【SQL性能问题】explain系列

explain

a.分析SQL的执行计划(人为优化) : explain ，可以模拟SQL优化器执行SQL语句，从而让开发人员 知道自己编写的SQL状况

b.MySQL查询优化其会干扰我们的优化(系统优化，在服务层里的SQL优化器)

expalin分析SQl的执行计划：

explain可以模拟SQL优化器执行SQL语句，从而让开发人员知道自己编写的SQL

1、查询SQl的执行计划：explain + SQL语句：explain select * from city;

字段	含义
id	select查询的序列号，是一组数字，表示的是查询中执行select子句或者是操作表的顺序。
select_type	表示 SELECT 的查询类型，常见的取值有 SIMPLE（简单表，即不使用表连接或者子查询）、PRIMARY（主查询，即外层的查询）、UNION（UNION 中的第二个或者后面的查询语句）、SUBQUERY（子查询中的第一个 SELECT）等
table	输出结果集的 表名
type	表示索引类型，性能由好到差的连接类型为( system —> const -----> eq_ref ------> ref -------> ref_or_null----> index_merge —> index_subquery -----> range -----> index ------> all )
possible_keys	表示查询时，可能使用的索引（预测使用的索引）
key	表示实际使用的索引
key_len	实际使用索引字段的长度 该字段创建时类型长度 如vachar(8)，根据长度判断是否使用索引
ref	表之间的引用
rows	通过索引查询到的数据量 ，扫描行的数量
extra	执行情况的说明和描述

2、创建表准备数据，目的是看explain中查询出的参数：

1、explain之id、table

id 字段是 select查询的序列号，是一组数字，表示的是查询中执行select子句或者是操作表的顺序。

table 查询的表

1、 id 相同表示加载表的顺序是从上到下：t、tc、c 数据量少的表优先查询

t当前的数据量为3，tc当前的数据量为3，c当前的数据量为4

查询课程编号为2 或 教师证编号为3 的老师信息：

explain select  t.* 
from teacher t , course c , teacherCard tc 
where t.tid=c.tid  and  t.tcid=tc.tcid  and  (c.cid=2 or tc.tcid=3);

t–>tc–>c 3-3-4

表的执行顺序 因数量的个数改变而改变的原因： 笛卡儿积（如下表a）

	a 	 b  	 c									最终执行顺序
	2	 3	   	 4		 =  		2*3=6  * 4 =24  （a-->b-->c）
	4	 3	     2  	 =			3*4=12 * 2 =24	（c-->b-->a）
	
中间结果6<12（查询的数据量越少越好）,因此数据量少的表优先查询					

2、id 不同id值越大，优先级越高，越先被执行：c、t、tc

查询教授SQL课程的老师的描述（desc）：

explain select tc.tcdesc from teacherCard tc,course c,teacher t where c.tid = t.tid
and t.tcid = tc.tcid and c.cname = 'sql' ;

将以上多表查询 转为子查询形式：(像数学的括号一样，总是先计算括号里的8-（2-（3+6））)，因为c表在最内层，先查询c表；接着是t表；再接着是最外层tc表。下面嵌套select从内往外查。

explain select tc.tcdesc from teacherCard tc where tc.tcid = 
(select t.tcid from teacher t where  t.tid =  
	(select c.tid from course c where c.cname = 'sql')
);

这个跟SQL语句的子查询有关：应给先查询最内层的表，然后查询外层的表，一层一层的查询。

3、 id 有相同，也有不同。id相同的可以认为是一组，从上往下顺序执行；在所有的组中，id的值越大，优先级越高，越先执行：c、t、tc

子查询+多表：

explain select t.tname ,tc.tcdesc from teacher t,teacherCard tc
where t.tcid= tc.tcid and t.tid = (select c.tid from course c where cname = 'sql') ;

2、explain之select_type 查询类型

select_type	含义
SIMPLE	简单的select查询，查询中不包含子查询或者UNION （不包含子查询和联合查询）
PRIMARY	查询中若包含任何复杂的子查询，最外层查询标记为该标识 （包含子查询 的最外层查询）
SUBQUERY	在SELECT 或 WHERE 列表中包含了子查询，非最外层 （包含子查询中的 子查询）
DERIVED	衍生查询(使用到了临时表) a.在from子查询中只有一张表 course就是derived衍生表 explain select cr.cname from ( select * from course where tid in (1,2) ) cr ; b.在from子查询中， 如果有table1 union table2 ，则table1 就是derived,table2就是union explain select cr.cname from ( select * from course where tid = 1 union select * from course where tid = 2 ) cr
UNION	若第二个SELECT出现在UNION之后，则标记为UNION ，上例； 若UNION包含在FROM子句的子查询中，外层SELECT将被标记为 ： DERIVED
UNION RESULT	从UNION表获取结果的SELECT，告知开发人员，哪些表之间存在union查询

表示 select 的类型（查询类型），常见的取值：

1、simple：简单的select查询，查询中不包含子查询或者union（简单查询）

2、primary：查询中若包含复杂的子查询，最外层查询为PRIMARY（最外层的查询，主查询）

3、subquery：在select或where 列表中包含了子查询（非最外层的查询，子查询）

explain select t.tname ,tc.tcdesc from teacher t,teacherCard tc
where t.tcid= tc.tcid and t.tid = (select c.tid from course c where cname = 'sql') ;

4、derived：在from列表中包含的子查询，使用到了临时表（衍生查询）

在from子查询中只有一张表，那么该表的查询就是DERIVED：

explain select cr.cname from ( select * from course where tid in(1,2) ) cr ;

在from子查询中，如果table1 union table2，那么table1就是DERIVED查询，table2就是UNION查询：

explain select  cr.cname 
from ( select * from course where tid = 1 union select * from course where tid = 2 ) cr ;

5、union：若第二个select出现在union之后，则标记为union ; （连接查询） 见上图

6、union result：从union表获取结果的select 见上图

3、explain之type 索引类型

system>const>eq_ref>ref>range>index>all ，要对type进行优化的前提：有索引

其中：system,const只是理想情况；索引实际优化只能达到 ref>range

system（忽略）: 只有一条数据的系统表 ；或 衍生表只有一条数据的主查询

type 是索引类型，是较为重要的一个指标，可取值为：

type	含义
NULL	MySQL不访问任何表，索引，直接返回结果
system	表只有一行记录(等于系统表)，这是const类型的特例，一般不会出现
const	表示通过索引一次就找到了，const 用于比较primary key 或者 unique 索引。因为只匹配一行数据，所以很快。如将主键置于where列表中，MySQL 就能将该查询转换为一个常亮。const于将 “主键” 或 “唯一” 索引的所有部分与常量值进行比较
eq_ref	类似ref，区别在于使用的是唯一索引，使用主键的关联查询，关联查询出的记录只有一条。常见于主键或唯一索引扫描
ref	非唯一性索引扫描，返回匹配某个单独值的所有行。本质上也是一种索引访问，返回所有匹配某个单独值的所有行（多个）
range	只检索给定返回的行，使用一个索引来选择行。 where 之后出现 between ， < , > , in 等操作。
index	index 与 ALL的区别为 index 类型只是遍历了索引树， 通常比ALL 快， ALL 是遍历数据文件。
all	将遍历全表以找到匹配的行

结果值从最好到最坏依次是：要对type进行优化，前提是要有索引才可以

-- 全部的类型：
NULL > system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

-- 常用的类型：越往前查询效率越高，system和const为理想情况，基本达不到要求。
system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

一般来说， 我们需要保证查询至少达到 range 级别， 最好达到ref 。

1、system：只有一条数据的系统表，或者衍生表只有一条数据的主查询（测试为ref,老师为system）

create table test01(
	tid int(3),
	tname varchar(20)
);
insert into test01 values(1,'a') ;
commit;
增加索引：alter table test01 add constraint tid_pk primary key(tid) ;
衍生表只有一条数据：explain select * from (select * from test01 ) t where tid =1 ;

2.const：仅仅能查询到一条数据的SQL，且用于primary key (主键约束)或者unique key (唯一索引)索引（类型和索引类型有关）

explain select tid from test01 where tid =1 ;  

-- 删除主键：
alter table test01 drop primary key ;
-- 给tid添加一个普通索引而不是primary key：
create index test01_index on test01(tid) ;

-- 补充点知识：
1.什么是约束：约束就是表中的限制条件、约束的关键字是：constraint
2. 约束的分类：非空约束：not null、唯一性约束：unique、主键约束： primary key、外键约束：foreign key

3、eq_ref:唯一性索引：根据每个索引键的查询，返回匹配唯一行数据（有且只有1个，不能多 、不能0）
常见于唯一索引 和主键索引。 select … from …where name = … .（查询的出的name不能重复是唯一的）

-- 给tid字段创建添加主键约束：Alter table 表名 add constraint 约束名 约束类型(列名)
alter table teacherCard add constraint pk_tcid primary key(tcid);
-- 给tcid字段添加唯一约束:unique index 唯一索引
alter table teacher add constraint uk_tcid unique index(tcid) ;
explain select t.tcid from teacher t,teacherCard tc where t.tcid = tc.tcid ;

以上SQL，用到的索引是 t.tcid,即teacher表中的tcid字段；
如果teacher表的数据个数 和 连接查询的数据个数一致（都是3条数据），则有可能满足eq_ref级别；否则无法满足。

4、ref：非唯一性索引，对于每个索引键的查询，返回匹配的所有行（0，多），与eq_ref条件相反

-- 准备数据：
insert into teacher values(4,'tz',4) ;
insert into teacherCard values(4,'tz222');

根据索引查询，查询的结果可以多个就是ref级别，如果查询的结果只有唯一一个就是eq_ref级别

5、range：检索指定范围的行 ,where后面是一个范围查询(between ,> < >=, 特殊:in有时候会失效 ，从而转为 无索引all)

alter table teacher add index tid_index (tid) ;
explain select t.* from teacher t where t.tid in (1,2) ;
explain select t.* from teacher t where t.tid <3 ;
explain select t.* from teacher t where t.tid between 1 and 2 ;

6、index：查询全部索引中数据，扫描索引的那一列(B+树：索引表)

-- tid 是索引，只需要扫描索引表，不需要所有表中的所有数据
explain select tid from teacher ;

7、all：查询全部表中的数据，因为没有索引，所以扫描整张表

-- cid不是索引，需要全表扫描，即需要扫描所有表中的所有数据
explain select cid from course ; 

type索引类型总结：

system/const: 结果只有一条数据
eq_ref:结果多条；但是每条数据是唯一的 ；
ref：结果多条；但是每条数据是是0或多条 ；

4、explain之possible_keys、key

1、possible_keys：可能用到的索引，是一种预测，不准。

2、key：实际使用到的索引

查看各个表中哪些字段中加了索引以及对应索引名称：

explain select t.tname ,tc.tcdesc from teacher t,teacherCard tc
 where t.tcid= tc.tcid
and t.tid = (select c.tid from course c where cname = 'sql') ;

如果 possible_key/key是NULL，则说明没用索引

5、explain之key_len

不同的字符集，latin1，1个字符占1个字节；gbk编码的，1个字符占2个字节；utf8编码的，1个字符占3个字节；utf8mb4编码的，1个字符占4个字节（本文用该字符集）

key_len：索引的长度 ;
作用：用于判断复合索引是否被完全使用 （a,b,c）。

1、如果没用索引长度为0，现在索引长度为80，说明用了索引：char(20)固定字符，与后面的可变varchar(20)不一样

create table test_kl(
    -- 创建表，只有一个字段name,有非空约束，字段类型为Char固定长度
	name char(20) not null default ''
);
alter table test_kl add index index_name(name) ;
explain select * from test_kl where name ='' ;   -- key_len :80

2、 如果索引字段可以为Null,会使用1个字节用于标识：

-- 向表中增加一个字段name1,name1可以为null
alter table test_kl add column name1 char(20) ;  
alter table test_kl add index index_name1(name1) ;
explain select * from test_kl where name1 ='';

3、判断复合索引是否被完全使用：

drop index index_name on test_kl ;
drop index index_name1 on test_kl ;

-- 增加一个复合索引 
alter table test_kl add index name_name1_index (name,name1) ; 

explain select * from test_kl where name1 = '' ; --161
explain select * from test_kl where name = '' ; --80

4、将表的字段添加一个字段：varchar(20)可变字符

-- varchar(20)，添加一个字段name2，类型为varchar(20)可变字符
alter table test_kl add column name2 varchar(20) ; --可以为Null 
-- 为name2字段添加一个索引
alter table test_kl add index name2_index (name2) ;

explain select * from test_kl where name2 = '' ;  --83
20*4=80 +  1(null)  +2(用2个字节 标识可变长度)  =83

6、explain之ref、rows

1、ref: 注意与type中的ref值区分。
作用： 指明当前表所 参照的 字段。select …where a.c = b.x ;(其中b.x可以是常量，const)

c表参照了t表的tid字段、t表参照了常量为const：

2、rows: 被索引优化查询的 数据个数 (实际通过索引而查询到的 数据个数)

7、explain之Extra

extra	含义
using filesort	说明mysql会对数据使用一个外部的索引排序，而不是按照表内的索引顺序进行读取， 称为 “文件排序”, 效率低。常见于 order by排序 语句中
using temporary	使用了临时表保存中间结果，MySQL在对查询结果排序时使用临时表。常见于 order by 和 group by分组； 效率低
using index	表示相应的select操作使用了覆盖索引， 避免访问表的数据行， 效率不错。

1、using filesort ： 性能消耗大；需要“额外”的一次排序（查询） 。常见于 order by 语句中。

对于单索引：where哪些字段，就order by哪那些字段

create table test02(
	a1 char(3),
	a2 char(3),
	a3 char(3),
	index idx_a1(a1),
	index idx_a2(a2),
	index idx_a3(a3)
);
explain select * from test02 where a1 ='' order by a1 ;
explain select * from test02 where a1 ='' order by a2 ; --using filesort

结论：对于单索引， 如果排序和查找是同一个字段，则不会出现using filesort；如果排序和查找不是同一个字段，则会出现using filesort(排序的字段前需要查询才能排，不同字段要额外查询)；避免： where哪些字段，就order by哪那些字段

对于复合索引：不能跨列或无序查询（最佳左前缀）

索引本身就是排序的（B+树），因此只要索引不失效，就说明该索引已经排好序了

drop index idx_a1 on test02;
drop index idx_a2 on test02;
drop index idx_a3 on test02;

-- 创建复合索引
alter table test02 add index idx_a1_a2_a3 (a1,a2,a3) ;

-- 垮了a2列，产生using filesort（导致索引失效，需要重新排序）
explain select *from test02 where a1='' order by a3 ;  -- using filesort
-- 垮了a1列，产生using filesort（导致索引失效，需要重新排序）
explain select *from test02 where a2='' order by a3 ; -- using filesort
-- 没有using filesort，（a1,a2）是被复合索引（a1,a2,a3）覆盖，因此索引有效已排好序。
explain select *from test02 where a1='' order by a2 ;-- 复合索引，索引a1后面就是a2
-- 只要包含了a1最左列，并且没有跨列就不会出现using filesort
explain select *from test02 where a2='' order by a1 ;-- using filesort 

结论： where和order by 拼接起来按照复合索引的顺序(a1,a2,a3)使用，不要跨列或无序使用。**避免：**按照复合索引的顺序使用。

2、using temporary：性能损耗大 ，用到了临时表。一般出现在group by 语句中。

避免：查询那些列，就根据那些列 group by .

-- SQL解析过程：from..on..join..where..group by..having..select dinstinct..order by limit..
explain select a1 from test02 where a1 in ('1','2','3') group by a1 ;
-- 额外通过a2查询临时表，才能group by a2
explain select a1 from test02 where a1 in ('1','2','3') group by a2 ; -- using temporary

解析过程：			
from .. on.. join ..where ..group by ....having ...select dinstinct ..order by limit ...
-- where和group by的列必须一一对应
explain select * from test03 where a2=2 and a4=4 group by a2,a4 ; -- 没有using temporary
-- 出现了临时表，因为分组和where是不一样的列，导致还需要通过a3去查临时表
explain select * from test03 where a2=2 and a4=4 group by a3 ;

​

3、 using index ：性能提升; 索引覆盖（覆盖索引只在复合索引有效(除了全表只有一个索引外)）。原因：不读取原表，只从索引表中获取数据 （不需要回表查询）。只要使用到的列全部都在索引中，就是索引覆盖using index

explain select a1,a2 from test02 where a1='' or a2= '' ; -- using index ，a1与a2都是索引列，要查询数据直接从索引表中查询，不需要回到原表中再查询数据(不需要回表查询)

drop index idx_a1_a2_a3 on test02;
-- 创建复合索引
alter table test02 add index idx_a1_a2(a1,a2) ;
explain select a1,a3 from test02 where a1='' or a3= '' ;

如果用到了索引覆盖(using index时)，会对 possible_keys和key造成影响：
	a.如果没有where，则索引只出现在key中；
	b.如果有where，则索引 出现在key和possible_keys中。
	
	explain select a1,a2 from test02 where a1='' or a2= '' ;
	explain select a1,a2 from test02  ;

覆盖索引只在复合索引有效，多个单值索引无效(除了全表只有一个索引外)

------+
 | idx_a1   |            1 | a1          |
      |
 | idx_a2   |            1 | a2          |
      |
 | idx_a3   |            1 | a3          |
      |
-+----------+--------------+-------------+

mysql> explain select a1,a2 from test02 where a1=’’ or a2= ‘’ ;因为在多个单值索引用到or,导致前后a1,a2索引也失效了
±—±------------±-------±-----------±-----±--------------±-----±--------±-----±-----±---------±------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
±—±------------±-------±-----------±-----±--------------±-----±--------±-----±-----±---------±------------+
| 1 | SIMPLE | test02 | NULL | ALL | idx_a1,idx_a2 | NULL | NULL | NULL | 1 | 100.00 | Using where |
±—±------------±-------±-----------±-----±--------------±-----±--------±-----±-----±---------±------------+

4、using where （需要回表查询）查询不是索引列的要求数据
假设age是索引列
但查询语句select age,name from …where age =…,此语句中name不是索引列，必须回原表查Name，因此会显示using where.

explain select a1,a3 from test02 where a3 = ''; -- a3需要回原表查询

5、 impossible where ： where子句永远为false

explain select * from test02 where a1='x' and a1='y';

最后

以上就是虚幻面包为你收集整理的【SQL性能问题】explain系列的全部内容，希望文章能够帮你解决【SQL性能问题】explain系列所遇到的程序开发问题。

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