进阶数据库系列（九）：PostgreSQL 执行计划

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本文详述了PostgreSQL查询生命周期，重点解析了执行计划，包括执行计划的常用命令、关键字、常见扫描方式以及实例分析，帮助读者掌握优化查询的方法。

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前面介绍了 PostgreSQL 常用管理命令、访问控制与认证、语法、数据类型、常用函数、锁操作相关的知识点，今天我将详细的为大家介绍 PostgreSQL 执行计划介绍相关知识，希望大家能够从中收获多多！如有帮助，请点在看、转发支持一波！！！

了解 PostgreSQL 执行计划对于程序员来说是一项关键技能，执行计划是我们优化查询，验证我们的优化查询是否确实按照我们期望的方式运行的重要方式。

PostgreSQL 数据库中的查询生命周期

每个查询都会经历不同的阶段，了解每个阶段对数据库的意义很重要。

第一阶段是通过Postgres 的客户端连接到数据库。
第二阶段是将查询转换为称为解析树的中间格式。
第三阶段就是我们所说的重写系统/规则系统。它采用从第二阶段生成的解析树，并以规划器/优化器可以开始在其中工作的方式重新编写它。
第四阶段是最重要的阶段。如果没有规划器，执行器将在如何执行查询、使用什么索引、是否扫描较小的表以消除更多不必要的行等问题上一头雾水。
第五个也是最后一个阶段是执行器，它实际执行并返回结果。

PostgreSQL 为每个收到查询产生一个查询计划。选择正确的计划来匹配查询结构和数据的属性对于好的性能来说绝对是最关键的，因此系统包含了一个复杂的规划器来尝试选择好的计划。你可以使用 EXPLAIN 命令察看规划器为任何查询生成的查询计划。

更多关于大数据 PostgreSQL 系列的学习文章，请参阅：PostgreSQL 数据库，本系列持续更新中。

执行计划常用命令

EXPLAIN [ ( option [, ...] ) ] statement
EXPLAIN [ ANALYZE ] [ VERBOSE ] statement

这里 option可以是：
    ANALYZE [ boolean ]
    VERBOSE [ boolean ]
    COSTS [ boolean ]
    BUFFERS [ boolean ]
    TIMING [ boolean ]
    SUMMARY [ boolean ]
    FORMAT { TEXT | XML | JSON | YAML }

参数解读

ANALYZE，执行命令并且显示实际的运行时间和其他统计信息。这个参数默认被设置为FALSE。
VERBOSE，显示关于计划的额外信息。特别是：计划树中每个结点的输出列列表、模式限定的表和函数名、总是把表达式中的变量标上它们的范围表别名，以及总是打印统计信息被显示的每个触发器的名称。这个参数默认被设置为FALSE。
COSTS，包括每一个计划结点的估计启动和总代价，以及估计的行数和每行的宽度。这个参数默认被设置为TRUE。
BUFFERS，包括缓冲区使用的信息。特别是：共享块命中、读取、标记为脏和写入的次数、本地块命中、读取、标记为脏和写入的次数、以及临时块读取和写入的次数。只有当ANALYZE也被启用时，这个参数才能使用。它的默认被设置为FALSE。
TIMING，在输出中包括实际启动时间以及在每个结点中花掉的时间。只有当ANALYZE也被启用时，这个参数才能使用。它的默认被设置为TRUE。
SUMMARY，在查询计划之后包含摘要信息（例如，总计的时间信息）。当使用ANALYZE 时默认包含摘要信息，但默认情况下不包含摘要信息，但可以使用此选项启用摘要信息。使用EXPLAIN EXECUTE中的计划时间包括从缓存中获取计划所需的时间以及重新计划所需的时间（如有必要）。
FORMAT，指定输出格式，可以是 TEXT、XML、JSON 或者 YAML。非文本输出包含和文本输出格式相同的信息，但是更容易被程序解析。这个参数默认被设置为TEXT。
statement，你想查看其执行计划的任何SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、VALUES、EXECUTE、DECLARE、CREATE TABLE AS或者CREATE MATERIALIZED VIEW AS语句。

常用组合

一般查询

--在不需要真正执行sql时，需把analyze去掉
explain analyze select … ;

查询缓存及详细信息

--在不需要真正执行sql时，需把analyze去掉
explain (analyze,verbose,buffers) select … ;

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执行计划解读

关键字

首先我们看下执行计划常见的关键字

db_test=# explain (analyze,verbose,buffers) select * from db_test.t_test;
                                                   QUERY PLAN                                                    
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on db_test.t_test(cost=0.00..22.32 rows=1032 width=56) (actual time=0.060..1.167 rows=1032 loops=1)
   Output: c_bh, n_dm, c_ah
   Buffers: shared read=12
 Planning Time: 0.283 ms
 Execution Time: 1.730 ms

关键字解读

cost=0.00..22.32，#0.00代表启动成本，22.32代表返回所有数据的成本。
rows=1032：#表示返回多少行。
width=56，#表示每行平均宽度。
actual time=0.060..1.167，#实际花费的时间。
loops=1，#循环的次数
Output，#输出的字段名
Buffers，#缓冲命中数
shared read，#代表数据来自disk(磁盘)而并非cache(缓存)，当再次执行sql，会发现变成shared hit，说明数据已经在cache中
Planning Time，#生成执行计划的