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MySQL中的全表扫描和索引树扫描

Garrett_Wale 2023-03-28 原文

引言

在学习mysql时，我们经常会使用explain来查看sql查询的索引等优化手段的使用情况。在使用explain时，我们可以观察到，explain的输出有一个很关键的列，它就是type属性，type表示的是扫描方式，代表 MySQL 使用了哪种索引类型，不同的索引类型的查询效率是不一样的。

在type这一列，有如下一些可能的选项：

  • system：系统表，少量数据，往往不需要进行磁盘IO
  • const：常量连接
  • eq_ref：主键索引(primary key)或者非空唯一索引(unique not null)等值扫描
  • ref：非主键非唯一索引等值扫描
  • range：范围扫描
  • index：索引树扫描
  • ALL：全表扫描(full table scan)

在上面列出的7种选项中，前面五种我就不详细讲了，可以参考Mysql Explain之type详解这篇文章。我当时对于前五种属性是比较容易就理解了的，但是对于后面两种即索引树扫描和全表扫描我还是存在一些疑问。

索引树扫描我们是比较熟悉的，它就是会遍历聚簇索引树，底层是一颗B+树，叶子节点存储了所有的实际行数据。其实，全表扫描也是扫描的聚簇索引树，因为聚簇索引树的叶子节点中存储的就是实际数据，只要扫描遍历聚簇索引树就可以得到全表的数据了。

那索引树扫描和全表扫描究竟有什么区别呢？

以下将以一个实例来详细分析这两种扫描方式的区别。

实例

我们建立一张t_article表：

create table t_article(
    t_article_id int primary key auto_increment,
    t_title varchar(40),
);

在我们创建的t_article表中，只有两个字段，一个是主键t_article_id，另一个是普通字段t_title。

我们知道，InnoDB会将聚簇索引默认建立在主键上，而聚簇索引树中的叶子节点就存储了整张表的行数据。

接着，我们分别设计两个sql查询case：

  1. 走主键索引
    explain SELECT t_article_id FROM t_article;
  2. 走全表扫描：
    explain SELECT t_title FROM t_article;

以上两个查询都没有where查询，按理来说底层的sql执行情况应该是差不多的。

结果分析

我们可以来看看上面两种查询的结果，在查询时使用explain语句输出sql执行的详细信息。

  1. 走索引扫描
id select_type table partitions type possible_keys key key_len ref rows filtered Extra
1 SIMPLE t_article index PRIMARY 4 2 100 Using index
  1. 走全表扫描
id select_type table partitions type possible_keys key key_len ref rows filtered Extra
1 SIMPLE t_article ALL 2 100

从以上两个查询结果中我们可以发现，走主键索引的查询和走全表的查询是不一样的。我们前面也提到了，InnoDB的索引是使用B+树来实现的，而主键索引中存储了整张表的数据，那全表扫描时其实也是扫描的主键索引。那为什么这两种查询会不一样呢？按理来说都是查询的主键索引，它们应该是一样的。

其实，它们两者是有一些细节区别的。

比如，第一个查询，它的优化手段是使用索引树扫描，也就是type中显示的index属性，而且它还使用了覆盖索引，即Extra列中的Using index属性。之所以第一个查询能够使用这两种优化手段，其实是因为select查询的结果列只包含主键，而主键的值是可以直接在遍历聚簇索引树时确定，也不需要回表查询了。

对于第二个查询，它也没有使用where进行过滤，而且它的select结果列包含的是普通列，并不是主键或者其他索引列，所以它会走全表扫描。而全表扫描其实底层也是扫描的聚簇索引树，也就是底层的B+树。这种全表扫描与索引树扫描有一个明显区别，那就是，全表扫描不仅仅需要扫描索引列，还需要扫描每个索引列中指向的实际数据，这里包含了所有的非索引列数据。

前面的分析可能还是有点生硬和难以理解，具体地，我们通过下面一张图来更直观地看一下：


图片源自:从数据页的角度看 B+ 树

从上面的图我们可以看到，对于索引扫描来讲，它只需要读取叶子节点的所有key，也就是索引的键，而不需要读取具体的data行数据；而对于全表扫描来说，它无法仅仅通过读取索引列获得需要的数据，还需要读取具体的data数据才能获取select中指定的非索引列的具体值。所以，全表扫描的效率相比于索引树扫描相对较低一点，但是差距不是很大。

参考

【mysql】全表扫描过程 & 聚簇索引 区别和联系
从数据页的角度看 B+ 树

MySQL扫描thtdcode

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