在實(shí)際工作中，我們經(jīng)常會(huì)使用 MySQL 中的LIMIT子句來(lái)控制查詢返回的數(shù)據(jù)大小，特別是在分頁(yè)、性能優(yōu)化等場(chǎng)景中。這篇文章，我們將深入探討 MySQL 中LIMIT的實(shí)現(xiàn)原理，以及如何在不同場(chǎng)景下有效利用該功能。

什么是 LIMIT？

LIMIT 是 SQL 查詢語(yǔ)句中的子句，用于限制查詢結(jié)果的行數(shù)。在 MySQL 中，LIMIT 子句還可以與offset結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，例如分頁(yè)查詢。LIMIT的語(yǔ)法如下：

SELECT column1, column2, ... FROM table_name LIMIT [offset,] row_count;

在上述語(yǔ)法中：row_count 表示返回的記錄行數(shù)。offset 表示要跳過的記錄數(shù)。它是可選的，如果不指定則默認(rèn)為 0。

如下示例：

SELECT * FROM order LIMIT 10; # 返回表中的前 10 行記錄。
SELECT * FROM order LIMIT 10 10; # 從第 11 行開始返回接下來(lái)的 10 行記錄

LIMIT 在 MySQL 中的實(shí)現(xiàn)

MySQL 內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)LIMIT的呢？為了更好地理解其實(shí)現(xiàn)原理，我們需要先了解 MySQL 的查詢執(zhí)行過程。在 MySQL 中，查詢執(zhí)行過程主要由解析器、優(yōu)化器和執(zhí)行器三個(gè)部分組成：

• 解析器（Parser）： 將 SQL 語(yǔ)句解析成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常是解析樹。
• 優(yōu)化器（Optimizer）： 對(duì)查詢進(jìn)行優(yōu)化，比如選擇最優(yōu)的執(zhí)行計(jì)劃。
• 執(zhí)行器（Executor）： 根據(jù)優(yōu)化器提供的計(jì)劃逐步執(zhí)行查詢。

而LIMIT子句的處理主要發(fā)生在優(yōu)化器和執(zhí)行器兩個(gè)階段。下面我們分別從這兩個(gè)階段進(jìn)行說明。

1.優(yōu)化器階段

在優(yōu)化器階段，MySQL 會(huì)考慮LIMIT和OFFSET來(lái)優(yōu)化查詢計(jì)劃。查詢優(yōu)化器通過考慮是否使用索引、何時(shí)應(yīng)用排序、何時(shí)進(jìn)行過濾、在何處應(yīng)用LIMIT子句等來(lái)生成一個(gè)效率較高的執(zhí)行計(jì)劃。

• 索引的利用： 當(dāng)查詢中涉及到排序（ORDER BY）并且有可能利用索引時(shí)，優(yōu)化器會(huì)嘗試在索引階段就應(yīng)用 LIMIT，這可以避免全表掃描，提高查詢速度。
• 子查詢優(yōu)化： 在某些情況下，如果LIMIT出現(xiàn)在子查詢中，優(yōu)化器可能會(huì)選擇通過推導(dǎo)LIMIT到上一級(jí)查詢，從而減少不必要的數(shù)據(jù)處理。

2.執(zhí)行器階段

在執(zhí)行器階段，MySQL 在逐行讀取數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用LIMIT子句。在數(shù)據(jù)讀取過程中，執(zhí)行器會(huì)根據(jù)LIMIT和offset的值來(lái)控制需要返回的行數(shù)。

• 數(shù)據(jù)截取： 對(duì)于一個(gè)沒有offset的LIMIT子句，執(zhí)行器會(huì)在讀取到 row_count 行之后立刻中斷讀取過程，這可以極大地節(jié)省資源。
• 跳過記錄： 在存在offset的情況下，執(zhí)行器會(huì)跳過前offset行數(shù)據(jù)，然后開始計(jì)數(shù) row_count，直到滿足要求為止。

性能影響和優(yōu)化

使用LIMIT進(jìn)行分頁(yè)查詢時(shí)需要注意性能問題。通常，OFFSET 較大的情況下可能會(huì)導(dǎo)致性能下降，因?yàn)?MySQL 不得不掃描和丟棄大量的記錄。這時(shí)可以考慮以下優(yōu)化策略：

1.索引優(yōu)化

通過合理設(shè)計(jì)索引可以減少全表掃描。例如，如果查詢中包含排序（ORDER BY）可以利用的索引，則使用索引可以更快速地找到所需的數(shù)據(jù)行，從而減少不必要的數(shù)據(jù)掃描。

如下示例：可以為 created_at字段創(chuàng)建一個(gè)索引

SELECT * FROM orders ORDER BY created_at DESC LIMIT 1000, 10;

2.覆蓋索引

利用覆蓋索引來(lái)加速查詢。當(dāng)索引本身就包含要查詢的數(shù)據(jù)列時(shí)，MySQL 可以直接從索引中獲取數(shù)據(jù)，而無(wú)需訪問表，這樣能夠提高效率。

如下示例：可以為 user_id字段創(chuàng)建一個(gè)idx_user_id索引，這樣user_id的值可以直接從索引上獲取。

SELECT user_id FROM user_actions WHERE user_id = ? LIMIT 10;

3.子查詢與連接優(yōu)化

在某些情況下，可以通過使用偽列或者輔助腳本為大量分頁(yè)提前計(jì)算出中間結(jié)果，減少offset帶來(lái)的影響。

-- 使用子查詢減少偏移量
SELECT * FROM (SELECT * FROM orders ORDER BY created_at DESC LIMIT 1000, 10) as temp;

4.其它技術(shù)

延遲關(guān)聯(lián)（Deferred Join）： 延遲關(guān)聯(lián)的核心思想是首先通過一個(gè)簡(jiǎn)單且高效的查詢獲取目標(biāo)記錄的主鍵（或候選鍵），然后利用這些主鍵進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)雜關(guān)聯(lián)查詢。這樣可以避免在初始階段處理大量不必要的數(shù)據(jù)，減少了 I/O 和 CPU 開銷。延遲關(guān)聯(lián)可以用于避免在分頁(yè)時(shí)對(duì)大表的多次訪問。書簽（Bookmarking）： 書簽方法旨在利用唯一且按順序可比的字段（通常是主鍵或時(shí)間戳）來(lái)確定分頁(yè)數(shù)據(jù)起始點(diǎn)，而不是使用 OFFSET。這樣，更大的偏移查詢也能保持較好的性能，因?yàn)椴樵兿拗圃跁?huì)影響的較小數(shù)據(jù)集內(nèi)。例如使用上一頁(yè)最后一行的唯一標(biāo)識(shí)來(lái)作為下頁(yè)的查詢條件。

實(shí)踐建議

合理使用 LIMIT：盡量避免過大的 OFFSET 值。充分利用索引：在大量數(shù)據(jù)分頁(yè)場(chǎng)景中，設(shè)計(jì)良好的索引是至關(guān)重要的。使用緩存：對(duì)于相同的查詢，可以使用緩存來(lái)避免重復(fù)計(jì)算和數(shù)據(jù)訪問。批量處理：對(duì)于可能的大數(shù)據(jù)處理任務(wù)，可以考慮以批量的形式進(jìn)行處理，然后進(jìn)行分頁(yè)顯示。

總結(jié)

本文，我們分析了 MySQL 的 LIMIT執(zhí)行原理，在實(shí)際使用中，當(dāng)offset較大時(shí)，性能可能會(huì)下降，我們應(yīng)該考慮通過索引優(yōu)化、覆蓋索引、子查詢等方式改善性能。