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Explain执行计划详解

IT王小二约 3380 字...

Explain执行计划详解

作者：IT王小二

博客：https://itwxe.comopen in new window

一条查询 SQL 语句为什么会执行很慢？执行的时候走了什么索引？多表查询的时候 SQL 大体执行流程是怎么样的？Explain 执行计划详解给各位小伙伴一一道来。

一、示例MySQL安装方式和版本

小二安装完的 MySQL 数据库版本为 5.7.36。

二、Explain工具简介

通常我们在生产环境会碰到查询速度比较慢的 SQL 语句，那么怎么知道 SQL 语句为什么执行慢呢？这个时候就需要用到 Explain 执行计划来分析我们的语句了。

通过使用 Explain 关键字可以模拟优化器执行 SQL 查询语句，执行会返回执行计划的信息，而不是执行这条SQL，当然如果 from 中包含子查询，仍会执行该子查询，将结果放入临时表中 。

总的来说，通过 Explain 从而知道 MySQL 是如何处理你的 SQL 语句的，分析查询语句或是表结构的性能瓶颈。那么通过 Explain 执行计划可以知道：

  • 表的读取顺序
  • 数据读取操作的操作类型
  • 哪些索引可能被使用
  • 哪些索引实际被使用
  • 表之间的引用
  • 每张表估计有多少行会被执行

三、本文用到的示例表

CREATE TABLE `author` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `author` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (1,'itwxe','2022-01-12 19:27:18'), (2,'admin','2022-01-12 19:27:18'), (3,'superAdmin','2022-01-12 19:27:18');

CREATE TABLE `blog` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `title` varchar(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_title` (`title`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `blog` (`id`, `title`) VALUES (1,'blog1'),(2,'blog2'),(3,'blog3');

CREATE TABLE `author_blog` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `author_id` int(11) NOT NULL,
  `blog_id` int(11) NOT NULL,
  `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_author_blog_id` (`author_id`,`blog_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `author_blog` (`id`, `author_id`, `blog_id`) VALUES (1,1,1),(2,2,1),(3,1,2);

四、Explain的变种

Explain 的语法非常简单，只需要在查询语句前面加一个 EXPLAIN 关键字即可。

explain select * from author where id = 1;

explain语法示例

如果你发现你的版本少了 partitions 或者 filtered 列字段信息的话，那是因为在 MySQL5.7 的某个小版本之前的版本是没有这两个字段的。rows * filtered/100 可以估算出将要和 explain 中前一个表进行连接的行数(前一个表指 explain 中的 id 值比当前表 id 值小的表)。

那么低版本想要看到这两个字段也是有办法的，这就是小二说的Explain的两个变种。

  • explain extended：会在低版本 MySQL explain 的基础上额外提供一些查询优化的信息 filtered 列。
  • explain partitions：会在低版本 MySQL explain 的基础上额外提供一个 partitions 字段，如果查询是基于分区表的话，会显示查询将访问的分区。

在 explain 紧随其后执行的 show warnings 命令可以得到优化之后的查询语句，从而看到优化器优化了什么东西，当然优化后的 SQL 并不一定符合 SQL的语法，但是 MySQL 可以识别并可以执行。

MySQL优化后的语句

五、Explain中的列

下面小二就来说说 Explain 中每个列的信息，当然每个列的值只会介绍常见的几个，如果没提到各位小伙伴可以查看 Explain 官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.htmlopen in new window

id

id 列表示的编号是 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，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。

explain select * from author where id = (select author_id from author_blog where id = 2);

id列

可以看到子查询 id 为 2，所以先执行子查询再执行外层查询。

select_type

select_type 列表示对应行查询的类型。

1）SIMPLE：简单查询，不包含子查询和 union。

explain select * from author where id = 1;

select_type_simple

2）PRIMARY：复杂查询中最外层的 select。

3）SUBQUERY：包含在 select 中的子查询(不在 from 子句中)。

4）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。

-- 关闭 MySQL5.7 新特性对衍生表的合并优化
set session optimizer_switch = 'derived_merge=off';

explain select (select 1 from blog where id = 1) from (select 1 from author where id = 1) tmp;

select_type_primary_subquery_derived_1

别问小二为啥写这种语句，一切的一切都是为了演示效果啊~~~

开启 MySQL5.7 新特性默认对衍生表的合并优化，就可以看到不一样的效果了。

set session optimizer_switch = 'derived_merge=on';

select_type_primary_subquery_derived_2

5）UNION：在 union 中的第二个和随后的 select。

6）UNION RESULT：从 union 临时表检索结果的 select。

用这个例子来了解 UNION、UNION RESULT 类型。

explain select id from author where id = 1 union select id from blog where id = 2;

select_type_simple

table

table 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 <derivenN> 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。

select_type_primary_subquery_derived_1

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。

select_type_simple

type

type 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 级别。

除了上面几个拥有优先级的值之外，NULL 表示 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 author;

type_null

1）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，表里只有一条数据匹配时为system

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

show warnings;

type_const_system

2）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 author_blog left join blog on author_blog.blog_id = blog.id;

type_eq_ref

3）ref：相比 eq_ref，不使用唯一索引，而是使用普通索引或者联合索引的部分前缀，索引要和某个值相比较，可能会找到多个符合条件的行。

简单 select 查询，title 是普通索引（非唯一索引）

explain select * from blog where title = 'blog1';

type_ref_1

关联表查询，idx_author_blog_id 是 author_id 和 blog_id 的联合索引，这里使用到了 author_blog 的左边前缀 author_id 部分。

explain select author_id from author left join author_blog on author.id = author_blog.author_id;

type_ref_2

4）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 author where id > 1;

type_range

5）index：扫描全索引就能拿到结果，一般是扫描某个二级索引或者联合索引，这种扫描不会从索引树根节点开始快速查找，而是直接对二级索引或者联合索引的叶子节点遍历和扫描，速度还是比较慢的，这种查询一般为使用覆盖索引(索引覆盖)，二级索引一般比较小，所以这种通常比 ALL 快一些。

覆盖索引(索引覆盖)定义：首先得说明的是覆盖索引不是一种索引类型，而是二级索引或者联合索引就包含所需要查询的所有字段，不需要再回表进行查询数据行获取其它字段值，这种情况一般可以说是用到了覆盖索引。

当然为啥不需要再回表，相信看过小二深入理解MySQL索引底层数据结构这篇文章的都晓得的哈，不知道的小伙伴可以看看哦。

explain select * from blog;

type_index

6）ALL：即全表扫描，扫描你的聚簇索引的所有叶子节点。通常情况下这需要增加索引来进行优化了。

explain select * from author;

type_all

possible_keys

possible_keys 列表示查询可能使用哪些索引来查找，但是最终查询可能不使用索引。

explain 时可能出现 possible_keys 列有可以使用的索引，但是 key 列显示 NULL 的情况，这种情况是因为 MySQL 经过查询成本计算，MySQL 认为索引对此查询速度不如全表扫描，最终选择了全表查询。

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。

key

key 列表示 MySQL 实际使用哪个索引来对该表进行查询。

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 (强制走某个索引)、ignore index (强制不走某个索引)。

例如：blog 表强制走 idx_title 索引和强制不走 idx_title 索引。

key

key_len

key_ len 列表示 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。

explain select * from author_blog where author_id = 1;

explain select * from author_blog where author_id = 1 and blog_id = 2;

key_len

在 author_blog 表中 idx_author_blog_id 是 author_id 和 blog_id 的联合索引，author_id 和 blog_id 都为 int 类型，int 类型占用 4 个字节。通过 key_len=4 可以推断出第一条 SQL 使用了 author_id 列，而第二条 SQL 中 key_len=8 可以对推断出使用了 author_id 列和 blog_id 列。

key_lenth 计算机规则：

  • 字符串，char(n) 和 varchar(n)，5.0.3以后版本中，n 均代表字符数，而不是字节数，如果是 utf-8，一个数字 或字母占1个字节，一个汉字占3个字节。

    • char(n)：如果存汉字长度就是 3 * n 字节。
    • varchar(n)：如果存汉字则长度是 3 * n + 2 字节。因为 varchar 是变长字符串，加的2字节用来存储字符串长度。

  • 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。例如当允许 char(n) 为 NULL 时，存汉字长度为 3 * n + 1。

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。

ref

ref 列表示在 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(例如film.id)。

rows

rows 列表示 MySQL 估计要读取并检测的行数，需要注意的是，是估计值，并非最后结果集里的行数。

Extra

Extra 列表示的是一些额外信息，常见重要值如下：

1）Using index：使用覆盖索引。

explain select blog_id from author_blog where author_id = 2;

extra_using index

2）Using where：使用 where 语句来处理结果，并且查询的列未被索引覆盖。

explain select * from author where name = 'itwxe';

extra_using where

3）Using index condition：查询的列不完全被索引覆盖，需要回表查询。

explain select * from author_blog where author_id > 1;

extra_using index condition

4）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。

  • author.name 没有索引，此时创建了一张临时表来 distinct。
explain select distinct name from author;

extra_using temporary

  • blog.title 建立了 idx_title 索引，此时查询是 extra 是 Using index 而不是 Using temporary。
explain select distinct title from blog;

extra_using temporary

5）Using filesort：将用外部排序而不是索引排序，需要注意的是不要被这个 Using filesort 名字欺骗了，并非出现这个就会使用磁盘排序，而是数据较小时从内存排序，否则需要在磁盘排序。这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。

  • author.name 没有索引，会查找整个 author 表，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。
explain select * from author order by name;

extra_using filesort

  • blog.title 建立了 idx_title 索引，此时查询时 extra 是 using index。
explain select * from blog order by title;

extra_using filesort

6）Select tables optimized away：使用某些聚合函数(比如 max、min)来访问存在索引的某个字段时出现。

explain select min(id) from author;

type_null

说到这里 Explain 执行计划的每个列和常见的值都介绍完了，小伙伴们下期见~~~