mysql-explain执行计划解析

1.explain 字段

2.字段解释

2.1 id:表示查询中执行select子句或操作表的顺序

(1) id相同:执行顺序由上至下

(2) id不同:如果是子查询,id的序号会递增,id值越大优先级越高,越先被执行

(3) id相同又不同(两种情况同时存在):id如果相同,可以认为是一组,从上往下顺序执行;在所有组中,id值越大,优先级越高,越先执行

2.2 select_type:查询的类型,主要是用于区分普通查询、联合查询、子查询等复杂的查询

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

(2)  PRIMARY:查询中包含任何复杂的子部分,最外层查询则被标记为primary

(3) SUBQUERY:在select 或 where列表中包含了子查询

(4) DERIVED:在from列表中包含的子查询被标记为derived(衍生),mysql或递归执行这些子查询,把结果放在临时表里

(5) UNION:若第二个select出现在union之后,则被标记为union;若union包含在from子句的子查询中,外层select将被标记为derived

(6) UNION RESULT:从union表获取结果的select

2.3  table:

2.4 type: 查询类型

system>const>eq_ref>ref> fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery >range>index>ALL

一般来说,好的sql查询至少达到range级别,最好能达到ref

(1)system:表只有一行记录(等于系统表),这是const类型的特例,平时不会出现,可以忽略不计。

(2)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。因为只需匹配一行数据,所有很快。如果将主键置于where列表中,mysql就能将该查询转换为一个const。

(3)eq_ref:唯一性索引扫描,对于每个索引键,表中只有一条记录与之匹配。常见于主键 或 唯一索引扫描。简单来说,就是多表连接中使用primary key或者 unique key作为关联条件。

(4)ref:出现该连接类型的条件是: 查找条件列使用了索引而且不为主键和unique。其实,意思就是虽然使用了索引,但该索引列的值并不唯一,有重复。

(5)range:只检索给定范围的行,使用一个索引来选择行。key列显示使用了那个索引。一般就是在where语句中出现了bettween、<、>、in等的查询。

(6)index:Full Index Scan,index与ALL区别为index类型只遍历索引树。这通常为ALL块,应为索引文件通常比数据文件小。

详细见下面:(1)聚簇索引和非聚簇索引以及回表

(7)ALL:Full Table Scan,遍历全表以找到匹配的行

2.5 possible_keys

查询涉及到的字段上存在索引,则该索引将被列出,但不一定被查询实际使用

2.6 key实际使用的索引,如果为NULL,则没有使用索引。

2.7 key_len

表示索引中使用的字节数,查询中使用的索引的长度(最大可能长度),并非实际使用长度,理论上长度越短越好。key_len是根据表定义计算而得的,不是通过表内检索出的

2.8 ref

显示索引的那一列被使用了,如果可能,是一个常量const。

2.9 rows

根据表统计信息及索引选用情况,大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数

详情参考:explain 中的rows 是怎么算出来的?

2.10 Extra

不适合在其他字段中显示,但是十分重要的额外信息

(1)Using filesort

mysql对数据使用一个外部的文件排序,而不是按照表内的索引进行排序读取。也就是说mysql无法利用索引完成的排序操作成为“文件排序”。

created_time 没有索引,但是要在该字段上进行排序。

(2)Using temporary

使用临时表保存中间结果,也就是说mysql在对查询结果排序时使用了临时表,常见于order by 和 group by

详见order by 的工作原理

(3)Using index

表示相应的select操作中使用了覆盖索引(Covering Index),避免了访问表的数据行,效率高。

(4)Using where 一般发生在不能走索引扫描的情况下或者走索引扫描,但是有些查询条件不在索引当中的情况下。(在查找使用索引的情况下,需要回表去查询所需的数据)

(4)Using where Using index:查询的列被索引覆盖,并且 WHERE 筛选条件是索引列之一,但并不是索引的前导列,意味着无法直接通过索引查找来查询到符合条件的数据。

(5)Using index condition:详见索引下推。

性能从 using index ->Using where Using index -> using index condition -> using where -> using temporary -> using filesort 依次递减

order by 的工作原理

CREATE TABLE `t` (

  `id` int(11) NOT NULL,

  `city` varchar(16) NOT NULL,

  `name` varchar(16) NOT NULL,

  `age` int(4) NOT NULL,

  `addr` varchar(128) DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`),

  KEY `city` (`city`)

)

select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000  ;

通常情况下,这个语句执行流程如下所示 :

MySQL 会给每个线程分配一块内存用于排序,称为 sort_buffer。

(1)初始化 sort_buffer,确定放入 name、city、age 这三个字段;

(2)从索引 city 找到第一个满足 city='杭州’条件的主键 ID;

(3)到主键 id 索引取出整行,取 name、city、age 三个字段的值,存入 sort_buffer 中;

(4)从索引 city 取下一个记录的主键 id;

重复步骤 3、4 直到 city 的值不满足查询条件为止,对应的主键 id 也就是图中的 ID_Y;

对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 做快速排序;按照排序结果取前 1000 行返回给客户端。


mysql-explain执行计划解析_第1张图片

sort_buffer_size,就是 MySQL 为排序开辟的内存(sort_buffer)的大小。如果要排序的数据量小于 sort_buffer_size,排序就在内存中完成。

但如果排序数据量太大,内存放不下,则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。

内存放不下时,就需要使用外部排序,外部排序一般使用归并排序算法。可以这么简单理解,MySQL 将需要排序的数据分成 12 份,

每一份单独排序后存在这些临时文件中。然后把这 12 个有序文件再合并成一个有序的大文件。

那么,如果 MySQL 认为排序的单行长度太大会怎么做呢?

max_length_for_sort_data,是 MySQL 中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。

它的意思是,如果单行的长度超过这个值,MySQL 就认为单行太大,要换一个算法。

city、name、age 这三个字段的定义总长度是 36,我把 max_length_for_sort_data 设置为 16,

我们再来看看计算过程有什么改变。新的算法放入 sort_buffer 的字段,只有要排序的列(即 name 字段)和主键 id。

但这时,排序的结果就因为少了 city 和 age 字段的值,不能直接返回了,

整个执行流程就变成如下所示的样子:

(1)初始化 sort_buffer,确定放入两个字段,即 name 和 id;

(2)从索引 city 找到第一个满足 city='杭州’条件的主键 id;

(3)到主键 id 索引取出整行,取 name、id 这两个字段,存入 sort_buffer 中;

(4)从索引 city 取下一个记录的主键 id;

重复步骤 3、4 直到不满足 city='杭州’条件为止;

对 sort_buffer 中的数据按照字段 name 进行排序;

遍历排序结果,取前 1000 行,并按照 id 的值回到原表中取出 city、name 和 age 三个字段返回给客户端。


mysql-explain执行计划解析_第2张图片

全字段排序 VS rowid 排序我们来分析一下,从这两个执行流程里,还能得出什么结论。

(1)如果 MySQL 实在是担心排序内存太小,会影响排序效率,才会采用 rowid 排序算法,这样排序过程中一次可以排序更多行,但是需要再回到原表去取数据。

(2)如果 MySQL 认为内存足够大,会优先选择全字段排序,把需要的字段都放到 sort_buffer 中,这样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了,不用再回到原表去取数据。

这也就体现了 MySQL 的一个设计思想:如果内存够,就要多利用内存,尽量减少磁盘访问。

对于 InnoDB 表来说,rowid 排序会要求回表多造成磁盘读,因此不会被优先选择。

是不是所有的 order by 都需要排序操作呢?如果不排序就能得到正确的结果,那对系统的消耗会小很多,语句的执行时间也会变得更短。

其实,并不是所有的 order by 语句,都需要排序操作的。从上面分析的执行过程,我们可以看到,MySQL 之所以需要生成临时表,并且在临时表上做排序操作,其原因是原来的数据都是无序的。

explain 中的rows 是怎么算出来的?

我们都知道,选择索引是优化器的工作。

而优化器选择索引的目的,是找到一个最优的执行方案,并用最小的代价去执行语句。在数据库里面,扫描行数是影响执行代价的因素之一。扫描的行数越少,意味着访问磁盘数据的次数越少,消耗的 CPU 资源越少。

当然,扫描行数并不是唯一的判断标准,优化器还会结合是否使用临时表、是否排序等因素进行综合判断。

如果其他因素都不考虑,仅考虑扫描行数的话

基数:一个索引上不同的值越多,这个索引的区分度就越好。而一个索引上不同的值的个数就叫基数。

采样统计的时候,InnoDB 默认会选择 N 个数据页,统计这些页面上的不同值,得到一个平均值,然后乘以这个索引的页面数,

就得到了这个索引的基数。而数据表是会持续更新的,索引统计信息也不会固定不变。所以,当变更的数据行数超过 1/M 的时候,

会自动触发重新做一次索引统计。在 MySQL 中,有两种存储索引统计的方式,可以通过设置参数 innodb_stats_persistent 的值来选择:

设置为 on 的时候,表示统计信息会持久化存储。这时,默认的 N 是 20,M 是 10。设置为 off 的时候,表示统计信息只存储在内存中。

这时,默认的 N 是 8,M 是 16。由于是采样统计,所以不管 N 是 20 还是 8,这个基数都是很容易不准的。

所以在实践中,如果你发现 explain 的结果预估的 rows 值跟实际情况差距比较大,可以采用这个方法来处理。analyze table t 命令。

补充:

(1)聚簇索引和非聚簇索引以及回表

mysql> create table T(

id int primary key,

k int not null,

name varchar(16),

index (k))engine=InnoDB;

表中 R1~R5 的 (ID,k) 值分别为 (100,1)、(200,2)、(300,3)、(500,5) 和 (600,6),两棵树的示例示意图如下。


mysql-explain执行计划解析_第3张图片

主键索引的叶子节点存的是整行数据。在 InnoDB 里,主键索引也被称为聚簇索引(clustered index)。

非主键索引的叶子节点内容是主键的值。在 InnoDB 里,非主键索引也被称为二级索引(secondary index)。

根据上面的索引结构说明,我们来讨论一个问题:基于主键索引和普通索引的查询有什么区别?

如果语句是 select * from T where ID=500,即主键查询方式,则只需要搜索 ID 这棵 B+ 树;

如果语句是 select * from T where k=5,即普通索引查询方式,则需要先搜索 k 索引树,得到 ID 的值为 500,再到 ID 索引树搜索一次。这个过程称为回表

select id from T where k = 5

例子:身份证号是市民的唯一标识。也就是说,如果有根据身份证号查询市民信息的需求,我们只要在身份证号字段上建立索引就够了。

而再建立一个(身份证号、姓名)的联合索引,是不是浪费空间?

如果现在有一个高频请求,要根据市民的身份证号查询他的姓名,这个联合索引就有意义了。

它可以在这个高频请求上用到覆盖索引,不再需要回表查整行记录,减少语句的执行时间。

(2)索引下推

联合索引(name, age)为例。如果现在有一个需求:检索出表中“名字第一个字是张,而且年龄是 10 岁的所有男孩”。那么,SQL 语句是这么写的:

mysql> select * from tuser where name like '张%' and age=10 and ismale=1;

你已经知道了前缀索引规则,所以这个语句在搜索索引树的时候,只能用 “张”,找到第一个满足条件的记录 ID,然后进行回表操作。

MySQL 5.6 引入的索引下推优化(index condition pushdown), 可以在索引遍历过程中,对索引中包含的字段先做判断,直接过滤掉不满足条件的记录,减少回表次数。


mysql-explain执行计划解析_第4张图片

InnoDB 在 (name,age) 索引内部就判断了 age 是否等于 10,对于不等于 10 的记录,直接判断并跳过。在我们的这个例子中,

只需要对 ID4、ID5 这两条记录回表取数据判断,就只需要回表 2 次。

CREATE TABLE `t1` ( `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`user_id` int(11) NOT NULL, `plan_id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' , PRIMARY KEY (`id`),

KEY `userid` (`user_id`) USING BTREE, KEY `idx_planid` (`plan_id`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=gb2312;

CREATE TABLE `t3` (

`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`status` int(4) NOT NULL DEFAULT '0',

`ootime` varchar(11) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`id`),

KEY `idx_xxoo` (`status`,`ootime`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

t1 和 t3 表的字符集不一样

sql 执行计划如下:

explain

SELECT t1.id, t1.user_id

FROM t1, t3

WHERE t1.plan_id = t3.id

AND t3.ootime < UNIX_TIMESTAMP('2022-01-18')

+----+-------------+-------+-------+---------------+--------------+---------+--------------+-------+----------------------------------------+

| id | select_type | table | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | Extra |

+----+-------------+-------+-------+---------------+--------------+---------+--------------+-------+----------------------------------------+

| 1 | SIMPLE | t3 | index | PRIMARY | idx_xxoo | 51 | NULL | 39106 | Using where; Using index |

| 1 | SIMPLE | t1 | ref | idx_planid | idx_planid | 4 | t3.id | 401 | Using join buffer (Batched Key Access) |

+----+-------------+-------+-------+---------------+--------------+---------+--------------+-------+----------------------------------------+

使用索引应该注意的问题

1.对于较长的字符串加索引,尽量使用前缀索引,控制索引的大小。例如身份证号码

2.select的时候,如无必要,不要select不需要的字段

仅select索引中的字段时,但查索引即可,会极大的提高查询速度,不用进行二次io查询(根据索引id查询记录的其他信息)

另,在传输时,少量的字段效率也会更高。(覆盖索引)

3.排序(order by,group by)都是很昂贵的操作,因为索引就是有序的,如果排序字段恰好可以使用索引,排序基本无额外影响。

4.对于字符串索引,在写sql时,一定注意a='text'才能走索引。a=text 不会走索引。

5.IN 要慎用,元素过多会导致全表扫描。

6.在SQL语句中,禁止使用前缀是%的like。

7.对索引字段做函数操作,可能会破坏索引值的有序性,因此优化器就决定放弃走树搜索功能。

加锁逻辑

在可重复读(RR)隔离级别下,会有next-key lock(gap lock + 行锁) 是为了解决幻读问题。

但是RR 隔离级别下会容易产生死锁。

我总结的加锁规则里面,包含了两个“原则”、两个“优化”和一个“bug”。

原则 1:加锁的基本原则是只有索引的字段才会涉及到锁的概念,加锁的单位是 next-key lock。next-key lock 是前开后闭区间。

原则 2:查找过程中访问到的对象才会加锁。

优化 1:索引上的等值查询,给唯一索引加锁的时候,next-key lock 退化为行锁。

优化 2:索引上的等值查询,向右遍历时且最后一个值不满足等值条件的时候,next-key lock 退化为间隙锁。

一个 bug:唯一索引上的范围查询会访问到不满足条件的第一个值为止。

CREATE TABLE `tt` (

  `id` int(11) NOT NULL,

  `c` int(11) DEFAULT NULL,

  `d` int(11) DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (`id`),

  KEY `c` (`c`)

) ENGINE=InnoDB;

insert into t values(0,0,0),(5,5,5),

(10,10,10),(15,15,15),(20,20,20),(25,25,25);

案例一:等值查询间隙锁


mysql-explain执行计划解析_第5张图片

图 1 等值查询的间隙锁由于表 t 中没有 id=7 的记录,所以用我们上面提到的加锁规则判断一下的话:

根据原则 1,加锁单位是 next-key lock,session A 加锁范围就是 (5,10];同时根据优化 2,这是一个等值查询 (id=7),而 id=10 不满足查询条件,

next-key lock 退化成间隙锁,因此最终加锁的范围是 (5,10)。所以,session B 要往这个间隙里面插入 id=8 的记录会被锁住,但是 session C 修改 id=10 这行是可以的。

案例二:非唯一索引等值锁


mysql-explain执行计划解析_第6张图片

图 2 只加在非唯一索引上的锁看到这个例子,你是不是有一种“该锁的不锁,不该锁的乱锁”的感觉?

我们来分析一下吧。这里 session A 要给索引 c 上 c=5 的这一行加上读锁。

根据原则 1,加锁单位是 next-key lock,因此会给 (0,5]加上 next-key lock。要注意 c 是普通索引,因此仅访问 c=5 这一条记录是不能马上停下来的,需要向右遍历,查到 c=10 才放弃。

根据原则 2,访问到的都要加锁,因此要给 (5,10]加 next-key lock。但是同时这个符合优化 2:等值判断,向右遍历,最后一个值不满足 c=5 这个等值条件,因此退化成间隙锁 (5,10)。

根据原则 2 ,只有访问到的对象才会加锁,这个查询使用覆盖索引,并不需要访问主键索引,所以主键索引上没有加任何锁,这就是为什么 session B 的 update 语句可以执行完成。

但 session C 要插入一个 (7,7,7) 的记录,就会被 session A 的间隙锁 (5,10) 锁住。需要注意,在这个例子中,lock in share mode 只锁覆盖索引,但是如果是 for update 就不一样了。

执行 for update 时,系统会认为你接下来要更新数据,因此会顺便给主键索引上满足条件的行加上行锁。

案例三:主键索引范围锁第三个例子是关于范围查询的。举例之前,你可以先思考一下这个问题:对于我们这个表 t,下面这两条查询语句,加锁范围相同吗?

mysql> select * from t where id=10 for update;

mysql> select * from t where id>=10 and id<11 for update;


mysql-explain执行计划解析_第7张图片

现在我们就用前面提到的加锁规则,来分析一下 session A 会加什么锁呢?开始执行的时候,要找到第一个 id=10 的行,因此本该是 next-key lock(5,10]。

根据优化 1, 主键 id 上的等值条件,退化成行锁,只加了 id=10 这一行的行锁。范围查找就往后继续找,找到 id=15 这一行停下来,因此需要加 next-key lock(10,15]。

所以,session A 这时候锁的范围就是主键索引上,行锁 id=10 和 next-key lock(10,15]。这样,session B 和 session C 的结果你就能理解了。

这里你需要注意一点,首次 session A 定位查找 id=10 的行的时候,是当做等值查询来判断的,而向右扫描到 id=15 的时候,用的是范围查询判断。

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