order by是如何工作的？

CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `city` varchar(16) NOT NULL,
  `name` varchar(16) NOT NULL,
  `age` int(11) NOT NULL,
  `addr` varchar(128) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `city` (`city`)
) ENGINE=InnoDB;

select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;
图中“按name排序”这个动作，可能在内存中完成，也可能需要使用外部排序，这取决于排序所需的内存和参数sort_buffer_size。

sort_buffer_size，就是MySQL为排序开辟的内存（sort_buffer）的大小。如果要排序的数据量小于sort_buffer_size，排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大，内存放不下，则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。
以下方法判断是否使用临时文件

/* 打开optimizer_trace，只对本线程有效 */
SET optimizer_trace='enabled=on'; 

/* @a保存Innodb_rows_read的初始值 */
select VARIABLE_VALUE into @a from  performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read';

/* 执行语句 */
select city, name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000; 

/* 查看 OPTIMIZER_TRACE 输出 */
SELECT * FROM `information_schema`.`OPTIMIZER_TRACE`\G

/* @b保存Innodb_rows_read的当前值 */
select VARIABLE_VALUE into @b from performance_schema.session_status where variable_name = 'Innodb_rows_read';

/* 计算Innodb_rows_read差值 */
select @b-@a;

这个方法是通过查看 OPTIMIZER_TRACE 的结果来确认的，你可以从 number_of_tmp_files中看到是否使用了临时文件。

12个文件是因为mysql使用归并排序，将数据分成12份分别排序再合并。
如果sort_buffer_size超过了需要排序的数据量大小，则number_of_tmp_files就是0，表示排序可以在内存中完成。

rowid排序
在上面的算法过程里，只对原表的数据读一遍，剩下的操作都在sort_buffer和临时文件中进行。但是这有一个问题，如果查询要返回的字段很多的话，那么sort_buffer里放的字段数太多，这样内存里要放的字段数太多，这样内存里能够同时放下的行数太少，要分成很多临时文件，排序的性能很差。

单行很大的话，这个方法效果不够好。

我们可以设置如下参数，如果单行的长度大于这个参数的话，就会采用rowid排序。

SET max_length_for_sort_data = 16;

排序的思想如下所示，sort_buffer中只加载要排序的字段和主键，排完序后再根据主键id查找结果集。

执行select @b-@a，看看结果是什么呢？
图中examined_rows=4000表示排序的数据是4000，但是select @b-@a这个语句的值变成5000了。因为除了排序过程外，在排序完成后，还要根据id去原表取值，由于语句是limit 1000，因此会多读1000行。

从OPTIMIZER_TRACE的结果中，你还能看到另外两个信息也变了。

sort_mode变成了<sort_key, rowid>，表示参与排序的只有name和id这两个字段。
number_of_tmp_files变成10了，是因为这时候参与排序的行数虽然仍然是4000行，但是每一行都变小了，因此需要排序的总数据量就变小了，需要的临时文件也相应地变少了。

全字段排序 VS rowid排序
如果MySQL实在担心排序内存太小了，会影响排序效率，才会采用rowid排序算法，这样排序过程中一次要排序更多行，但是需要再回原表再取数据。
如果mysql认为内存足够大会优先选择全字段排序，把需要的字段都放入到sort_buffer中，这样排序后就可以直接从内存里返回查询结果了，不用再回到原表再取数据了。
对于innodb表来说，rowid排序会要求回表多次造成磁盘读，因此不会被优先选择。

其实并不是所有order by操作都需要排序的，从上面看mysql之所以需要生成临时表，并且在临时表做排序操作，其原因是原来的数据是无序的。。如果从city取出来的行，天然就是按照name递增排序的话，是不是可以不用再排序了呢？我们可以创建一个city和name的联合索引：

alter table t add index city_user(city, name);

这样整个查询过程的流程就变成了：
从索引(city,name)找到第一个满足city='杭州’条件的主键id；
到主键id索引取出整行，取name、city、age三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
从索引(city,name)取下一个记录主键id；
重复步骤2、3，直到查到第1000条记录，或者是不满足city='杭州’条件时循环结束。

上面的流程是否可以再进行优化呢？由于每次都需要根据主键进行回表操作。所以可以通过覆盖索引来将回表操作省去。

alter table t add index city_user_age(city, name, age);

整个流程如下：
从索引(city,name,age)找到第一个满足city='杭州’条件的记录，取出其中的city、name和age这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
从索引(city,name,age)取下一个记录，同样取出这三个字段的值，作为结果集的一部分直接返回；
重复执行步骤2，直到查到第1000条记录，或者是不满足city='杭州’条件时循环结束。

我们再来看一下explain的结果。

extra字段里多了一个“Using index”，表示使用了覆盖索引，性能上快了很多。