explain 性能优化

—————— mysql explain 性能优化
MySQL 提供了一个 EXPLAIN 命令, 它可以对 SELECT 语句进行分析, 并输出 SELECT 执行的详细信息, 以供开发人员针对性优化

EXPLAIN 命令用法十分简单, 在 SELECT 语句前加上 Explain 就可以了, 例如:
EXPLAIN SELECT * from user_info WHERE id < 300;

—————— 准备 测试数据表
CREATE TABLE `user_info` (
  `id`   BIGINT(20)  NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
  `age`  INT(11)              DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `name_index` (`name`)
)
  ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('xys', 20);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('a', 21);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('b', 23);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('c', 50);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('d', 15);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('e', 20);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('f', 21);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('g', 23);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('h', 50);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('i', 15);

CREATE TABLE `order_info` (
  `id`           BIGINT(20)  NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id`      BIGINT(20)           DEFAULT NULL,
  `product_name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
  `productor`    VARCHAR(30)          DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)
)
  ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p2', 'WL');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'DX');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p5', 'WL');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (3, 'p3', 'MA');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (4, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (6, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (9, 'p8', 'TE');

—————— explain 字段列表
mysql> explain select * from user_info where id = 2;


各列的含义如下:
id: 			SELECT 查询的标识符. 每个 SELECT 都会自动分配一个唯一的标识符.
select_type:	SELECT 查询的类型.
table: 		查询涉及的表或衍生表
type:		 join 类型
possible_keys	当前查询中可能使用到的索引
key: 		当前查询中真正使用到的索引
key_len: 		
ref: 			哪个字段或常数与 key 一起被使用
rows: 		估算查询扫描读取的行数
extra: 		额外信息

—————— select_type
取值范围:
1. SIMPLE					表示此查询不包含 UNION 查询或子查询
2. PRIMARY					表示此查询是最外层的查询
3. UNION					表示此查询是 UNION 的第二或随后的查询
4. DEPENDENT UNION			UNION 中的第二个或后面的查询语句, 取决于外面的查询
5. UNION RESULT				UNION 的结果
6. SUBQUERY				子查询中的第一个 SELECT
7. DEPENDENT SUBQUERY		子查询中的第一个 SELECT, 取决于外面的查询. 即子查询依赖于外层查询的结果

SIMPLE 类型,例如:mysql> explain select * from user_info where id = 2;


UNION 查询,例如:mysql> EXPLAIN (SELECT * FROM user_info  WHERE id IN (1, 2, 3)) UNION (SELECT * FROM user_info WHERE id IN (3, 4, 5));


—————— type 判断查询是否高效,全表扫描 还是 索引扫描。
取值范围:
1. system	表中只有一条数据. 这个类型是特殊的 const 类型

2. const 针对主键或唯一索引的等值查询扫描, 最多只返回一行数据. const 查询速度非常快, 因为它仅仅读取一次即可。
使用主键索引, 因此 type = const 类型,例如:mysql> explain select * from user_info where id = 2;


3. eq_ref 通常出现在多表的 join 查询, 表示对于前表的每一个结果, 都只能匹配到后表的一行结果. 并且查询的比较操作通常是 =, 查询效率较高. 例如:mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id;


4. ref 通常出现在多表的 join 查询, 针对于非唯一或非主键索引, 或者是使用了最左前缀规则索引的查询。
ref 类型的查询,例如:mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id AND order_info.user_id = 5;


5. range 表示使用索引范围查询, 通过索引字段范围获取表中部分数据记录. 这个类型通常出现在 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN() 操作中.
当 type 是 range 时,  ref 字段为 NULL, 并且 key_len 字段是此次查询中使用到的索引的最长的那个。
范围查询,例如:mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info WHERE id BETWEEN 2 AND 8;


6. index 表示全索引扫描(full index scan), 和 ALL 类型类似, 只不过 ALL 类型是全表扫描, 而 index 类型则仅仅扫描所有的索引, 而不扫描数据.
index 类型通常出现在: 所要查询的数据直接在索引树中就可以获取到, 而不需要扫描数据. Extra 字段 显示 Using index. 例如:mysql> EXPLAIN SELECT name FROM user_info;

我们查询的 name 字段恰好是一个索引, 因此我们直接从索引中获取数据就可以满足查询的需求了, 而不需要查询表中的数据. 因此这样的情况下, type 的值是 index, 并且 Extra 的值是 Using index.

7. ALL: 表示全表扫描, 这个类型的查询是性能最差的查询之一. 通常来说, 我们的查询不应该出现 ALL 类型的查询, 因为这样的查询在数据量大的情况下, 对数据库的性能是巨大的灾难. 如一个查询是 ALL 类型查询, 那么一般来说可以对相应的字段添加索引来避免.
全表扫描时, possible_keys 和 key 字段都是 NULL, 表示没有使用到索引, 并且 rows 十分巨大, 因此查询效率十分低下的. 例如:mysql> EXPLAIN SELECT age FROM  user_info WHERE age = 20;


type 类型的性能关系:ALL < index < range ~ index_merge < ref < eq_ref < const < system
ALL 类型全表扫描,index 类型扫描了所有的索引,因此比 ALL 类型的稍快,后面的几种类型都是利用了索引来查询数据,因此可以过滤部分或大部分数据,因此查询效率比较高。

—————— key_len
表示查询优化器使用了索引的字节数. 评估组合索引是否完全被使用, 或只有最左部分字段被使用到

计算规则如下:
字符串
	char(n): n 字节长度
	varchar(n): 如果是 utf8 编码, 则是 3 n + 2字节; 如果是 utf8mb4 编码, 则是 4 n + 2 字节
数值类型
	TINYINT: 1字节
	SMALLINT: 2字节
	MEDIUMINT: 3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

字段属性: NULL 属性 占用一个字节. 如果一个字段是 NOT NULL 的, 则没有此属性.

我们来举两个简单的例子: mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH';

从表 order_info 中查询指定的内容, 而我们从此表的建表语句中可以知道, 表 order_info 有一个联合索引:KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)

不过此查询语句 WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH' 中, 因为先进行 user_id 的范围查询, 而根据 最左前缀匹配 原则, 当遇到范围查询时, 就停止索引的匹配, 因此实际上我们使用到的索引的字段只有 user_id, 因此在 EXPLAIN 中, 显示的 key_len 为 9. 因为 user_id 字段是 BIGINT, 占用 8 字节, 而 NULL 属性占用一个字节, 因此总共是 9 个字节. 若我们将user_id 字段改为 BIGINT(20) NOT NULL DEFAULT '0', 则 key_length 应该是8.
上面因为 最左前缀匹配 原则, 我们的查询仅仅使用到了联合索引的 user_id 字段, 因此效率不算高.

例子: mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1'

查询条件使用到了联合索引中的前两个字段, 因此 keyLen(user_id) + keyLen(product_name) = 9 + 50 * 3 + 2 = 161

—————— EXplain
EXplain 中的很多额外的信息会在 Extra 字段显示, 常见的有以下几种内容:

Using filesort
表示 MySQL 需额外的排序操作, 不能通过索引顺序达到排序效果. 一般有 Using filesort, 都建议优化去掉, 因为这样的查询 CPU 资源消耗大. 例子: mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY product_name;

我们的索引是 KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)
但是上面的查询中根据 product_name 来排序, 因此不能使用索引进行优化, 进而会产生 Using filesort.

如果我们将排序依据改为 ORDER BY user_id, product_name, 那么就不会出现 Using filesort 了. 
例如: mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY user_id, product_name;


Using index
"覆盖索引扫描", 表示查询在索引树中就可查找所需数据, 不用扫描表数据文件, 往往说明性能不错

Using temporary
查询有使用临时表, 一般出现于排序, 分组和多表 join 的情况, 查询效率不高, 建议优化.

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