MySql explain执行计划详解
前言
MySql使用explain关键字可以模拟优化器执行sql语句，我们就能够知道MySql会如何处理咱们的sql，
可以根据explain的分析结果和MySql底层数据结构优化sql。文章内容基于MySql 5.7.24分析，
不同MySql版本可能有差别。如果用的是MySql 5.6.X，差别应该不会很大。
MySql索引底层数据结构和算法：https://blog.csdn.net/yhl_jxy/article/details/88392411
一 explain详解
数据脚本准备，有一个teacher（教师表），class（班级表），class_teacher（班级与对应上课老师关系表）。
这里不涉及到实际业务，只是通过实例分析explain相关内容。
# 教师
DROP TABLE IF EXISTS `teacher`;
CREATE TABLE `teacher` (
`id` int(11) NOT NULL comment '教师编号',
`teacher_name` varchar(45) DEFAULT NULL comment '教师姓名',
`entry_time` date DEFAULT NULL comment '入职时间',
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `teacher` (`id`, `teacher_name`, `entry_time`)
VALUES (1,'a','2010-09-22'), (2,'b','2011-10-26'), (3,'c','2013-12-25');
# 班级
DROP TABLE IF EXISTS `class`;
CREATE TABLE `class` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT comment '班级编号',
`class_name` varchar(10) DEFAULT NULL comment '班级名称',
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `idx_class_name` (`class_name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `class` (`id`, `class_name`)
VALUES (1,'class1'),(2,'class2'),(3,'class3');
# 班级教师关系表
DROP TABLE IF EXISTS `class_teacher`;
CREATE TABLE `class_teacher` (
`id` int(11) NOT NULL comment '主键',
`class_id` int(11) NOT NULL comment '班级编号',
`teacher_id` int(11) NOT NULL comment '教师编号',
`remark` varchar(255) DEFAULT NULL comment '备注',
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `idx_class_teacher_id` (`class_id`,`teacher_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `class_teacher` (`id`, `class_id`, `teacher_id`, `remark`)
VALUES (1, 1, 1, '一班的1号教师'), (2, 1, 2, '一班的2号教师'), (3, 2, 1, '二班的1号教师');
先用explain关键字执行下，看看能看到啥？
mysql> explain select * from teacher;
- id ：编号
- select_type ：查询类型
- table ：表名
- partitions ：分区
- type ：类型
- possible_keys ：预测用到的索引
- key ：实际使用的索引
- key_len ：实际使用索引的长度
- ref ：表之间的引用
- rows ：通过索引查询到的数据量
- filtered ：过滤
- Extra ：额外的信息
下面详细分析每一列的含义。
1、id列（重要）
id列的编号一般情况下是select的序列号，一般有几个select就有几个id，并且id的顺序按select出现的顺序增长。
id值越大执行优先级越高，id值相同则从上往下执行，id为null最后执行。
mysql> explain select (select id from teacher limit 1) from class;
MySql先执行id为2的表，即先执行子查询从teacher表获取一条数据，然后再执行id为1的表class。
2、select_type列
select_type表示查询类型，分为以下几类查询。
1）simple
简单查询（不包含子查询，不包含关联查询，比如join，union）。
mysql> explain select * from teacher;
2）primary
包含子查询最外层的select。
3）subquery
包含子查询中的子查询。
mysql> explain select (select 1 from teacher where id = 1) from class;
subquery子查询teacher表，外层select为primary。
4）derived
包含在from子句中的查询。MySql会将结果放在一张临时表中以供查询使用。
mysql> explain select * from (select 1) tmp;
5）union
在union中第二个及之后的select。
6）union result
从union临时表检索结果的select。
mysql> explain select 1 union select 2;
select 1为primary。select 2为union。
两个的结果合并为union result，供select 检索。
这里也可以顺便看下id列，1，2，null，执行顺序2 --> 1 --> null。
先执行select 2，然后执行select 1，最后执行执行从两个笛卡尔积检索数据。
3、table列
table为访问的表名。根据上面id或select_type实例观察，总结表名的规则。
1）from子查询时，table为子表名或
mysql> explain select * from (select 1) tmp; 在table列可以看到
2）当有 union 时，UNION RESULT 的 table 列的值为
mysql> explain select 1 union select 2;
4、partitions列
如果查询基于分区表，将会显示访问的是哪个区。
5、type列（重要）
type列表示关联类型或访问类型，MySql决定如何查找表中的行，以及查询表数据行记录的大概范围。
type常见类型从最优到最差：system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL，
如果你的sql通过explain分析，看到type是All，一般是需要优化了。
一般得保证查询时能达到range级别，如果能做到ref级别，就更好了。
1）null
MySql优化器能够在优化阶段分解查询语句，在执行阶段就不用访问表或索引。
mysql> explain select max(id) from teacher;
2）system，const
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才会出现，可以忽略掉，没有太大意义。
cons（偶尔能达到）：只能查询到一条数据的SQL，用于primary key 或 unique索引（查询类型与索引类型有关）。
mysql> explain select * from (select * from class where id = 1) tmp;
3）eq_ref
primary key 或 unique key 索引被连接（join）使用 ，最多只会返回一条符合条件的记录。
对于每个索引键的关联查询，返回匹配唯一行数据（有且只有1个，不能多，不能少）。
简单的select 查询不会出现这种type。
mysql> explain select * from class_teacher left join class on class_teacher.class_id = class.id;
这里也可以看到id列都是1，当id列值一样时，从上到下执行表。所以先执行class_teacher表，后执行class表。
4）ref
相比 eq_ref，不使用唯一索引，而是使用普通索引或者唯一性索引的部分前缀，索引要和某个值相比较，
可能会找到多个符合条件的行。
mysql> explain select * from class where class_name = 'class1';
5）range
range使用索引列检索指定范围，where后面是一个范围查询(between and，in ，>， <， >=)。
mysql> explain select * from teacher where id between 1 and 5;
6）index
查询全部索引中的数据，这通常比ALL快一些。
mysql> explain select * from class;
7）ALL
查询全表数据。没有索引，或索引失效，查询全部数据。
mysql> explain select * from teacher;
6、possible_keys列
possible_keys显示可能用到的索引，该列值可能为空，也可能不为空。
1）不为null时
当不为null时，会显示可能用到的索引。
2）为null时
当该列值为null时，表示不会用到索引。当出现这种情况时，看下where条件是否用到了索引字段，
需要分析为什么没用索引或是否需要添加索引。
7、key列（重要）
key列值显示MySql实际使用到的索引。如果没有使用索引，该列值为null。
8、key_len列
MySql索引使用的字节数，通过该值计算出使用了索引中的哪些列。
比如class_teacher表中，有联合索引idx_class_teacher_id，由class_id和teacher_id字段组成。
使用一个索引字段或使用两个索引字段来观察ken_len的值。
mysql> explain select * from class_teacher where class_id = 1;
mysql> explain select * from class_teacher where class_id = 1 and teacher_id = 1;
从上面sql可以看到，key_len值分别为4和8，这个值是int=4个字节算出来的，
因为我们的class_id和teacher_id都是int类型，所以key_len存的是使用到的索引字段类型字节长度。
第一个查询sql只用class_id索引字段，所以key_len为4，第二个查询sql用到了class_id和teacher_id，
所以key_len计算为8，但是如果字段允许为null，则需要加1。key_len的计算规则如下：
key_len计算规则如下：
1）字符串
char(n)：n字节长度；
varchar(n)：2字节存储字符串长度，如果是utf-8，则长度 3n + 2；
2）数值类型
tinyint：1字节
smallint：2字节
int：4字节
bigint：8字节
3）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。（这是为什么会比正常计算多1的原因）。
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。
9、ref列
这一列显示了在key列记录的索引中，表查找值所用到的列或常量，一般比较常见为const或字段名称。
mysql> explain select * from class_teacher where class_id = 1 and teacher_id = 1;
key列联合索引class_id和teacher_id，使用到两个索引字段，所以为const,const。
10、rows列（重要）
MySql估计sql要查询出来的数据条数。
mysql> explain select * from class_teacher where class_id = 1;
MySql预估可能会查询出两条数据，有时候不准。
11、filtered列
filtered的值指返回结果的行占需要读到的行(rows列的值)的百分比。
mysql> select teacher_name from teacher;
这条sql能查出三条数据。
mysql> explain select teacher_name from teacher where teacher_name = 'a';
这条sql能查出一条数据，通过explain可以看到filtered为33.33。
即filtered = 1 / 3 * 100/100 = 33.33%，保留两位小数。
但是我换一个条件查询。
mysql> explain select teacher_name from teacher where id = 1;
这个filtered是100，理论上应该也是33.33，但是因为where 条件 id是主键，或者别的索引列，它直接根据索引查找，就不需要跟
全局比较。如果索引上查找某个值，它人为你只会去查询一条数据，并且你也只能查询出一条数据，所以是100。
12、Extra列（重要）
Extra显示额外信息，就像你做excel一样，最后搞个备注列。备注很多时候很重要，
Extra列也很重要，通常有如下几类重要信息需要关注。
1）Using index
Extra显示Using Index，说明用到了索引，是性能高的表现。一般出现在查询的列被索引列覆盖，
并且where筛选条件是索引的前导列。
mysql> explain select class_id from class_teacher where class_id = 1;
2）Using where
Extra显示Using where，表示没有用到索引，查询的列未被索引列覆盖，where筛选条件非索引的前导列。
mysql> explain select teacher_name from teacher where teacher_name = 'a';
3）Using where Using index
Extra显示Using whre Using index，表示查询的列被索引列覆盖，并且where筛选条件是索引列之一但
不是索引的前导列，说明无法直接通过索引查找查询到符合条件的数据。
mysql> explain select class_id from class_teacher where teacher_id = 1;
4）NULL
Extra显示null，表示查询的列未被索引列覆盖，并且where筛选条件是索引的前导列，说明用到了索引，
但是部分字段未被索引列覆盖，必须通过“回表”来实现，所以不是纯粹地用到了索引，也不是完全没用到索引。
mysql> explain select * from class_teacher where class_id = 1;
5）Using index condition
Extra显示Using index condition与Using where类似，查询的列不完全被索引列覆盖，where条件中是一个前导列的范围。
mysql> explain select * from class_teacher where class_id > 1;
6）Using temporary
Extra显示Using temporaty表示MySql需要创建一张临时表来处理查询。
中间MySql处理过程需要多处理一个临时表，一般这种情况是需要优化处理的。
优化处理一般使用索引优化手段会多些。
在teacher.teacher_name没有索引，如果对该字段去重处理distinct，则MySql会把查询结果集建
临时表，然后再去重处理，中间多了创建临时表的过程，效率低；
mysql> explain select distinct teacher_name from teacher;
咱们在开始建表的时候，做了一个class.class_name建立了idx_class_name索引，
通过class的class_name建立索引类比teacher上没有建立索引的效果。
mysql> explain select distinct class_name from class;
从比较结果知道，name上建立索引的distinct会走索引去重，而不会创建临时表，索引效率高。
7）Using filesort
Extra显示Using filesort表示MySql会对查询结果使用外部索引排序，
而没有按索引次序从表里读取行，没有用索引。此时MySql会根据联接类型扫描所有符合条件的记录，
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。MySql绕着弯干这么多事，
效率很低，如果你的order by出现Using filesort，一般需要优化了。
在teacher.teacher_name未创建索引，会扫描teacher整个表，保存排序关键字teacher_name和对应的id，
然后排序teacher_name并检索行记录。
mysql> explain select * from teacher order by teacher_name;
在class.class_name建立了idx_class_name索引，此时查询时Extra是Using index，使用了索引列排序，
效率高效。
explain select * from class order by class_name;
二 explain总结
1、重点关注id、type、key、Extra列，Extra最复杂。
2、explain需要在实践中不断使用，不断体会，才能自己找到精髓，与自己融为一体。
理论+实战才是唯一标准。