mysql优化—— Explain字段介绍和使用

explain详解

1、MySQL数据库基本架构

MySQL数据库和其他数据库相比，MySQL有点与众不同，主要体现在存储引擎的架构上，插件式的存储引擎架构将查询处理和其他的系统任务以及数据的存储提取相分离。这种架构可以根据业务的需求和实际需求选择合适的存储引擎。

• 1、连接层：最上层是一些客户端和连接服务，包含本地sock通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于tcp/ip的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证、及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户端提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全链接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。
• 2、服务层：MySQL的核心服务功能层，该层是MySQL的核心，包括查询缓存，解析器，解析树，预处理器，查询优化器。主要进行查询解析、分析、查询缓存、内置函数、存储过程、触发器、视图等，select操作会先检查是否命中查询缓存，命中则直接返回缓存数据，否则解析查询并创建对应的解析树。
• 3、引擎层：存储引擎层，存储引擎真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API与存储引擎进行通信。不同的存储引擎具有的功能不同，这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。
• 4、存储层：数据存储层，主要是将数据存储在运行于裸设备的文件系统之上，并完成与存储引擎的交互。

• 1、Connectors：指的是不同语言中与SQL的交互。

• 2、Connection Pool：管理缓冲用户连接，线程处理等需要缓存的需求。MySQL数据库的连接层。

• 3、Management Serveices & Utilities：系统管理和控制工具。备份、安全、复制、集群等等。。

• 4、SQL Interface：接受用户的SQL命令，并且返回用户需要查询的结果。

• 5、Parser：SQL语句解析器。

• 6、Optimizer：查询优化器，SQL语句在查询之前会使用查询优化器对查询进行优化。就是优化客户端请求query，根据客户端请求的query 语句，和数据库中的一些统计信息，在一系列算法的基础上进行分析，得出一个最优的策略，告诉后面的程序如何取得这个 query 语句的结果。For Example： select uid,name from user where gender = 1;这个select 查询先根据where 语句进行选取，而不是先将表全部查询出来以后再进行gender过滤；然后根据uid和name进行属性投影，而不是将属性全部取出以后再进行过滤。最后将这两个查询条件联接起来生成最终查询结果。

• 7、Caches & Buffers：查询缓存。

• 8、Pluggable Storage
  Engines：存储引擎接口。MySQL区别于其他数据库的最重要的特点就是其插件式的表存储引擎(注意：存储引擎是基于表的，而不是数据库)。

• 9、File System：数据落地到磁盘上，就是文件的存储。

2、explain定义、使用

定义

在日常工作中，我们会有时会开慢查询去记录一些执行时间比较久的SQL语句，找出这些SQL语句并不意味着完事了，些时我们常常用到explain这个命令来查看一个这些SQL语句的执行计划，查看该SQL语句有没有使用上了索引，有没有做全表扫描，这都可以通过explain命令来查看。所以我们深入了解MySQL的基于开销的优化器，还可以获得很多可能被优化器考虑到的访问策略的细节，以及当运行SQL语句时哪种策略预计会被优化器采用。

mysql官方介绍：

When EXPLAIN is used with an explainable statement, MySQL displays information from the optimizer about the statement execution plan.That is, MySQL explains how it would process the statement, including information about how tables are joined and in which order.

explain能解释mysql如何处理SQL语句，表的加载顺序，表是如何连接，以及索引使用情况。是SQL优化的重要工具

使用

语法：explain + SQL

-- 实际SQL，查找用户名为Jefabc的员工
select * from emp where name = 'Jefabc';

-- 查看SQL是否使用索引，前面加上explain即可
explain select * from emp where name = 'Jefabc';

expain出来的信息有10列，分别是id、select_type、table、type、possible_keys、key、key_len、ref、rows、Extra,

下面对这些字段出现的可能进行解释：

字段名称	作用
id	执行编号，标识select所属的行。如果在语句中没子查询或关联查询，只有唯一的select，每行都将显示1。否则，内层的select语句一般会顺序编号，对应于其在原始语句中的位置
select_type	显示本行是简单或复杂select。如果查询有任何复杂的子查询，则最外层标记为PRIMARY（DERIVED、UNION、UNION RESUlT）
table	访问引用哪个表（引用某个查询，如“derived3”）
type	数据访问/读取操作类型（ALL、index、range、ref、eq_ref、const/system、NULL）
possible_keys	揭示哪一些索引可能有利于高效的查找
key	显示mysql决定采用哪个索引来优化查询
key_len	显示mysql在索引里使用的字节数
ref	显示了之前的表在key列记录的索引中查找值所用的列或常量
rows	为了找到所需的行而需要读取的行数，估算值，不精确。通过把所有rows列值相乘，可粗略估算整个查询会检查的行数
Extra	额外信息，如using index、filesort等

3、explain字段说明

3.1、id：表的读取和加载顺序

• 值有以下三种情况：
  • id相同，执行顺序由上至下。
  • 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。
  • id相同不同，同时存在。永远是id大的优先级最高，id相等的时候顺序执行。

可以这样理解，执行顺序从大到小，先执行id为2的，然后执行id为1的（先A再B，规则1）；执行顺序为：第三行，第一行，第二行。

3.2、select_type： 查询中每个select子句的类型

类型名称	作用
simple	简单子查询，不包含子查询和union
primary	包含union或者子查询，最外层的部分标记为primary
subquery	一般子查询中的子查询被标记为subquery，也就是位于select列表中的查询
dependent subquery	子查询中的第一个SELECT，依赖于外部查询
derived	派生表——该临时表是从子查询派生出来的，位于form中的子查询
union	位于union中第二个及其以后的子查询被标记为union，第一个就被标记为primary如果是union位于from中则标记为derived
union result	用来从匿名临时表里检索结果的select被标记为union result
dependent union	顾名思义，首先需要满足UNION的条件，及UNION中第二个以及后面的SELECT语句，同时该语句依赖外部的查询
UNCACHEABLE SUBQUERY	一个子查询的结果不能被缓存，必须重新评估外链接的第一行

1、SIMPLE：简单select，不使用union和子查询

2、PRIMARY：查询中包含任何复杂的子部分，最外层的select被标记为PRIMARY

3、UNION：union中第二个后面的select语句

4、DEPENDENT UNION：一般是子查询中的第二个select语句（取决于外查询，mysql内部也有些优化）

5、UNION RESULT：union的结果

6、SUBQUERY：子查询中的第一个select

7、DEPENDENT SUBQUERY：子查询中第一个select，取决于外查询（在mysql中会有些优化，有些dependent会直接优化成simple）

8、DERIVED：派生表的select（from子句的子查询）

3.3、table：对应行正在访问哪一个表，表名或者别名

• 关联优化器会为查询选择关联顺序，左侧深度优先
• 当from中有子查询的时候，表名是derivedN的形式，N指向子查询，也就是explain结果中的下一列
• 当有union result的时候，表名是union 1,2等的形式，1,2表示参与union的query id

注意：MySQL对待这些表和普通表一样，但是这些“临时表”是没有任何索引的。

3.4、type：访问类型

从最好到最差依次是：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL。除了ALL没有用到索引，其他级别都用到索引了。

一般来说，得保证查询至少达到range级别，最好达到ref。

• 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，这个也可以忽略不计。

• 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。因为只匹配一行数据，所以很快。如将主键置于where列表中，MySQL就能将该查询转化为一个常量。

• eq_ref：唯一性索引扫描，读取本表中和关联表表中的每行组合成的一行，查出来只有一条记录。除 了 system 和 const类型之外,这是最好的联接类型。

• ref：非唯一性索引扫描，返回本表和关联表某个值匹配的所有行，查出来有多条记录。

• range：只检索给定范围的行，一般就是在WHERE语句中出现了BETWEEN、< >、in等的查询。这种范围扫描索引比全表扫描要好，因为它只需要开始于索引树的某一点，而结束于另一点，不用扫描全部索引。

• index：Full Index Scan，全索引扫描，index和ALL的区别为index类型只遍历索引树。也就是说虽然ALL和index都是读全表，但是index是从索引中读的，ALL是从磁盘中读取的。

• ALL：Full Table Scan，没有用到索引，全表扫描。

具体使用说明

(1).system

这是const联接类型的一个特例。表仅有一行满足条件.如下(t3表上的id是 primary key)

mysql> explain select * from (select * from t3 where id=3952602) a ;
+----+-------------+------------+--------+-------------------+---------+---------+------+------+-------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys     | key     | key_len | ref  | rows | Extra |
+----+-------------+------------+--------+-------------------+---------+---------+------+------+-------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL              | NULL    | NULL    | NULL |    1 |       |
|  2 | DERIVED     | t3         | const  | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4       |      |    1 |       |
+----+-------------+------------+--------+-------------------+---------+---------+------+------+-------+

(2).const

表最多有一个匹配行，它将在查询开始时被读取。因为仅有一行，在这行的列值可被优化器剩余部分认为是常数。const表很快，因为它们只读取一次！

const用于用常数值比较PRIMARY KEY或UNIQUE索引的所有部分时。在下面的查询中，tbl_name可以用于const表：

SELECT * from tbl_name WHERE primary_key=1；
SELECT * from tbl_name WHERE primary_key_part1=1和 primary_key_part2=2；

例如:
mysql> explain select * from t3 where id=3952602;
+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys     | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t3    | const | PRIMARY,idx_t3_id | PRIMARY | 4       | const |    1 |       |
+----+-------------+-------+-------+-------------------+---------+---------+-------+------+-------+

(3). eq_ref

对于每个来自于前面的表的行组合，从该表中读取一行。这可能是最好的联接类型，除了const类型。它用在一个索引的所有部分被联接使用并且索引是UNIQUE或PRIMARY KEY。

eq_ref可以用于使用= 操作符比较的带索引的列。比较值可以为常量或一个使用在该表前面所读取的表的列的表达式。

在下面的例子中，MySQL可以使用eq_ref联接来处理ref_tables：

SELECT * FROM ref_table,other_table
  WHERE ref_table.key_column=other_table.column;

SELECT * FROM ref_table,other_table
  WHERE ref_table.key_column_part1=other_table.column
    AND ref_table.key_column_part2=1;

例如
mysql> create unique index  idx_t3_id on t3(id) ;
Query OK, 1000 rows affected (0.03 sec)
Records: 1000  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> explain select * from t3,t4 where t3.id=t4.accountid;
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys     | key       | key_len | ref                  | rows | Extra |
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t4    | ALL    | NULL              | NULL      | NULL    | NULL                 | 1000 |       |
|  1 | SIMPLE      | t3    | eq_ref | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4       | dbatest.t4.accountid |    1 |       |
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+

(4).ref

对于每个来自于前面的表的行组合，所有有匹配索引值的行将从这张表中读取。如果联接只使用键的最左边的前缀，或如果键不是UNIQUE或PRIMARY KEY（换句话说，如果联接不能基于关键字选择单个行的话），则使用ref。如果使用的键仅仅匹配少量行，该联接类型是不错的。

ref可以用于使用=或<=>操作符的带索引的列。

在下面的例子中，MySQL可以使用ref联接来处理ref_tables：

SELECT * FROM ref_table WHERE key_column=expr;

SELECT * FROM ref_table,other_table
  WHERE ref_table.key_column=other_table.column;

SELECT * FROM ref_table,other_table
  WHERE ref_table.key_column_part1=other_table.column
    AND ref_table.key_column_part2=1;

例如:

mysql> drop index idx_t3_id on t3;
Query OK, 1000 rows affected (0.03 sec)
Records: 1000  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> create index idx_t3_id on t3(id) ;
Query OK, 1000 rows affected (0.04 sec)
Records: 1000  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> explain select * from t3,t4 where t3.id=t4.accountid;
+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type | possible_keys     | key       | key_len | ref                  | rows | Extra |
+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t4    | ALL  | NULL              | NULL      | NULL    | NULL                 | 1000 |       |
|  1 | SIMPLE      | t3    | ref  | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4       | dbatest.t4.accountid |    1 |       |
+----+-------------+-------+------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

(5). ref_or_null

该联接类型如同ref，但是添加了MySQL可以专门搜索包含NULL值的行。在解决子查询中经常使用该联接类型的优化。

在下面的例子中，MySQL可以使用ref_or_null联接来处理ref_tables：

SELECT * FROM ref_table
WHERE key_column=expr OR key_column IS NULL;

(6). index_merge

该联接类型表示使用了索引合并优化方法。在这种情况下，key列包含了使用的索引的清单，key_len包含了使用的索引的最长的关键元素。

例如:
mysql> explain select * from t4 where id=3952602 or accountid=31754306 ;
+----+-------------+-------+-------------+----------------------------+----------------------------+---------+------+------+------------------------------------------------------+
| id | select_type | table | type        | possible_keys              | key                        | key_len | ref  | rows | Extra                                                |
+----+-------------+-------+-------------+----------------------------+----------------------------+---------+------+------+------------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | t4    | index_merge | idx_t4_id,idx_t4_accountid | idx_t4_id,idx_t4_accountid | 4,4     | NULL |    2 | Using union(idx_t4_id,idx_t4_accountid); Using where |
+----+-------------+-------+-------------+----------------------------+----------------------------+---------+------+------+------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

(7). unique_subquery

该类型替换了下面形式的IN子查询的ref：

value IN (SELECT primary_key FROM single_table WHERE some_expr)
unique_subquery是一个索引查找函数，可以完全替换子查询，效率更高。

(8).index_subquery

该联接类型类似于unique_subquery。可以替换IN子查询，但只适合下列形式的子查询中的非唯一索引：

value IN (SELECT key_column FROM single_table WHERE some_expr)

(9).range

只检索给定范围的行，使用一个索引来选择行。key列显示使用了哪个索引。key_len包含所使用索引的最长关键元素。在该类型中ref列为NULL。

当使用=、<>、>、>=、<、<=、IS NULL、<=>、BETWEEN或者IN操作符，用常量比较关键字列时，可以使用range

mysql> explain select * from t3 where id=3952602 or id=3952603 ;
+----+-------------+-------+-------+-------------------+-----------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys     | key       | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+-------+-------------------+-----------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | t3    | range | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4       | NULL |    2 | Using where |
+----+-------------+-------+-------+-------------------+-----------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.02 sec)

(10).index

该联接类型与ALL相同，除了只有索引树被扫描。这通常比ALL快，因为索引文件通常比数据文件小。

当查询只使用作为单索引一部分的列时，MySQL可以使用该联接类型。

(11). ALL

对于每个来自于先前的表的行组合，进行完整的表扫描。如果表是第一个没标记const的表，这通常不好，并且通常在它情况下很差。通常可以增加更多的索引而不要使用ALL，使得行能基于前面的表中的常数值或列值被检索出。

3.5、possible_keys：显示可能应用在这张表中的索引，但不一定被查询实际使用

指出MySQL能使用哪个索引在表中找到记录，查询涉及到的字段上若存在索引，则该索引将被列出，但不一定被查询使用（该查询可以利用的索引，如果没有任何索引显示 null）

该列完全独立于EXPLAIN输出所示的表的次序。这意味着在possible_keys中的某些键实际上不能按生成的表次序使用。

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子句看是否它引用某些列或适合索引的列来提高你的查询性能。如果是这样，创造一个适当的索引并且再次用EXPLAIN检查查询

3.6、Key：key列显示MySQL实际决定使用的键（索引），必然包含在possible_keys中

如果没有选择索引，键是NULL。要想强制MySQL使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用FORCE INDEX、USE INDEX或者IGNORE INDEX。

3.7、key_len：显示MySQL决定使用的键长度

• 表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中使用的索引的长度（key_len显示的值为索引字段的最大可能长度，并非实际使用长度，即key_len是根据表定义计算而得，不是通过表内检索出的）
• 如果键是NULL，则长度为NULL。使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好 。

key_len计算规则

3.8、ref：哪些列或常量被用于查找索引列上的值

列与索引的比较，表示上述表的连接匹配条件，即哪些列或常量被用于查找索引列上的值

3.9、rows：估算出结果集行数

表示MySQL根据表统计信息及索引选用情况，估算的找到所需的记录所需要读取的行数。注意这是一个预估值。

3.10、Extra：MySQL解决查询的详细信息

Extra是EXPLAIN输出中另外一个很重要的列，该列显示MySQL在查询过程中的一些详细信息，MySQL查询优化器执行查询的过程中对查询计划的重要补充信息。

类型	说明
Using filesort	MySQL有两种方式可以生成有序的结果，通过排序操作或者使用索引，当Extra中出现了Using filesort 说明MySQL使用了后者，但注意虽然叫filesort但并不是说明就是用了文件来进行排序，只要可能排序都是在内存里完成的。大部分情况下利用索引排序更快，所以一般这时也要考虑优化查询了。使用文件完成排序操作，这是可能是ordery by，group by语句的结果，这可能是一个CPU密集型的过程，可以通过选择合适的索引来改进性能，用索引来为查询结果排序。
Using temporary	用临时表保存中间结果，常用于GROUP BY 和 ORDER BY操作中，一般看到它说明查询需要优化了，就算避免不了临时表的使用也要尽量避免硬盘临时表的使用。
Not exists	MYSQL优化了LEFT JOIN，一旦它找到了匹配LEFT JOIN标准的行， 就不再搜索了。
Using index	说明查询是覆盖了索引的，不需要读取数据文件，从索引树（索引文件）中即可获得信息。如果同时出现using where，表明索引被用来执行索引键值的查找，没有using where，表明索引用来读取数据而非执行查找动作。这是MySQL服务层完成的，但无需再回表查询记录。
Using index condition	这是MySQL 5.6出来的新特性，叫做“索引条件推送”。简单说一点就是MySQL原来在索引上是不能执行如like这样的操作的，但是现在可以了，这样减少了不必要的IO操作，但是只能用在二级索引上。
Using where	使用了WHERE从句来限制哪些行将与下一张表匹配或者是返回给用户。注意：Extra列出现Using where表示MySQL服务器将存储引擎返回服务层以后再应用WHERE条件过滤。
Using join buffe	使用了连接缓存：Block Nested Loop，连接算法是块嵌套循环连接;Batched Key Access，连接算法是批量索引连接
impossible where	where子句的值总是false，不能用来获取任何元组
select tables optimized away	在没有GROUP BY子句的情况下，基于索引优化MIN/MAX操作，或者对于MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作，不必等到执行阶段再进行计算，查询执行计划生成的阶段即完成优化。
distinct	优化distinct操作，在找到第一匹配的元组后即停止找同样值的动作

参考

1、https://www.cnblogs.com/tufujie/p/9413852.html
2、https://www.jianshu.com/p/ea3fc71fdc45
3、https://www.jianshu.com/p/be1c86303c80
4、http://www.cnitblog.com/aliyiyi08/archive/2008/09/09/48878.html