• Mysql执行计划详解


    工作过程中经常会使用explain工具查看执行计划,是sql优化不可或缺的技能,在此处记录explain的用法。
    在查询sql前加explain关键字,可以模拟优化器执行SQL语句,返回执行计划,而不是执行这条SQL语句。但是,如果from中包含子查询,仍然回执行子查询,将结果放入临时表。
    官方说明文档:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html
     
    准备表结构和数据,进行实践。
     
    -- 歌手表
    CREATE TABLE `singer` (
    `id` int(11) unsigned NOT NULL,
    `update_time` datetime DEFAULT NULL,
    `name` varchar(32) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
    INSERT INTO `singer` (`id`, `update_time`, `name`)VALUES(1, '2020-10-28 10:00:00', 'a'),(2, '2020-10-28 11:00:00', 'b'),(3, '2020-10-28 12:00:00', 'c');
    -- 专辑表
    CREATE TABLE `album` (
    `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` varchar(32) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_name` (`name`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
    INSERT INTO `album` (`id`, `name`)VALUES(1, 'album1'),(2, 'album2'),(3, 'album3'),(4, 'album4');
    -- 歌手专辑关联表
    CREATE TABLE `singer_album` (
    `id` int(11) unsigned NOT NULL,
    `singer_id` int(11) NOT NULL,
    `album_id` int(11) NOT NULL,
    `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_singer_album` (`singer_id`,`album_id`)
    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
    INSERT INTO `singer_album` (`id`, `singer_id`, `album_id`, `remark`)
    VALUES(1, 1, 1, NULL),(2, 2, 2, NULL),(3, 3, 3, NULL),(4, 1, 4, NULL);

    测试explain效果: 

    explain select * from singer;

    explain还有两个变种
    1)explain extended:会在 explain 的基础上额外提供一些查询优化的信息。紧随其后通过 show warnings 命令可以得到优化后的查询语句,从而看出优化器优化了什么。额外还有 filtered 列,是一个半分比的值,rows * filtered/100 可以估算出将要和 explain 中前一个表进行连接的行数(前一个表指 explain 中的id值比当前表id值小的表)。
    explain extended select * from singer where id = 2;
    show warnings;

    2)explain partitions:相比 explain 多了个 partitions 字段,如果查询是基于分区表的话,会显示查询将访问的分区。

     explain partitions select * from singer where id = 2;

     下面开始展示explain每一列的信息

    1. id列

    id列的编号是 select 的序列号,有几个 select 就有几个id,并且id的顺序是按 select 出现的顺序增长的。

    id列越大执行优先级越高,id相同则从上往下执行,id为NULL最后执行。

    2. select_type列

    select_type 表示对应行是简单还是复杂的查询。

    1)simple:简单查询。查询不包含子查询和union

     explain select * from singer where id = 2;

    2)primary:复杂查询中最外层的 select

    3)subquery:包含在 select 中的子查询(不在 from 子句中)

    4)derived:包含在 from 子句中的子查询。MySQL会将结果存放在一个临时表中,也称为派生表(derived的英文含义)
    用一个例子进行介绍:
    -- 关闭mysql5.7新特性对衍生表的合并优化
    set session optimizer_switch='derived_merge=off'; 
    explain select (select 1 from singer where id = 1) from (select * from album where id = 1) abl;
    -- 还原默认配置
    set session optimizer_switch='derived_merge=on'; 
    5)union:union语句中的第二个select语句
    explain select 1 union all select 1;

    3. table列

    这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表。
    当 from 子句中有子查询时,table列是 <derivenN> 格式,表示当前查询依赖 id=N 的查询,于是先执行 id=N 的查询。
    当有 union 时,UNION RESULT 的 table 列的值为<union1,2>,1和2表示参与 union 的 select 行id。
    4. type列
    这一列表示关联类型或访问类型,即MySQL决定如何查找表中的行,查找数据行记录的大概范围。依次从最优到最差分别为:system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL
    一般来说,得保证查询达到range级别,最好达到ref
    NULL:mysql能够在优化阶段分解查询语句,在执行阶段用不着再访问表或索引。例如:在索引列中选取最小值,可以单独查找索引来完成,不需要在执行时访问表
    explain select min(id) from singer;

    const, system:mysql能对查询的某部分进行优化并将其转化成一个常量(可以看show warnings 的结果)。用于primary key 或 unique key 的所有列与常数比较时,所以表最多有一个匹配行,读取1次,速度比较快。system是const的特例,表里只有一条数据匹配时为system.

    explain extended select * from (select * from singer where id = 1) temp;

     show warnings;

    eq_ref:primary key 或 unique key 索引的所有部分被连接使用 ,最多只会返回一条符合条件的记录。这可能是在const 之外最好的联接类型了,简单的 select 查询不会出现这种 type。

    explain select * from singer_album left join singer on singer_album.singer_id = singer.id;

    ref:相比 eq_ref,不使用唯一索引,而是使用普通索引或者唯一性索引的部分前缀,索引要和某个值相比较,可能会找到多个符合条件的行。

    1.简单的select查询,name是普通索引(非唯一索引)

    explain select * from album where name = 'album1';

     2.关联表查询,使用了联合索引的左前缀部分

    explain select * from singer s join singer_album a on s.id = a.singer_id;

    range:范围扫描通常出现在in(),between,>,<等条件中

    explain select * from singer where id > 1;

    index:扫描全表就能拿到结果,一般是扫描某个二级索引,这种扫描不会从根节点开始快速查找,而是直接对叶子节点遍历,速度还是比较慢的,这种查询一般为使用覆盖索引,二级索引一般比较小,这种通常比ALL快一些

    ALL:即全表扫描,扫描聚簇索引上的所有叶子节点,这种情况需要建索引来进行优化

    5. possible_keys列

    这一列显示查询可能使用哪些索引来查找。explain 时可能出现 possible_keys 有列,而 key 显示 NULL 的情况,这种情况是因为表中数据不多,mysql认为索引对此查询帮助不大,选择了全表查询。如果该列是NULL,则没有相关的索引。在这种情况下,可以通过检查 where 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能,然后用 explain 查看效果。
    6. key列
    这一列显示mysql实际采用哪个索引来优化对该表的访问。如果没有使用索引,则该列是 NULL。如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引,在查询中使用 force index、ignore index。
    7. key_len列
    这一列显示了mysql在索引里使用的字节数,通过这个值可以算出具体使用了索引中的哪些列。举例来说,singer_album的联合索引idx_singer_album由singer_id和album两个int列组成,并且每个int是4字节。通过结果中的key_len=4可推断出查询使用了第一个列:singer_id列来执行索引查找。
    explain select * from singer_album where singer_id = 2;

    key_len计算规则如下:

      字符串:char(n):n字节长度,varchar(n):如果是utf-8,则存储字节是3n+2,2字节用来存储字符串长度

      数值类型:tinyint:1字节,smallint:2字节,int:4字节,bigint:8字节

      时间类型:date:3字节,timestamp:4字节,datetime:8字节

      如果字段允许为null,需要1字节记录是否为null,索引最大长度是768字节,当字符串过长时,mysql会做一个类似左前缀索引的处理,将前半部分的字符提取出来做索引。

    8. ref列
    这一列显示了在key列记录的索引中,表查找值所用到的列或常量,常见的有:const(常量),字段名(例:singer.id)
    9. rows列
    这一列是mysql估计要读取并检测的行数,注意这个不是结果集里的行数。
    10. Extra列
    这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下:
    1)Using index:使用覆盖索引
    覆盖索引定义:mysql执行计划explain结果里的key有使用索引,如果select后面查询的字段都可以从这个索引的树中获取,这种情况一般可以说是用到了覆盖索引,extra里一般都有usingindex;覆盖索引一般针对的是辅助索引,整个查询结果只通过辅助索引就能拿到结果,不需要通过辅助索引树找到主键,再通过主键去主键索引树里获取其它字段值
    explain select singer_id,id from singer_album where singer_id = 1;

    2)Using where:使用 where 语句来处理结果,并且查询的列未被索引覆盖

    explain select * from singer where name = 'abc';

    3)Using index condition:查询的列不完全被索引覆盖,where条件中是一个使用索引的范围查找

    explain select * from singer_album where singer_id > 1;

    4)Using temporary:mysql需要创建一张临时表来处理查询。出现这种情况一般是要进行优化的,首先是想到用索引来优化。

    1. singer.name没有索引,此时创建了张临时表来distinct

    explain select distinct(name) from singer;

    2. album.name建立idx_name索引,此时查询时extra是using index,没有用临时表

    explain select distinct(name) from album;

    5)Using filesort:将用外部排序而不是索引排序,数据较小时从内存排序,否则需要在磁盘完成排序。这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。

    1. singer.name未创建索引,会浏览singer整个表,保存排序关键字name和对应的id,然后排序name并检索行记录
    explain select * from singer order by name;

    2. album.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index

    mysql> explain select * from album order by name;

    6)Select tables optimized away:使用某些聚合函数(比如 max、min)来访问存在索引的某个字段是

    explain select min(singer_id) from singer_album;

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