | employees| NULL | ref | idx_dept_salary_date | idx_dept_salary_date | 12 | const | 100 | 100.00 | Using where |
+----+-------------+----------+------------+-------+-------------------+-------------------+---------+-------+------+----------+-------------+
在 key 列中显示 idx_dept_salary_date 表示查询使用了复合索引，优化了查询性能。
小结
复合索引是数据库优化中非常强大的工具，特别适用于多列查询和复杂查询模式。通过合理设计和使用复合索引，可以显著提高查询性能，减少I/O操作，提升数据库系统的整体效率。然而，复合索引的设计需要仔细考虑列的顺序和查询模式，以确保索引能够充分发挥作用。在实际应用中，通过定期监控和优化，可以最大化复合索引的优势，确保数据库的高效运行。
