mysql作為最常用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，無論是在應(yīng)用還是在面試中都是必須掌握的技能。

要印在腦子里面的東西

DDL:數(shù)據(jù)定義，它用來定義數(shù)據(jù)庫對象，包括庫，表，列，通過ddl我們可以創(chuàng)建，刪除，修改數(shù)據(jù)庫和表結(jié)構(gòu)；

DML:數(shù)據(jù)操作語言，增加刪除修改數(shù)據(jù)表中的記錄；

DCL:數(shù)據(jù)控制語言，定義訪問權(quán)限和安全級別；

DQL:數(shù)據(jù)查詢語言，用它來查詢想要的記錄。

SQL執(zhí)行順序:

1. from;
2. join
3. on
4. where;
5. group by;
6. avg,sum.... 使用聚集函數(shù)進(jìn)行計(jì)算;
7. having;
8. select;
9. distinct;
10. order by;
11. limit;

今天我們一起討論下如何查看mysql的執(zhí)行計(jì)劃。

Explain是mysql中sql調(diào)優(yōu)的重要工具，它可以模擬mysql優(yōu)化器執(zhí)行sql語句，并通過可視化說明分析出查詢語句的執(zhí)行信息，有助于我們分析出sql語句的性能瓶頸。

使用示例：

explain select * from t where name='123'

在查詢sql語句前面加explain關(guān)鍵字，mysql就會在查詢的時候設(shè)置一個標(biāo)記，mysql在處理的時候就不會去真正執(zhí)行這條sql語句，而是返回這條語句的執(zhí)行計(jì)劃。但是如果from中有子查詢，子查詢會真正的執(zhí)行，并且會將結(jié)果先放入臨時表中。

1準(zhǔn)備

我們準(zhǔn)備幾個表先，如果下面有需要案例來說明的內(nèi)容，我們就用這幾個表為例。

DROP TABLE IF EXISTS `actor`;
 CREATE TABLE `actor` (
 `id` INT ( 11 ) NOT NULL,
 `name` VARCHAR ( 45 ) DEFAULT NULL,
 `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY ( `id` )
) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERT INTO `actor` ( `id`, `name`, `update_time` )
VALUES
 ( 1, 'a', NOW() ),
 ( 2, 'b', NOW() ),
 ( 3, 'c', NOW() );
 
DROP TABLE IF EXISTS `film`;
CREATE TABLE `film` (
 `id` INT ( 11 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `name` VARCHAR ( 10 ) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY ( `id` ),
 KEY `idx_name` ( `name` )
) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERT INTO `film` ( `id`, `name` )
VALUES
 ( 3, 'film0' ),
 ( 1, 'film1' ),
 ( 2, 'film2' );
 
DROP TABLE IF EXISTS `film_actor`;
 CREATE TABLE `film_actor` (
 `id` INT ( 11 ) NOT NULL,
 `film_id` INT ( 11 ) NOT NULL,
 `actor_id` INT ( 11 ) NOT NULL,
 `remark` VARCHAR ( 255 ) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY ( `id` ),
 KEY `idx_film_actor_id` ( `film_id`, `actor_id` ) 
) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERTINTO `film_actor` ( `id`, `film_id`, `actor_id` )
VALUES
 ( 1, 1, 1 ),
 ( 2, 1, 2 ),
 ( 3, 2, 1 );

2Explain字段說明

執(zhí)行 explain select * from actor; 可以看到結(jié)果如下

圖片

通過上圖中我們看下每個字段代表的含義

id列

id列的編號是select的序列號，有幾個select就有幾個id，并且id的順序是按select出現(xiàn)的順序增長的。id列越大執(zhí)行優(yōu)先級越高，id相同則從上往下執(zhí)行，id為NULL最后執(zhí)行。

select_type

select_type表示對應(yīng)行是簡單查詢還是復(fù)雜的查詢。這個字段有五個值，分別代表不同的含義

通過一個查詢例證來說明:

首先執(zhí)行下面的語句用來關(guān)閉mysql5.7新特性對衍生表的合并優(yōu)化：

set session optimizer_switch='derived_merge=off'

然后執(zhí)行下面語句看執(zhí)行過程的select_type列：

explain select (select 1 from actor where id=1) from (select * from film where id=1) t

圖片

• simple表示簡單查詢，查詢不包含子查詢和union
• primary：復(fù)雜查詢中最外層的select
• subquery：包含在select中的子查詢（不在from子句中）
• derived：包含在from子句中的子查詢。MySQL會將結(jié)果存放在一個臨時表中，也稱為派生表
• union：在union中的第二個和隨后的select
  關(guān)于union，我們通過下面語句來理解

explain select 1 union all select 1

table列

這一列表示explain的一行正在訪問哪個表。

當(dāng)from子句中有子查詢時，table列是< derivenN > 格式，表示當(dāng)前查詢依賴id=N的查詢，于是先執(zhí)行id=N的查詢。

當(dāng)有union時，UNION RESULT的table列的值為<union1,2>，1和2表示參與union的select行id。

type

這一列表示關(guān)聯(lián)類型或訪問類型，即MySQL決定如何查找表中的行，查找數(shù)據(jù)行記錄的大概范圍依次從最優(yōu)到最差分別為：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL一般來說，得保證查詢達(dá)到range級別，最好達(dá)到ref

列為空是因?yàn)閙ysql能夠在優(yōu)化階段分解查詢語句，在執(zhí)行階段用不著再訪問表或索引。例如：在索引列中選取最小值，可以單獨(dú)查找索引來完成，不需要再進(jìn)行回表訪問。

const：這個類型最快，當(dāng)查詢通過優(yōu)化器優(yōu)化后可以走主鍵索引或者唯一索引（primarykey或uniquekey）的時候，這種情況只需要掃描1條數(shù)據(jù)，mysql能夠迅速定位到數(shù)據(jù)。

system：system是特殊的const類型，即當(dāng)const類型查詢的表里面恰好只有一條數(shù)據(jù)的時候，這種概率很小，可以忽略，而且有時候即便是表里面只有一條數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)劃中看到的也是const類型，這個不用太糾結(jié)。

舉個例子看下:

explain select * from (select * from actor where id = 1) t;

圖片

eq_ref：上面的兩種類型是主鍵索引或者唯一索引（primarykey或uniquekey）查詢，并且最多只有一條記錄匹配，而eq_ref類型說的是同樣是主鍵索引或者唯一索引（primarykey或uniquekey）查詢，但是返回的是多條數(shù)據(jù)，比如下面例子：聯(lián)表查詢的時候

explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id=film.id

圖片

這是一種主鍵索引或者唯一索引來進(jìn)行聯(lián)表的方式。也在const之外最好的聯(lián)接類型了，簡單的select查詢不會出現(xiàn)這種type

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綴，索引要和某個值相比較，可能會找到多個符合條件的行。

1.簡單select查詢，name是普通索引（非唯一索引）

explain select * from film where name='film1';

圖片

2.關(guān)聯(lián)表查詢，idx_film_actor_id是film_id和actor_id的聯(lián)合索引，這里使用到了film_actor的左邊前綴film_id部分

explain select film_id from film left join film_actor on film.id=film_actor.film_id

圖片

range：索引范圍掃描，通常出現(xiàn)在in(),between,>,<,>=等操作中。使用一個索引來檢索給定范圍的行

explain select * from actor where id>1

index：全索引掃描就能拿到結(jié)果，一般是掃描某個二級索引，這種掃描不會從索引樹根節(jié)點(diǎn)開始快速查找，而是直接對二級索引的葉子節(jié)點(diǎn)遍歷和掃描，速度還是比較慢的，這種查詢一般為使用覆蓋索引，二級索引一般比較小，所以這種通常比ALL快一些。

ALL：即全表掃描，掃描你的聚簇索引的所有葉子節(jié)點(diǎn)。這是最慢的一種查詢類型，通常情況下這需要增加索引來進(jìn)行優(yōu)化了。

possible_keys列

這一列顯示查詢可能使用哪些索引來查找。explain時可能出現(xiàn)possible_keys有列，而key顯示NULL的情況，這種情況是因?yàn)楸碇袛?shù)據(jù)不多，mysql認(rèn)為索引對此查詢幫助不大，選擇了全表查詢。如果該列是NULL，則沒有相關(guān)的索引。

key列

這一列顯示mysql實(shí)際采用哪個索引來優(yōu)化對該表的訪問。如果沒有使用索引，則該列是NULL。如果想強(qiáng)制mysql使用或忽視possible_keys列中的索引，在查詢中使用forceindex、ignoreindex

key_len列

這一列顯示了mysql在索引里使用的字節(jié)數(shù)，通過這個值可以算出具體使用了索引中的哪些列。

舉例來說，film_actor的聯(lián)合索引idx_film_actor_id由film_id和actor_id兩個int列組成，并且每個int是4字節(jié)。通過結(jié)果中的key_len=4可推斷出查詢使用了第一個列：film_id列來執(zhí)行索引查找。

explain select * from film_actor  where film_id=2;

圖片

key_len計(jì)算規(guī)則如下：

• 字符串，char(n)和varchar(n)，5.0.3以后版本中，n均代表字符數(shù)，而不是字節(jié)數(shù)，如果是utf-8，一個數(shù)字或字母占1個字節(jié)，一個漢字占3個字節(jié)。

char(n)：如果存漢字長度就是3n字節(jié)

varchar(n)：如果存漢字則長度是3n+2字節(jié)，加的2字節(jié)用來存儲字符串長度，因?yàn)関archar是變長字符串

• 數(shù)值類型

tinyint：1字節(jié)

smallint：2字節(jié)

int：4字節(jié)

bigint：8字節(jié)

• 時間類型

date：3字節(jié)

timestamp：4字節(jié)

datetime：8字節(jié)

• 如果字段允許為NULL，需要1字節(jié)記錄是否為NULL,索引最大長度是768字節(jié)，當(dāng)字符串過長時，mysql會做一個類似左前綴索引的處理，將前半部分的字符提取出來做索引。

ref列

這一列顯示了在key列記錄的索引中，表查找值所用到的列或常量，常見的有：const（常量），字段名（例：film.id）

rows列

這一列是mysql估計(jì)要讀取并檢測的行數(shù)，不一定是最終查詢所要掃描的行數(shù)，更不是結(jié)果集里的行數(shù)。

這里順便說一下rows數(shù)值是怎么得到的

MySQL在真正開始執(zhí)行語句之前，并不能精確地知道滿足這個條件的記錄有多少條，而只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息來估算記錄數(shù)。這個統(tǒng)計(jì)信息就是索引的“區(qū)分度”。顯然，一個索引上不同的值越多，這個索引的區(qū)分度就越好。而一個索引上不同的值的個數(shù)，我們稱之為“基數(shù)”。也就是說，這個基數(shù)越大，索引的區(qū)分度越好。那么這個基數(shù)是怎么來的呢？這個基數(shù)是通過采樣統(tǒng)計(jì)來的，為什么要采樣統(tǒng)計(jì)呢？因?yàn)榘颜麖埍砣〕鰜硪恍行薪y(tǒng)計(jì)，雖然可以得到精確的結(jié)果，但是代價太高了，所以只能選擇采樣，采樣統(tǒng)計(jì)的時候，InnoDB默認(rèn)會選擇N個數(shù)據(jù)頁，統(tǒng)計(jì)這些頁面上的不同值，得到一個平均值，然后乘以這個索引的頁面數(shù)，就得到了這個索引的基數(shù)。然后再根據(jù)這個基數(shù)得到預(yù)估行數(shù)。

但是數(shù)據(jù)表是會持續(xù)更新的，索引統(tǒng)計(jì)信息也不會固定不變。所以，當(dāng)變更的數(shù)據(jù)行數(shù)超過1/M的時候，會自動觸發(fā)重新做一次索引統(tǒng)計(jì)。在MySQL中，有兩種存儲索引統(tǒng)計(jì)的方式，可以通過設(shè)置參數(shù)innodb_stats_persistent的值來選擇：

設(shè)置為on的時候，表示統(tǒng)計(jì)信息會持久化存儲。這時，默認(rèn)的N是20，M是10。

設(shè)置為off的時候，表示統(tǒng)計(jì)信息只存儲在內(nèi)存中。這時，默認(rèn)的N是8，M是16。

由于是采樣統(tǒng)計(jì)，所以不管N是20還是8，這個基數(shù)都是很容易不準(zhǔn)的。

總之，基數(shù)小，區(qū)分度小，掃描行數(shù)就相對多，基數(shù)大，區(qū)分度大，掃描行數(shù)就相對少。

Extra列

這一列展示的是額外信息。常見的重要值如下：

1.Using index：使用覆蓋索引

mysql執(zhí)行計(jì)劃explain結(jié)果里的key有使用索引，如果select后面查詢的字段都可以從這個索引的樹中獲取，這種情況一般可以說是用到了覆蓋索引，extra里一般就會有using index。

覆蓋索引一般針對的是輔助索引，整個查詢結(jié)果只通過輔助索引就能拿到結(jié)果，不需要通過輔助索引樹找到主鍵，再通過主鍵去主鍵索引樹里獲取其它字段值。

explain select film_id from film_actor where film_id=1;

圖片

2.Using where：使用where語句來處理結(jié)果，并且查詢的列未被索引覆蓋

explain select * from actor where name='a'

圖片

3.Using index condition：查詢的列不完全被索引覆蓋，where條件中是一個前導(dǎo)列的范圍

就是應(yīng)用了索引的最左前綴原則

explain select * from film_actor where film_id>1

4.Using temporary：mysql需要創(chuàng)建一張臨時表來處理查詢。

出現(xiàn)這種情況一般是要進(jìn)行優(yōu)化的，首先是想到用索引來優(yōu)化。

actor.name沒有索引，此時創(chuàng)建了張臨時表來distinct

explain select distinct name from actor;

5.Using filesort：將用外部排序而不是索引排序

數(shù)據(jù)較小時從內(nèi)存排序，否則需要在磁盤完成排序。這種情況下一般也是要考慮使用索引來優(yōu)化的。

1.actor.name未創(chuàng)建索引，會瀏覽actor整個表，保存排序關(guān)鍵字name和對應(yīng)的id，然后排序name并檢索

explain select * from actor order by name;

6.Using join buffer(Block Nested Loop)：join語句相關(guān)

當(dāng)join語句中的被驅(qū)動表沒有索引時候會走Block Nested Loop算法，這種情況就會把驅(qū)動表的數(shù)據(jù)全部放入join buffer內(nèi)存中，然后進(jìn)行匹配，后面我們會詳細(xì)介紹join原理

7.Using MRR：這是一種回表優(yōu)化

mysql在做查詢的時候，我們知道當(dāng)應(yīng)用到二級索引的時候會存在回表現(xiàn)象，你想一下，索引是有序的，當(dāng)我們通過二級索引查到主鍵，再根據(jù)主鍵去主鍵索引樹查找數(shù)據(jù)的時候，用主鍵索引在主鍵樹查找的這個動作是隨機(jī)讀，我們知道隨機(jī)讀肯定沒有順序讀快，因此MRR算法就是解決這個問題的。這個我們后續(xù)會詳細(xì)講解。

3總結(jié)

執(zhí)行計(jì)劃是我們進(jìn)行sql優(yōu)化的依賴。通過里面各個字段的信息我們能得到優(yōu)化結(jié)論，其中有些字段的含義需要我們有一些底層基礎(chǔ)比如Extra列，這一列會告訴我們當(dāng)前查詢是否走了索引，是否用了臨時表，如何進(jìn)行排序，有什么算法進(jìn)行join，這些可能需要我們?nèi)チ私馀判蛟?，?lián)表原理等等。這樣才能對sql的調(diào)優(yōu)做到游刃有余。