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MySQL执行计划explain与索引数据结构推演

mysql教程进行SQL调优,你得知道要调优的SQL语句是怎么执行的,查看SQL语句的具体执行过程,以加快SQL语句的执行效率。可以使用explain+SQL语句来模拟优化器执行SQL查询语句,从而知道MySQL是如何处理SQL语句的。

mysql教程栏目介绍执行计划explain与索引数据结构

准备工作

先建好数据库表,演示用的MySQL表,建表语句:

CREATE TABLE `emp` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',  `empno` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '雇员工号',  `ename` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '雇员姓名',  `job` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '工作',  `mgr` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '经理的工号',  `hiredate` date DEFAULT NULL COMMENT '雇用日期',  `sal` double DEFAULT NULL COMMENT '工资',  `comm` double DEFAULT NULL COMMENT '津贴',  `deptno` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '所属部门号',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='雇员表';CREATE TABLE `dept` (  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',  `deptno` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '部门号',  `dname` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '部门名称',  `loc` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '地址',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='部门表';CREATE TABLE `salgrade` (  `id` int(11) NOT NULL COMMENT '主键',  `grade` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '等级',  `lowsal` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '最低工资',  `hisal` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '最高工资',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='工资等级表';CREATE TABLE `bonus` (  `id` int(11) NOT NULL COMMENT '主键',  `ename` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '雇员姓名',  `job` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '工作',  `sal` double DEFAULT NULL COMMENT '工资',  `comm` double DEFAULT NULL COMMENT '津贴',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='奖金表'; 

后续执行计划,查询优化,索引优化等等知识的演练,基于以上几个表来操作。

MySQL执行计划

要进行SQL调优,你得知道要调优的SQL语句是怎么执行的,查看SQL语句的具体执行过程,以加快SQL语句的执行效率。

可以使用explain + SQL语句来模拟优化器执行SQL查询语句,从而知道MySQL是如何处理SQL语句的。

关于explain可以看看官网介绍。

explain的输出格式

mysql> explain select * from emp;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+ 

字段idselect_type等字段的解释:

ColumnMeaning
idThe SELECT identifier(该SELECT标识符)
select_typeThe SELECT type( 该SELECT类型)
tableThe table for the output row(输出该行的表名)
partitionsThe matching partitions(匹配的分区)
typeThe join type(连接类型)
possible_keysThe possible indexes to choose(可能的索引选择)
keyThe index actually chosen(实际选择的索引)
key_lenThe length of the chosen key(所选键的长度)
refThe columns compared to the index(与索引比较的列)
rowsEstimate of rows to be examined(检查的预估行数)
filteredPercentage of rows filtered by table condition(按表条件过滤的行百分比)
extraAdditional information(附加信息)

id

select查询的序列号,包含一组数字,表示查询中执行select子句或者操作表的顺序。

id号分为三类:

  • 如果id相同,那么执行顺序从上到下
mysql> explain select * from emp e join dept d on e.deptno = d.deptno join salgrade sg on e.sal between sg.lowsal and sg.hisal;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | e     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | NULL                                               |
|  1 | SIMPLE      | d     | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
|  1 | SIMPLE      | sg    | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+ 

这个查询,用explain执行一下,id序号都是1,那么MySQL的执行顺序就是从上到下执行的。

  • 如果id不同,如果是子查询,id的序号会递增,id值越大优先级越高,越先被执行
mysql> explain select * from emp e where e.deptno in (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALEDept');
+----+--------------+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+| id | select_type  | table       | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |
+----+--------------+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+|  1 | SIMPLE       |  | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL |   100.00 | NULL                                               |
|  1 | SIMPLE       | e           | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |    50.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
|  2 | MATERIALIZED | d           | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | Using where                                        |
+----+--------------+-------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+ 

这个例子的执行顺序是先执行id为2的,然后执行id为1的。

  • id相同和不同的,同时存在:相同的可以认为是一组,从上往下顺序执行,在所有组中,id值越大,优先级越高,越先执行

还是上面那个例子,先执行id为2的,然后按顺序从上往下执行id为1的。

select_type

主要用来分辨查询的类型,是普通查询还是联合查询还是子查询。

select_type ValueJSON NameMeaning
SIMPLENoneSimple SELECT (not using UNION or subqueries)
PRIMARYNoneOutermost SELECT
UNIONNoneSecond or later SELECT statement in a UNION
DEPENDENT UNIONdependent (true)Second or later SELECT statement in a UNION, dependent on outer query
UNION RESULTunion_resultResult of a UNION.
SUBQUERYNoneFirst SELECT in subquery
DEPENDENT SUBQUERYdependent (true)First SELECT in subquery, dependent on outer query
DERIVEDNoneDerived table
MATERIALIZEDmaterialized_from_subqueryMaterialized subquery
UNCACHEABLE SUBQUERYcacheable (false)A subquery for which the result cannot be cached and must be re-evaluated for each row of the outer query
UNCACHEABLE UNIONcacheable (false)The second or later select in a UNION that belongs to an uncacheable subquery (see UNCACHEABLE SUBQUERY)
  • SIMPLE 简单的查询,不包含子查询和union
mysql> explain select * from emp;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    3 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------+ 
  • primary 查询中若包含任何复杂的子查询,最外层查询则被标记为Primary
  • union 若第二个select出现在union之后,则被标记为union
mysql> explain select * from emp where deptno = 1001 union select * from emp where sal < 5000;
+----+--------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+| id | select_type  | table      | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra           |
+----+--------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+|  1 | PRIMARY      | emp        | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    25.00 | Using where     |
|  2 | UNION        | emp        | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    33.33 | Using where     |
| NULL | UNION RESULT |  | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL |     NULL | Using temporary |
+----+--------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+ 

这条语句的select_type包含了primaryunion

  • dependent union 跟union类似,此处的depentent表示union或union all联合而成的结果会受外部表影响
  • union result 从union表获取结果的select
  • dependent subquery subquery的子查询要受到外部表查询的影响
mysql> explain select * from emp e where e.empno  in ( select empno from emp where deptno = 1001 union select empno from emp where sal < 5000);
+----+--------------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+| id | select_type        | table      | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra           |
+----+--------------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+|  1 | PRIMARY            | e          | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |   100.00 | Using where     |
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | emp        | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    25.00 | Using where     |
|  3 | DEPENDENT UNION    | emp        | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    25.00 | Using where     |
| NULL | UNION RESULT       |  | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL |     NULL | Using temporary |
+----+--------------------+------------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------+ 

这条SQL执行包含了PRIMARYDEPENDENT SUBQUERYDEPENDENT UNIONUNION RESULT

  • subquery 在select或者where列表中包含子查询

举例:

mysql> explain select * from emp where sal > (select avg(sal) from emp) ;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+|  1 | PRIMARY     | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    33.33 | Using where |
|  2 | SUBQUERY    | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |   100.00 | NULL        |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+ 
  • DERIVED from子句中出现的子查询,也叫做派生表
  • MATERIALIZED Materialized subquery?
  • UNCACHEABLE SUBQUERY 表示使用子查询的结果不能被缓存

例如:

mysql> explain select * from emp where empno = (select empno from emp where deptno=@@sort_buffer_size);
+----+----------------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+| id | select_type          | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
+----+----------------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+|  1 | PRIMARY              | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |   100.00 | Using where |
|  2 | UNCACHEABLE SUBQUERY | emp   | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    4 |    25.00 | Using where |
+----+----------------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+ 
  • uncacheable union 表示union的查询结果不能被缓存

table

对应行正在访问哪一个表,表名或者别名,可能是临时表或者union合并结果集。

  1. 如果是具体的表名,则表明从实际的物理表中获取数据,当然也可以是表的别名
  2. 表名是derivedN的形式,表示使用了id为N的查询产生的衍生表
  3. 当有union result的时候,表名是union n1,n2等的形式,n1,n2表示参与union的id

type

type显示的是访问类型,访问类型表示我是以何种方式去访问我们的数据,最容易想到的是全表扫描,直接暴力的遍历一张表去寻找需要的数据,效率非常低下。

访问的类型有很多,效率从最好到最坏依次是:

system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

一般情况下,得保证查询至少达到range级别,最好能达到ref

  • all 全表扫描,一般情况下出现这样的sql语句而且数据量比较大的话那么就需要进行优化

通常,可以通过添加索引来避免ALL

  • index 全索引扫描这个比all的效率要好,主要有两种情况:
    • 一种是当前的查询时覆盖索引,即我们需要的数据在索引中就可以索取
    • 一是使用了索引进行排序,这样就避免数据的重排序
  • range 表示利用索引查询的时候限制了范围,在指定范围内进行查询,这样避免了index的全索引扫描,适用的操作符: =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, BETWEEN, LIKE, or IN()

官网上举例如下:

SELECT * FROM tbl_name WHERE key_column = 10;

SELECT * FROM tbl_name WHERE key_column BETWEEN 10 and 20;

SELECT * FROM tbl_name WHERE key_column IN (10,20,30);

SELECT * FROM tbl_name WHERE key_part1 = 10 AND key_part2 IN (10,20,30);

  • index_subquery 利用索引来关联子查询,不再扫描全表

value IN (SELECT key_column FROM single_table WHERE some_expr)

  • unique_subquery 该连接类型类似与index_subquery,使用的是唯一索引

value IN (SELECT primary_key FROM single_table WHERE some_expr)

  • index_merge 在查询过程中需要多个索引组合使用
  • ref_or_null 对于某个字段既需要关联条件,也需要null值的情况下,查询优化器会选择这种访问方式

SELECT * FROM ref_table

WHERE key_column=expr OR key_column IS NULL;

  • fulltext 使用FULLTEXT索引执行join
  • ref 使用了非唯一性索引进行数据的查找

SELECT * FROM ref_table WHERE key_column=expr;

SELECT * FROM ref_table,other_table WHERE ref_table.key_column=other_table.column;

SELECT * FROM ref_table,other_table WHERE ref_table.key_column_part1=other_table.column AND ref_table.key_column_part2=1;

  • eq_ref 使用唯一性索引进行数据查找

SELECT * FROM ref_table,other_table WHERE ref_table.key_column=other_table.column;

SELECT * FROM ref_table,other_table WHERE ref_table.key_column_part1=other_table.column AND ref_table.key_column_part2=1;

  • const 这个表至多有一个匹配行

SELECT * FROM tbl_name WHERE primary_key=1;

SELECT * FROM tbl_name WHERE primary_key_part1=1 AND primary_key_part2=2;

例如:

mysql> explain select * from emp where id = 1;
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | const | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | const |    1 |   100.00 | NULL  |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+----------+-------+ 
  • system 表只有一行记录(等于系统表),这是const类型的特例,平时不会出现

possible_keys

显示可能应用在这张表中的索引,一个或多个,查询涉及到的字段上若存在索引,则该索引将被列出,但不一定被查询实际使用

注意:

在B+Tree上有两个头指针,一个指向根节点,另一个指向关键字最小的叶子节点,而且所有叶子节点(即数据节点)之间是一种链式环结构。

因此可以对 B+Tree 进行两种查找运算:一种是对于主键的范围查找和分页查找,另一种是从根节点开始,进行随机查找。

由于B+树叶子结点只存放data,根节点只存放key,那么我们计算一下,即使只有3层B+树,也能制成千万级别的数据。

你得知道的技(zhuang)术(b)名词

假设有这样一个表如下,其中id是主键:

mysql> select * from stu;
+------+---------+------+| id   | name    | age  |
+------+---------+------+|    1 | Jack Ma |   18 |
|    2 | Pony    |   19 |
+------+---------+------+ 

回表

我们对普通列建普通索引,这时候我们来查:

select * from stu where name='Pony'; 

由于name建了索引,查询时先找nameB+树,找到主键id后,再找主键idB+树,从而找到整行记录。

这个最终会回到主键上来查找B+树,这个就是回表

覆盖索引

如果是这个查询:

mysql> select id from stu where name='Pony'; 

就没有回表了,因为直接找到主键id,返回就完了,不需要再找其他的了。

没有回表就叫覆盖索引

最左匹配

再来以nameage两个字段建组合索引(name, age),然后有这样一个查询:

select * from stu where name=? and age=? 

这时按照组合索引(name, age)查询,先匹配name,再匹配age,如果查询变成这样:

select * from stu where age=? 

直接不按name查了,此时索引不会生效,也就是不会按照索引查询---这就是最左匹配原则。

加入我就要按age查,还要有索引来优化呢?可以这样做:

  • (推荐)把组合索引(name, age)换个顺序,建(age, name)索引
  • 或者直接把age字段单独建个索引

索引下推

可能也叫谓词下推。。。

select t1.name,t2.name from t1 join t2 on t1.id=t2.id 

t1有10条记录,t2有20条记录。

我们猜想一下,这个要么按这个方式执行:

先t1,t2按id合并(合并后20条),然后再查t1.name,t2.name

或者:

先把t1.name,t2.name找出来,再按照id关联

如果不使用索引条件下推优化的话,MySQL只能根据索引查询出t1,t2合并后的所有行,然后再依次比较是否符合全部条件。

当使用了索引条件下推优化技术后,可以通过索引中存储的数据判断当前索引对应的数据是否符合条件,只有符合条件的数据才将整行数据查询出来。

小结
  1. Explain 为了知道优化SQL语句的执行,需要查看SQL语句的具体执行过程,以加快SQL语句的执行效率。
  2. 索引优点及用处。
  3. 索引采用的数据结构是B+树。
  4. 回表,覆盖索引,最左匹配和索引下推。

更多相关免费学习推荐:mysql教程(视频)

以上就是MySQL 执行计划explain与索引数据结构推演的详细内容,更多请关注 第一PHP社区 其它相关文章!

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