Explain执行计划详解

IT王小二2022年1月20日约 3577 字

Explain执行计划详解

作者:IT王小二

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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

首先需要 MySQL 安装的小伙伴们看这两篇,小二演示使用的是 Docker 的安装方式:

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 keyunique 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_refprimary keyunique 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open in new window 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~~~