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MySQL8新特性之降序索引底層實現詳解

什么是降序索引

大家可能對索引比較熟悉，而對降序索引比較陌生，事實上降序索引是索引的子集。

我們通常使用下面的語句來創建一個索引：

create index idx_t1_bcd on t1(b,c,d);

上面sql的意思是在t1表中，針對b,c,d三個字段創建一個聯合索引。

但是大家不知道的是，上面這個sql實際上和下面的這個sql是等價的：

create index idx_t1_bcd on t1(b asc,c asc,d asc);

asc表示的是升序，使用這種語法創建出來的索引叫做升序索引。也就是我們平時在創建索引的時候，創建的都是升序索引。

可能你會想到，在創建的索引的時候，可以針對字段設置asc，那是不是也可以設置desc呢？

當然是可以的，比如下面三個語句：

create index idx_t1_bcd on t1(b desc,c desc,d desc);
create index idx_t1_bcd on t1(b asc,c desc,d desc);
create index idx_t1_bcd on t1(b asc,c asc,d desc);

這種語法在mysql中也是支持的，使用這種語法創建出來的索引就叫降序索引，關鍵問題是：在Mysql8.0之前僅僅只是語法層面的支持，底層并沒有真正支持。

我們分別使用Mysql7、Mysql8兩個版本來舉例子說明一下：

在Mysql7、Mysql8中分別創建一個表，有a,b,c,d,e五個字段：

create table t1 (
a int primary key,
b int,
c int,
d int,
e varchar(20)
) engine=InnoDB;

然后分別創建一個降序索引：

create index idx_t1_bcd on t1(b desc,c desc,d desc);

創建成功后，我們使用以下sql查看一下索引信息：

show index from t1;

Mysql7中你將得到結果：

Mysql8中你將得到結果：

我們只關心Key_name為idx_t1_bcd的三行記錄，細心的你應該可以發現，這兩個結果中的Collation字段的結果是不一樣的：

在Mysql7中，Collation字段的結果為A,A,A，表示b,c,d三個字段的排序方式是asc
在Mysql8中，Collation字段的結果為D,D,D，表示b,c,d三個字段的排序方式是desc

但是我們在創建索引的時候，明明在語法層面已經指定了b,c,d三個字段的排序方式是desc，這就可以看出來在Mysql7中降序索引只是語法層面的支持，底層并沒有真正支持，并且固定是升序索引。而在Mysql8中則真正從底層支持了降序索引。

到此為止，大家應該對升序索引和降序索引有了一個大概的了解，但并沒有真正理解，因為大家并不知道升序索引與降序索引底層到底是如何實現的。

升序索引底層實現

我們知道，索引是用來提高查詢速度的，但是為什么索引能提高查詢速度呢？

給定你一個數列，比如[1,3,7,9,2,5,4,6,8]，這是一個無序的數列或數組，現在如果想提高這個數列的查詢速度，你首先會做什么？我相信大部分人都能夠想到先排序，先把這個無序的數列，按從小到大的順序進行排序，比如得到[1,2,3,4,5,6,7,8,9]，有了這個有序的數列之后，我們就可以利用比如二分法等等算法來提高這個數列的查詢速度了。

我舉這個例子想告訴大家的是：想提高數據集合的查詢速度，首先你可以對這些數據進行排序。

所以，對Mysql表中的存儲的數據也是一樣的，我們如果想提高這個表的查詢速度，我們可以先對這個表里的數據進行排序，那么表里的某一行數據包括了很多字段，我們現在想對這些數據行進行排序，我們應該根據哪些字段來確定這個順序呢？這就是索引，在創建索引的時候你所指定的列就是用來對表里的數據行進行排序的。

比如我們仍然利用上面所創建的t1表，向t1表里插入8條數據：

insert into t1 values(4,3,1,1,'d');
insert into t1 values(1,1,1,1,'a');
insert into t1 values(8,8,8,8,'h');
insert into t1 values(2,2,2,2,'b');
insert into t1 values(5,2,3,5,'e');
insert into t1 values(3,3,2,2,'c');
insert into t1 values(7,4,5,5,'g');
insert into t1 values(6,6,4,4,'f');

那么這些數據肯定是存儲在文件中的，所以文件中保存這些數據的格式大概如下，順序與插入順序保持一致：

4311d
1111a
8888h
2222b
5235e
3322c
7455g
6644f

注意，t1是Innodb的存儲引擎，而且a字段是主鍵，所以Innodb存儲引擎在處理這些插入的數據時，會按主鍵進行排序，也就是上面我說的文件中保存這些數據的格式是不準確的，因為不想篇幅太長，所以不去深究，感興趣的同學可以關注一波公眾號：1點25，我會專門寫一篇文章來講解Innodb中索引的具體實現，包括B+樹到底是如何生成的。

而如果我們基于上面的這種存儲方式，來查找數據，比如查找a=3的這行記錄，查找需要從第一行記錄開始查找，那么要查找6次，而如果我們將上面的數據按照a字段的大小來進行排序：

1111a
2222b
3322c
4311d
5235e
6644f
7455g
8888h

排好序之后，如果我們還是查找a=3的這行記錄，我們只需要查3次了。而且這樣還有一個好處就是，如果我們現在需要查找a=3.5這行數據，如果我們基于未排序之前的存儲方式，我們需要查詢所有8行數據最終確定a=3.5這行數據不存在，而如果我們利用排好序之后的存儲方式，我們就只需要查4次就好了，因為當你查到4311d這行記錄時，你會發現4>3.5了，已經可以確定a=3.5的這行記錄不存在了。

而如果我們現在對t1創建一個索引，就像上面創建索引一樣，如果我們寫的是下面的sql:

create index idx_t1_bcd on t1(b,c,d);

這個sql表示要對t1創建一個索引，索引字段是b,c,d，并且是升序的，所以實際上就是對原本的數據按照b,c,d三個字段進行排序，那么排序之后類似：

1111a
2222b
5235e
4311d
3322c
7455g
6644f
8888h

可以好好看下，上面的記錄是按照b,c,d三個字段來對數據行就行排序的，比如1111a中的b,c,d三個字段的值是111，而2222b中的b,c,d三個字段的值是222, 111是小于222的，所以對應的行排在前面。

那么數據如果這樣排序有什么好處呢？其實和剛剛按a字段排序之后的好處是類似的，比如你現在想來查找b=4 and c=4 and d=4的數據也是能查詢更快的，實際上這就是索引的原理： 我們對某個表創建一個索引，就是對這個表中的數據進行排序，而排好序之后的數據是能夠提高查詢速度。

還有一點需要注意的是，排序有很多中方式，或者所可以利用一些數據結構，比如二叉樹、紅黑樹、B+樹，這些數據結構實際上就是對數據進行排序，只是排序的形式各不相同而已，每種數據結構有它各自的特點，而大家應該都知道，Mysql中用得最多的就是B+樹了。

相信，看到這里，大家應該對索引重新有了認識，只不過我們上面舉的幾個例子都是升序排序，而且排好序之后的數據不僅可以提高查詢速度，而且對于order by也是管用的，比如我們如果現在想對t1進行order by b asc,c asc,d asc；對于這個排序，如果已經在t1表建立了b,c,d的升序索引，那么就代表對t1表中的數據已經提前按照b,c,d排好序了，所以對于order by語句可以直接使用已經排好序的數據了，不用利用filesort再次進行排序了。

而且如果我們的order by是order by b desc, c desc, d desc，同樣可以利用b,c,d的升序索引，因為如果是order by b asc,c asc,d asc就從上往下遍歷即可，如果是order by b desc, c desc, d desc就從下往上遍歷即可。

那么，如果是order by b asc, c desc, d desc呢？這個order by是不是就沒有辦法利用b,c,d的升序索引了。

這個時候就需要降序索引了。

降序索引底層實現

我們花了較大篇幅介紹了升序索引的實現原理，總結來說就是對表中的數據按照指定的字段比較大小進行升序排序。

升序是什么？是數據進行大小比較后，是小的在上，大的在下，或者如果是B+樹的話就是小的在左，大的在右。而降序就是大的在上，小的在下，或者如果是B+樹的話就是大的在左，小的在右。

所以，對于上面的那份原始數據：