面试题：MySQL 索引的最左前缀匹配原则是什么？

MySQL 索引的最左前缀匹配原则（Leftmost Prefix Principle）

核心概念

最左前缀匹配原则 是 MySQL 使用联合索引（复合索引）时的一个重要规则。它要求查询条件必须从联合索引的最左侧列开始连续匹配，否则索引可能失效或部分失效。这一原则由 B+ 树的有序性决定，因为联合索引在底层存储时是按定义顺序排序的。

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为什么需要最左前缀匹配？

1. B+ 树的有序性：
   • 联合索引 (A, B, C) 的底层 B+ 树是按 A 排序 → 同 A 下按 B 排序 → 同 A,B 下按 C 排序。
   • 如果跳过左侧列（如直接查询 B 或 C），B+ 树无法确定搜索路径，导致索引失效。
2. 索引的隐式前缀：
   • 联合索引 (A, B, C) 实际上隐式包含三个前缀索引：(A), (A,B), (A,B,C)。
   • 查询必须匹配这些前缀中的至少一个，才能使用索引。

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生效场景与失效场景

查询条件	是否使用索引	原因
WHERE A = 1	✅	匹配最左列 A，可使用索引 (A)。
WHERE A = 1 AND B = 2	✅	匹配前缀 (A,B)，可使用索引。
WHERE A = 1 AND B = 2 AND C = 3	✅	匹配完整索引 (A,B,C)，完全使用索引。
WHERE B = 2	❌	跳过最左列 A，索引失效。
WHERE A = 1 AND C = 3	⚠️ 部分使用	匹配 A，但中间跳过 B，C 无法使用索引。
WHERE A > 1 AND B = 2	⚠️ 部分使用	A 的范围查询后，B 无法使用索引。
WHERE A = 1 AND B LIKE 'abc%'	✅	B 的前缀匹配仍可使用索引（LIKE 以 = 开头）。
WHERE B = 2 AND C = 3	❌	跳过最左列 A，索引失效。
WHERE YEAR(A) = 2023	❌	对 A 使用函数（如 YEAR()），索引失效。

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范围查询的影响

• 范围查询（>, <, BETWEEN, LIKE） 会中断最左匹配：
  • 例如：WHERE A = 1 AND B > 2 AND C = 3，索引只能使用到 A 和 B，C 无法使用。
  • 如果查询条件中存在范围查询，其右侧列无法参与索引匹配。

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MySQL 的自动优化

• 条件顺序无关：MySQL 会自动优化 WHERE 条件的顺序，只要字段在索引中且满足最左匹配。
  • 例如：WHERE B = 2 AND A = 1 仍可使用索引 (A,B)。
• 函数干扰：若字段参与函数运算（如 YEAR(A)），索引失效。

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最佳实践与设计建议

1. 高频查询字段放最左：
   • 将选择性高（区分度高）的列放在联合索引的最左侧。例如，用户表的 (user_id, status) 索引，user_id 通常选择性更高。
2. 避免跳过中间列：
   • 如果查询条件可能跳过中间列（如 A 和 C），建议重新设计索引（如 (A,C,B)）。
3. 覆盖索引优化：
   • 如果查询字段全部包含在联合索引中，可避免回表（覆盖索引），即使不完全符合最左匹配。
4. 监控执行计划：
   • 使用 EXPLAIN 分析查询是否命中索引，关注 key 和 Extra 字段（如 Using index 表示覆盖索引）。

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示例分析

假设有一个用户表 users，联合索引为 (age, gender, city)：

查询语句	是否使用索引	分析
SELECT * FROM users WHERE age = 30;	✅	匹配最左列 age。
SELECT * FROM users WHERE age = 30 AND city = 'Beijing';	⚠️ 部分使用	匹配 age，但中间跳过 gender，city 无法使用索引。
SELECT * FROM users WHERE gender = 'M';	❌	跳过最左列 age，索引失效。
SELECT age FROM users WHERE age > 25 AND gender = 'F';	✅	age 的范围查询后，gender 无法使用索引，但 age 仍部分生效。
SELECT age, gender FROM users WHERE age = 30 AND gender = 'M';	✅	覆盖索引（查询字段在索引中），无需回表。

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总结

• 最左前缀匹配原则 是联合索引设计的核心，直接影响查询性能。
• 生效条件：查询条件必须从最左列开始连续匹配，范围查询会中断匹配。
• 优化策略：合理设计索引顺序，结合覆盖索引减少回表，监控执行计划验证效果。

通过理解这一原则，可以更高效地设计索引，避免不必要的全表扫描，从而显著提升 MySQL 查询性能。