MySQL的ORDERBY...LIMIT优化思路

本文探讨了在使用SQL进行数据查询时如何通过优化ORDER BY和LIMIT子句来提高查询效率,特别是针对索引的使用和启发式规则进行了深入讨论。

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一 常规思路

互联网展示内容的时候,通常需要分页显示内容, 这就要用到如下格式的语句:

SELECT <obj_list> FROM <
single_table
> ORDER BY <order_list> LIMIT n


对于ORDERBY子句,通常需要按指定的对象进行排序;如果ORDERBY子句加上LIMIT子句,则在排序结果的基础上,输出结果集的n行.这种方式,意味着在获取表的数据时,采取的是全表扫描的方式。


二 改进思路一

对于形如下面的SQL格式,如果order_list是索引列,则可以利用索引(索引必须是支持有序的索引,如hash索引不支持有序,则不可以被用于优化),有序获取数据,避免耗时的排序操作。

SELECT <obj_list> FROM <table_list> ORDER BY <order_list>

至于是选取索引进行优化,还是选取排序,则取决于代价估算模型。查询优化器会对二者进行一个计算,最终结果选取代价最小的。


三 改进思路二

如果目标列obj_list是索引的一部分,且和order_list 属于同一个索引,且order_list 至少是索引的前缀部分,则只读取索引就可以完成排序,不需要先读取索引然后根据索引定位数据文件中元组的位置再读取到数据(这种方式是“改进思路一”中通常选取的方式),只读取索引的方式通常称为“只读取索引”简称“只读索引”。

如果存在“只读索引”的优化可能,则通过代价估算模型计算得到的基于索引的代价值,可能会更小,更有利于被选取。这是因为:

1 可以避免对结果集做文件级别的排序(MySQL的实现排序的算法,可以参见《数据库查询优化器的艺术:原理解析与sql性能优化》一书408页,双路排序算法,单路排序算法)

2 当找到n个记录的时候,可以方便的停止继续查找节约了IO和CPU消耗


四 改进思路三

对于带有LIMIT子句的ORDERBY格式,可以根据LIMIT进行进一步的优化。改进的方式,可以借鉴“改进思路一”和“改进思路二”。

MySQL一旦发现得到的元组数已经达到LIMIT的限制,则终止排序,这就是说,在排序的过程中,检查已经获得的元组条数是否已经达到LIMIT的限制。这样的方式,依赖于排序算法。常规的排序,只有在全部数据排序完成后,才能从有序的结果中截取一段以保证结果的正确。但是,MySQL可以不等排序全部完成就能获取出正确的一段范围,这是因为MySQL的排序算法采取的是多路归并排序算法。

如果MySQL只基于索引就能完成数据的有序获取,则更有利于ORDERBY...LIMIT格式的SQL语句优化。



五 改进思路四

常规的改进方式,是基于代价模型,比较排序和利用索引的代价大小,选取代价较少的方式。但是,MySQL在基于代价的同时,也在基于索引的情况下,采取了启发式用于优化“ ORDER BY <order_list> LIMIT n”句式。包括2种情况(每种情况都存在可以使用的索引):

1 情况一:如果数据的获取方式,是“quick select”,且LIMIT的n值极小,则直接采取索引进行优化。这是在make_join_select()函数中实现的(这种决定出现偏差的可能性存在,如果读取索引耗费的时间较多,则不通过代价模型得到基于索引的优化方式可能不如基于代价得到的优化方式靠谱)。

2 情况二:根据代价模型确定是选取索引还是选取文件排序进行排序操作。这依靠test_if_cheaper_ordering()函数完成。test_if_cheaper_ordering()函数用于计算基于索引的代价和基于文件排序的代价。


六 MySQL未来改进的新思路

由于基于启发式规则的优化方式,可能带来负面效应,而基于代价的估算方式尽管能得到较优的优化方法,但是计算代价需要花费时间。所以,未来的MySQL版本,可能会提供一个参数,用以打开或关闭本文所讲情况下的基于索引的启发式优化规则。


七 示例

CREATE TABLE `t1` (
  `id1` bigint(20) NOT NULL,
  `id2` bigint(20) NOT NULL,
  `id3` bigint(20) NOT NULL,
  `c1` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `c2` bigint(20) NOT NULL,
  `seqid` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `time_stamp` timestamp NOT NULL DEFAULT '0000-00-00 00:00:00',
  PRIMARY KEY (`id1`,`id2`),
  UNIQUE KEY `ix_seq` (`seqid`),
  KEY `ix_ts` (`time_stamp`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1782 DEFAULT CHARSET=utf8

导入或插入一定数据,然后比较如下查询执行计划。区别在于LIMIT子句的值一个是5一个是6,得出的执行计划不同(注意不同的数据不同的数据量,因LIMIT值不同而得到不同的执行计划,需要进行多次试验才能发现)。

 

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY seqid limit 5;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------+---------+------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key    | key_len | ref  | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------+---------+------+------+----------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | index | NULL          | ix_seq | 8       | NULL |    5 | 20480.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+--------+---------+------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

 

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t1 ORDER BY seqid limit 6;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra          |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | t1    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | 1024 |   100.00 | Using filesort |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

 


<think>我们被要求解释SQL中`ORDER BY`后接`LIMIT 1`的用法和目的,并给出示例。 根据引用内容,我们知道: 1. `ORDER BY`用于对数据进行排序(引用[1]和引用[3]) 2. `LIMIT`用于限制返回的行数(引用[3]) 3. 顺序必须是先`ORDER BY`再`LIMIT`(引用[3]中强调:“必须先排序(ORDER BY),再限制行数(LIMIT)”) 因此,`ORDER BY ... LIMIT 1`的组合作用就是:先按照指定的排序规则对结果集进行排序,然后返回排序后的第一行。 常见目的: 1. 获取最大值或最小值:例如,按价格降序排序后取第一行就是最高价格商品;升序取第一行就是最低价格商品。 2. 获取最新或最旧记录:按时间戳排序,降序取第一条就是最新记录,升序取第一条就是最旧记录。 3. 随机抽样(当结合随机排序时):按随机函数排序后取第一条,相当于随机取一条记录。 4. 分页查询的第一页第一条。 示例: 假设有一个销售表`sales`,包含字段`id`(订单ID)、`amount`(销售额)、`sale_date`(销售日期)。 1. 查询最高销售额的订单: ```sql SELECT * FROM sales ORDER BY amount DESC LIMIT 1; ``` 2. 查询最早的一笔销售记录: ```sql SELECT * FROM sales ORDER BY sale_date ASC LIMIT 1; ``` 3. 随机抽取一条记录(不同数据库随机函数可能不同,这里以MySQL为例): ```sql SELECT * FROM sales ORDER BY RAND() LIMIT 1; ``` 注意事项: - 如果有多行在排序字段上具有相同的值,那么`LIMIT 1`只会返回其中一行(具体哪一行取决于数据库实现,通常是不确定的,除非指定了额外的排序条件)。 - 在分页查询中,我们通常使用`LIMIT`和`OFFSET`,但第一页的第一条就是`LIMIT 1`(不带OFFSET)。 引用说明: 引用[3]特别强调了`ORDER BY`和`LIMIT`的顺序,并且给出了分页的示例,其中就包含了先排序再限制行数。 因此,总结:`ORDER BY ... LIMIT 1`用于在排序后的结果中选取最顶部的一条记录,常用于极值查询或随机抽样。</think>### SQL 中 `ORDER BY ... LIMIT 1` 的作用与用法详解 #### 一、核心作用 `ORDER BY ... LIMIT 1` 组合操作的核心目的是:**在排序后的结果集中精确获取第一条记录**。主要应用场景包括: 1. **极值查询**:获取最大/最小值(如最高分、最新日期) 2. **单记录提取**:从有序数据中取唯一结果(如最新订单) 3. **随机抽样**:配合随机排序取单条样本 4. **性能优化**:避免全表扫描,仅处理必要数据[^2] #### 二、执行顺序原理 SQL 关键字的执行顺序决定了必须**先排序再截取**: ```sql SELECT ... FROM ... WHERE ... ORDER BY 排序字段 -- 步骤1:全量排序 LIMIT 1 -- 步骤2:取首行 ``` > ⚠️ 错误写法示例:`LIMIT 1 ORDER BY` 会导致语法错误[^3] #### 三、典型使用场景与示例 ##### 1. 获取最大值(降序取首) ```sql -- 查询最高工资员工 SELECT name, salary FROM employees ORDER BY salary DESC -- 工资降序排列 LIMIT 1; -- 取最高值 ``` 结果示例: | name | salary | |-------|--------| | Alice | 95000 | ##### 2. 获取最小值(升序取首) ```sql -- 查询最早注册用户 SELECT user_id, register_date FROM users ORDER BY register_date ASC -- 日期升序 LIMIT 1; ``` ##### 3. 获取最新记录(时间戳场景) ```sql -- 获取最新订单 SELECT order_id, order_time FROM orders ORDER BY order_time DESC -- 时间倒序 LIMIT 1; ``` ##### 4. 随机抽样(配合随机函数) ```sql -- 随机抽取一个用户 SELECT user_id FROM customers ORDER BY RAND() -- 随机排序 LIMIT 1; -- 取随机首条 ``` #### 四、注意事项与优化建议 1. **多值并列问题** 当排序字段存在重复值时,`LIMIT 1` 可能返回任意一条记录: ```sql -- 可能返回任意一个90分的学生 SELECT name FROM students WHERE score = 90 ORDER BY score DESC LIMIT 1; ``` **解决方案**:增加次要排序条件 ```sql ORDER BY score DESC, create_time ASC ``` 2. **性能优化技巧** - 为排序字段添加索引(如 `INDEX(score)`) - 避免对大文本字段排序 - 分页场景使用 `LIMIT n OFFSET m`[^3] 3. **与聚合函数对比** | 方法 | 优势 | 劣势 | |------|------|------| | `MAX()` | 直接获取极值 | 无法获取关联字段 | | `ORDER BY ... LIMIT 1` | 可获取完整记录 | 需全量排序 | #### 五、不同数据库的语法差异 | 数据库 | 等效写法 | |--------------|-------------------------| | MySQL | `ORDER BY col LIMIT 1` | | PostgreSQL | `ORDER BY col LIMIT 1` | | SQL Server | `SELECT TOP 1 ... ORDER BY col` | | Oracle | `SELECT * FROM (SELECT ... ORDER BY col) WHERE ROWNUM=1` | > **最佳实践**:在分页查询中,始终将 `ORDER BY` 置于 `LIMIT` 前以保证结果有序性[^3]。
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