MySQL执行计划与索引详解

于 2018-10-28 13:09:00 发布
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MySQL执行计划与索引详解


使用 EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行SQL语句，从而知道MySQL是 如何处理你的SQL语句的。分析你的查询语句或是结构的性能瓶颈 。

举个栗子

在 select 语句之前增加 explain 关键字，MySQL 会在查询上设置一个标记，执行查询时，会返回执行计划的信息，而不是执行这条SQL（如果 from 中包含子查询，仍会执行该子查询，将结果放入临时表中）

建表语句

DROP TABLE IF EXISTS `sys_user`;
CREATE TABLE `sys_user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `sys_user`(`id`, `name`, `update_time`) VALUES (1, 'zhangsan', '2018-10-24 11:12:14');
INSERT INTO `sys_user`(`id`, `name`, `update_time`) VALUES (2, 'lisi', '2018-10-24 11:12:47');
INSERT INTO `sys_user`(`id`, `name`, `update_time`) VALUES (3, 'wangwu', '2018-10-24 11:12:54');

DROP TABLE IF EXISTS `sys_role`;
CREATE TABLE `sys_role` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
	KEY `idx_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `test`.`sys_role`(`id`, `name`) VALUES (1, '管理员');
INSERT INTO `test`.`sys_role`(`id`, `name`) VALUES (2, '普通用户');

DROP TABLE IF EXISTS `sys_user_role`;
CREATE TABLE `sys_user_role` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` int(11) DEFAULT NULL,
  `role_id` int(11) DEFAULT NULL,
  `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_role_user_id` (`role_id`,`user_id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `test`.`sys_user_role`(`id`, `user_id`, `role_id`, `remark`) VALUES (1, 1, 1, NULL);
INSERT INTO `test`.`sys_user_role`(`id`, `user_id`, `role_id`, `remark`) VALUES (2, 1, 2, NULL);
INSERT INTO `test`.`sys_user_role`(`id`, `user_id`, `role_id`, `remark`) VALUES (3, 2, 2, NULL);

简单使用

explain select * from sys_user

在这里插入图片描述

explain中字段详解

一、id列

  • id列的编号是 select 的序列号，有几个 select 就有几个id，并且id的顺序是按 select 出现的顺序增长的
  • MySQL将 select 查询分为简单查询(SIMPLE)和复杂查询(PRIMARY)，复杂查询分为三类：简单子查询、派生表（from语句中的子查询）、union 查询
  • id列越大执行优先级越高，id相同则从上往下执行，id为NULL最后执行
  1. 简单子查询
explain select (select 1 from sys_user limit 1) from sys_role;

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  1. from子句中的子查询
explain select id from (select id from sys_role) as temp;

在这里插入图片描述

  1. union查询
 explain select id from sys_user union all select id from sys_role;

在这里插入图片描述
union结果总是放在一个匿名临时表中，临时表不在SQL中出现，因此它的id是NULL

二. select_type列

select_type 表示对应行是简单还是复杂的查询，如果是复杂的查询，又是上述三种复杂查询中的哪一种。

  1. simple：简单查询。查询不包含子查询和union
explain select * from sys_user where id = 2;

在这里插入图片描述

  1. primary：复杂查询中最外层的 select
  2. subquery：包含在 select 中的子查询（不在 from 子句中）
  3. derived：包含在 from 子句中的子查询。MySQL会将结果存放在一个临时表中，也称为派生表（derived的英文含义）

用这个例子来了解 primary、subquery 和 derived 类型

explain select (select 1 from sys_user where id = 1) from (select * from sys_role where id = 1) der

在这里插入图片描述

  1. union：在 union 中的第二个和随后的 select
  2. union result：从 union 临时表检索结果的 select

用这个例子来了解 union 和 union result 类型

explain select 1 union all select 1;

在这里插入图片描述

三、table列

  • 这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表
  • 当 from 子句中有子查询时，table列是 格式，表示当前查询依赖 id=N 的查询，于是先执行 id=N 的查询
  • 当有 union 时，UNION RESULT 的 table 列的值为<union1,2>，1和2表示参与 union 的 select 行id

四、type列

  • 这一列表示关联类型或访问类型，即MySQL决定如何查找表中的行，查找数据行记录的大概范围
  • 依次从最优到最差分别为：system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL
  • 一般来说，得保证查询达到range级别，最好达到ref

NULL： mysql能够在优化阶段分解查询语句，在执行阶段用不着再访问表或索引。例如：在索引列中选取最小值，可以单独查找索引来完成，不需要在执行时访问表

explain select min(id) from sys_user;

在这里插入图片描述

const, system：mysql能对查询的某部分进行优化并将其转化成一个常量（可以看show warnings 的结果）。用于 primary key 或 unique key 的所有列与常数比较时，所以表最多有一个匹配行，读取1次，速度比较快。system是const的特例，表里只有一条元组匹配时为system

explain extended select * from (select * from sys_role where id = 1) tmp;

在这里插入图片描述

eq_ref：primary key 或 unique key 索引的所有部分被连接使用 ，最多只会返回一条符合条件的记录。这可能是在 const 之外最好的联接类型了，简单的 select 查询不会出现这种 type

explain select * from sys_user_role left join sys_role on sys_user_role.role_id = sys_role.id;

在这里插入图片描述

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缀，索引要和某个值相比较，可能会找到多个符合条件的行

  1. 简单 select 查询，name是普通索引（非唯一索引）
explain select * from sys_role where name = "管理员"

在这里插入图片描述

  1. 关联表查询，idx_role_user_id是user_id和role_id的联合索引，这里使用到了sys_user_role的左边前缀role_id部分
 explain select name from sys_role left join sys_user_role on sys_role.id = sys_user_role.role_id;

在这里插入图片描述

range：范围扫描通常出现在 in(), between ,> ,<, >= 等操作中。使用一个索引来检索给定范围的行

explain select * from sys_user where id > 1;

在这里插入图片描述

index：扫描全表索引，这通常比ALL快一些。（index是从索引中读取的，而all是从硬盘中读取）

explain select * from sys_role;

在这里插入图片描述

ALL：即全表扫描，意味着mysql需要从头到尾去查找所需要的行。通常情况下这需要增加索引来进行优化了

explain select * from sys_user;

在这里插入图片描述

五、possible_keys列

  • 这一列显示查询可能使用哪些索引来查找
  • explain 时可能出现 possible_keys 有列，而 key 显示 NULL 的情况，这种情况是因为表中数据不多，mysql认为索引对此查询帮助不大，选择了全表查询
  • 如果该列是NULL，则没有相关的索引。在这种情况下，可以通过检查 where 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能，然后用 explain 查看效果

六、key列

  • 这一列显示mysql实际采用哪个索引来优化对该表的访问
  • 如果没有使用索引，则该列是 NULL。如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用 force index、ignore index

七、key_len列

  • 这一列显示了mysql在索引里使用的字节数，通过这个值可以算出具体使用了索引中的哪些列

举例来说，film_actor的联合索引 idx_film_actor_id 由 film_id 和 actor_id 两个int列组成，并且每个int是4字节。通过结果中的key_len=4可推断出查询使用了第一个列：film_id列来执行索引查找

explain select * from sys_user_role where sys_user_role.role_id = 2;

在这里插入图片描述

key_len计算规则如下：

  • 字符串
    • char(n)：n字节长度
    • varchar(n)：2字节存储字符串长度，如果是utf-8，则长度 3n + 2
  • 数值类型
    • tinyint：1字节
    • smallint：2字节
    • int：4字节
    • bigint：8字节
  • 时间类型
    • date：3字节
    • timestamp：4字节
    • datetime：8字节
  • 如果字段允许为 NULL，需要1字节记录是否为 NULL
  • 索引最大长度是768字节，当字符串过长时，mysql会做一个类似左前缀索引的处理，将前半部分的字符提取出来做索引

八、ref列

  • 这一列显示了在key列记录的索引中，表查找值所用到的列或常量，常见的有：const（常量），字段名（例：sys_role.id）

九、 rows列

  • 这一列是mysql估计要读取并检测的行数，注意这个不是结果集里的行数。

十、Extra列

这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下：

  1. Using index：查询的列被索引覆盖，并且where筛选条件是索引的前导列，是性能高的表现。一般是使用了覆盖索引(索引包含了所有查询的字段)。对于innodb来说，如果是辅助索引性能会有不少提高
explain select name from sys_role;

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  1. Using where：查询的列未被索引覆盖，where筛选条件非索引的前导列
explain select * from sys_user where name = "zhangsan";

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  1. Using where Using index：查询的列被索引覆盖，并且where筛选条件是索引列之一但不是索引的前导列，意味着无法直接通过索引查找来查询到符合条件的数据
explain select role_id from sys_user_role where user_id = 1;

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  1. NULL：查询的列未被索引覆盖，并且where筛选条件是索引的前导列，意味着用到了索引，但是部分字段未被索引覆盖，必须通过“回表”来实现，不是纯粹地用到了索引，也不是完全没用到索引
explain select * from sys_user_role where role_id = 1;

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  1. Using index condition：查与Using where类似，查询的列不完全被索引覆盖，where条件中是一个前导列的范围
explain select * from sys_user_role where role_id >1 ;

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  1. Using temporary：mysql需要创建一张临时表来处理查询。出现这种情况一般是要进行优化的，首先是想到用索引来优化
sys_user.name 没有索引,此时创建临时表来distinct 
explain select distinct name from sys_user;

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sys_role.name 建立了索引，查询时 Extra 是 using index，没有临时表 
explain select distinct name from sys_role;

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  1. Using filesort：mysql 会对结果使用一个外部索引排序，而不是按索引次序从表里读取行。此时mysql会根据联接类型浏览所有符合条件的记录，并保存排序关键字和行指针，然后排序关键字并按顺序检索行信息。这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的
sys_user.name 没有建立索引，会扫面整个表 
explain select * from sys_user order by name;

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sys_role.name 建立了索引，此时Extra 是 using index 
explain select * from sys_role order by name;

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索引最佳实践

表结构

CREATE TABLE `employees` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
  `age` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
  `position` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '职位',
  `hire_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '入职时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='员工记录表';

INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('LiLei',22,'manager',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('HanMeimei', 23,'dev',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('Lucy',23,'dev',NOW());

最佳实践

一、全值匹配

explain select * from employees where name = "lilei";

在这里插入图片描述

explain select * from employees where name = "lilei" and age = 22;

在这里插入图片描述

explain select * from employees where name = "lilei" and age = 22 and position = 'manager';

在这里插入图片描述

二、最佳左前缀法则

如果索引了多列，要遵守最左前缀法则。指的是查询从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列

-- 跳过了 name索引
explain select * from employees where age = 22 and position ='manager';
-- 跳过了 name 和 age索引
explain select * from employees where position = 'manager';
-- 使用了索引
explain select * from employees where name = 'LiLei';

三、不在索引列上做任何操作（计算、函数、（自动or手动）类型转换），会导致索引失效而转向全表扫描

-- 使用索引
explain select * from employees where name = 'LiLei';
-- 未使用索引
explain select * from employees where left(name,3) = 'LiLei';

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四、存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列

-- 使用全部索引
explain select * from employees where name = 'LiLei' and age = 22 and position ='manager';


-- 未使用全部索引
explain select * from employees where name = 'LiLei' and age > 22 and position ='manager';

五、尽量使用覆盖索引（只访问索引的查询（索引列包含查询列）），减少select *语句

explain select name,age from employees where name = 'LiLei' and age = 22 and position ='manager';

在这里插入图片描述

explain select * from employees where name = 'LiLei' and age = 22 and position ='manager';

在这里插入图片描述

六、mysql在使用不等于（！=或者<>）的时候无法使用索引会导致全表扫描

explain select * from employees where name != 'LiLei';

在这里插入图片描述

七、is null,is not null 也无法使用索引

explain select * from employees where name is null;

在这里插入图片描述

八、like以通配符开头（’$abc…’）mysql索引失效会变成全表扫描操作

explain select * from employees where name like '%LiLei';

在这里插入图片描述

explain select * from employees where name like 'LiLei%';

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问题：解决like’%字符串%'索引不被使用的方法？

  • 使用覆盖索引，查询字段必须是建立覆盖索引字段
explain select name,age,position from employees where name like '%LiLei%';

在这里插入图片描述

  • 当覆盖索引指向的字段是varchar(380)及380以上的字段时，覆盖索引会失效！

九、字符串不加单引号索引失效

-- 使用索引
explain select * from employees where name = '1000';
-- 索引失效
explain select * from employees where name = 1000;

在这里插入图片描述

十、少用or,用它连接时很多情况下索引会失效

explain select * from employees where name = 'LiLei' or name = 'HanMeimei';

在这里插入图片描述

十一、总结

假设index（a,b,c）

where 语句索引是否被使用
where a = 3Y，使用到 a
where a = 3 and b = 5Y，使用到 a，b
where a = 3 and b = 5 and c = 4Y，使用到 a，b，c
where b = 3 或者 where b = 3 and c = 4 或者 where c = 4N
where a = 3 and c =5使用到了a，但是c没有，b中间断了
where a = 3 and b > 4 and c = 5使用到了a和b，c不能用在范围之后，b断了
where a = 3 and b like ‘kk%’ and c = 4Y，使用到了a，b，c
where a = 3 and b like ‘%kk’ and c = 4Y，只用到a
where a = 3 and b like ‘%kk%’ and c = 4Y，只用到a
where a = 3 and b like ‘k%kk%’ and c = 4Y，只用到a，b，c
  • like KK%相当于=常量，%KK和%KK% 相当于范围
zhengxcb
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