一文带你搞懂如何优化慢SQL

作者：京东科技 宋慧超

一、前言

最近通过SGM监控发现有两个SQL的执行时间占该任务总执行时间的90%，通过对该SQL进行分析和优化的过程中，又重新对SQL语句的执行顺序和SQL语句的执行计划进行了系统性的学习，整理的相关学习和总结如下；

二、SQL语句执行顺序

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第1张图片

要想优化慢SQL语句首先需要了解SQL语句的执行顺序，SQL语句中的各关键词执行顺序如下：

◦首先执行from、join 来确定表之间的连接关系，得到初步的数据。

◦然后利用where关键字后面的条件对符合条件的语句进行筛选。

from&join&where：用于确定要查询的表的范围，涉及到哪些表。

选择一张表，然后用join连接：

from table1 join table2 on table1.id=table2.id

选择多张表，用where做关联条件：

   from table1,table2 where table1.id=table2.id

最终会得到满足关联条件的两张表的数据，不加关联条件会出现笛卡尔积。

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第2张图片

◦然后利用group by对数据进行分组。

按照SQL语句中的分组条件对数据进行分组，但是不会筛选数据。

下面用按照id的奇偶进行分组：

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第3张图片

◦然后分组后的数据分别执行having中的普通筛选或者聚合函数筛选。

having&where

having中可以是普通条件的筛选，也能是聚合函数，而where中只能是普通函数；一般情况下，有having可以不写where，把where的筛选放在having里，SQL语句看上去更丝滑。

使用where再group by ： 先把不满足where条件的数据删除，再去分组。

使用group by 在having：先分组再删除不满足having条件的数据。（该两种几乎没有区别）

比如举例如下：100/2=50，此时我们把100拆分(10+10+10+10+10…)/2=5+5+5+…+5=50,只要筛选条件没变，即便是分组了也得满足筛选条件，所以where后group by 和group by再having是不影响结果的！

不同的是，having语法支持聚合函数,其实having的意思就是针对每组的条件进行筛选。我们之前看到了普通的筛选条件是不影响的，但是having还支持聚合函数，这是where无法实现的。

当前的数据分组情况

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第4张图片

执行having的筛选条件，可以使用聚合函数。筛选掉工资小于各组平均工资的having salary：

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第5张图片

然后再根据我们要的数据进行select，普通字段查询或者聚合函数查询，如果是聚合函数，select的查询结果会增加一条字段。

分组结束之后，我们再执行select语句，因为聚合函数是依赖于分组的，聚合函数会单独新增一个查询出来的字段，这里我们两个id重复了，我们就保留一个id，重复字段名需要指向来自哪张表，否则会出现唯一性问题。最后按照用户名去重。

select employee.id,distinct name,salary, avg(salary)

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第6张图片

将各组having之后的数据再合并数据。

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◦然后将查询到的数据结果利用distinct关键字去重。

◦然后合并各个分组的查询结果，按照order by的条件进行排序。

比如这里按照id排序。如果此时有limit那么查询到相应的我们需要的记录数时，就不继续往下查了。

◦最后使用limit做分页。

记住limit是最后查询的，为什么呢？假如我们要查询薪资最低的三个数据，如果在排序之前就截取到3个数据。实际上查询出来的不是最低的三个数据而是前三个数据了，记住这一点。

假如SQL语句执行顺序是先做limit再执行order by，执行结果为3500,5500,7000了（正确SQL执行的最低工资的是3500,5500,5500）。

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第8张图片

SQL查询时需要遵循的两个顺序：

1、关键字的顺序是不能颠倒的。

SELECT ... FROM ... WHERE ... GROUP BY ... HAVING ... ORDER BY ... LIMIT

2、select语句的执行顺序（在MySQL和Oracle中，select执行顺序基本相同）。

FROM > WHERE > GROUP BY > HAVING > SELECT的字段 > DISTINCT > ORDER BY > LIMIT

以SQL语句举例，那么该语句的关键字顺序和执行顺序如下：

SELECT DISTINCT player_id, player_name, count(*) as num #顺序5
FROM player JOIN team ON player.team_id = team.team_id #顺序1
WHERE height > 1.80 #顺序2
GROUP BY player.team_id #顺序3
HAVING num > 2 #顺序4
ORDER BY num DESC #顺序6
LIMIT 2 #顺序7

三、SQL执行计划

• 为什么要学习SQL的执行计划？

因为一个sql的执行计划可以告诉我们很多关于如何优化sql的信息 。通过一个sql计划，如何访问表中的数据 （是使用全表扫描还是索引查找？）一个表中可能存在多个不同的索引，表中的类型是什么、是否子查询、关联查询等…

• 如何获取SQL的执行计划？

在SQL语句前加上explain关键词皆可以得到相应的执行计划。其中：在MySQL8.0中是支持对select/delete/inster/replace/update语句来分析执行计划，而MySQL5.6前只支持对select语句分析执行计划。 replace语句是跟instert语句非常类似，只是插入的数据和表中存在的数据（存在主键或者唯一索引）冲突的时候**，****replace**语句会把原来的数据替换新插入的数据，表中不存在唯一的索引或主键，则直接插入新的数据。

•如何分析SQL语句的执行计划？

下面对SQL语句执行计划中的各个字段的含义进行介绍并举例说明。

◦id列

id标识查询执行的顺序，当id相同时，由上到下分析执行，当id不同时，由大到小分析执行。

id列中的值只有两种情况，一组数字（说明查询的SQL语句对数据对象的操作顺序）或者NULL（代表数据由另外两个查询的union操作后所产生的结果集）。

explain
select course_id,class_name,level_name,title,study_cnt
from imc_course a
join imc_class b on b.class_id=a.class_id
join imc_level c on c.level_id =a.level_id
where study_cnt > 3000

返回3行结果，并且ID值是一样的。由上往下读取sql的执行计划，第一行是table c表作为驱动表 ，等于是以C表为基础来进行循环嵌套的一个关联查询。 （4 *100*1 =400 总共扫描400行等到数据）

◦select_type列

值 含义
SIMPLE 不包含子查询或者UNION操作的查询（简单查询）
PRIMARY 查询中如果包含任何子查询，那么最外层的查询则被标记为PRIMARY
SUBQUERY select列表中的子查询
DEPENDENT SUBQUERY 依赖外部结果的子查询
UNION union操作的第二个或者之后的查询值为union
DEPENDENT UNION 当union作为子查询时，第二或是第二个后的查询的值为select_type
UNION RESULT union产生的结果集
DERIVED 出现在from子句中的子查询（派生表）

例如：查询学习人数大于3000, 合并 课程是MySQL的记录。

EXPLAIN
SELECT 
course_id,class_name,level_name,title,study_cnt
FROM imc_course a
join imc_class b on b.class_id =a.class_id
join imc_level c on c.level_id = a.level_id
WHERE study_cnt > 3000

union

SELECT course_id,class_name,level_name,title,study_cnt
FROM imc_course a
join imc_class b on b.class_id = a.class_id
join imc_level c on c.level_id = a.level_id
WHERE class_name ='MySQL'

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第9张图片

分析数据表：先看id等于2

id=2 则是查询mysql课程的sql信息，分别是b,a,c 3个表，是union操作，selecttype为是UNION。

id=1 为是查询学习人数3000人的sql信息，是primary操作的结果集，分别是c,a,b3个表，select_type为PRIMARY。

最后一行是NULL, select_type是UNION RESULT 代表是2个sql 组合的结果集。

◦table列

指明是该SQL语句从哪个表中获取数据

值 含义
展示数据库表名（如果表取了别名显示别名）
由ID为M、N查询union产生的结果集
/ 由ID为N的查询产生的结果（通常也是一个子查询的临时表） 
EXPLAIN
SELECT
course id,class name,level name,title,study cnt
FROM imc course a
join imc class b on b.class id =a.class id
join imc level c on c.level id = a.level id
WHERE study cnt > 3000

union

SELECT course id,class name,level name,title,study _cnt
FROM imc course a
join imc class b on b.class id = a.class id
join imc level c on c.level id = a.level id
WHERE class name ='MySOL'

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第10张图片

◦type列

注意: 在MySQL中不一定是使用JOIN才算是关联查询，实际上MySQL会认为每一个查询都是连接查询，就算是查询一个表，对MySQL来说也是关联查询。

type的取值是体现了MySQL访问数据的一种方式。type列的值按照性能高到低排列 system \> const \> eq_ref \> ref \> ref_or_null \> index_merge \> range \> index \> ALL

值 含义
system const连接类型的特例，当查询的表只有一行时使用
const 表中有且只有一个匹配的行时使用，如队逐渐或唯一索引的查询，这是效率最高的连接方式
eq_ref 唯一索引或主键查询，对应每个索引建，表中只有一条记录与之匹配【A表扫描每一行B表只有一行匹配满足】
ref\_or\_null 类似于ref类型的查询，但是附加了对NULL值列的查询
index_merge 表示使用了索引合并优化方法
range 索引范围扫描，常见于between、>、<这样的查询条件
index FULL index Scan全索引扫描，同ALL的区别是，遍历的是索引树
ALL FULL TABLE Scan全表扫描，效率最差的连接方式

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第11张图片

•如果where like “MySQL%”，type类型为？

虽然class_name 加了索引 ，但是使用where的like% 右统配， 所以会走索引范围扫描。

EXPLAIN
SELECT
course id,class name,level name,title,study_cnt
FROM imc course a
join imc class b on b.class id= a.class id
join imc level c on c.level id = a.level id
WHERE class namelike'MySQL%'

•如果where like “%MySQL%”，type类型为？

虽然class_name 加了索引 ，但是使用where的%like% 左右统配， 所以会走全索引扫描，如果不加索引的话，左右统配会走全表扫描。

EXPLAIN
SELECT
course id,class name,level name,title,study_cnt
FROM imc course a
join imc class b on b.class id= a.class id
join imc level c on c.level id = a.level id
WHERE class namelike'%MySQL%'

◦possible_key、key列

possible_keys说明表可能用到了哪些索引，而key是指实际上使用到的索引。基于查询列和过滤条件进行判断。查询出来都会被列出来，但是不一定会是使用到。

如果在表中没有可用的索引，那么key列 展示NULL，possible_keys是NULL，这说明查询到覆盖索引。

◦key_len列

实际用的的索引使用的字节数。

注意，在联合索引中，如果有3列，那么总字节是长度是100个字节的话，那么key_len值数据可能少于100字节，比如30个字节，这就说明了查询中并没有使用联合索引的所有列。而只是利用到某一些列或者2列。

key_len的长度是由表中的定义的字段长度来计算的，并不是存储的实际长度，所以满足数据最短的实际字段存储，因为会直接影响到生成执行计划的生成 。

◦ref列

指出那些列或常量被用于索引查找

◦rows列

（ 有2个含义）1、根据统计信息预估的扫描行数。

2、另一方面是关联查询内嵌的次数，每获取匹配一个值都要对目标表查询，所以循环次数越多性能越差。

因为扫描行数的值是预估的，所以并不准确。

◦filtered列

表示返回结果的行数占需读取行数的百分比。

filtered列跟rows列是有关联的，是返回预估符合条件的数据集，再去取的行的百分比。也是预估的值。数值越高查询性能越好。

◦Extra列

包括了不适合在其他列中所显示的额外信息。

值 含义
Distinct 优化distinct操作，在找到第一匹配的元组后即停止找同样值得动作
Not exists 使用not exisits来优化查询
Using filesort 使用文件来进行排序，通常会出现在order by 或group by查询中
Using index 使用了覆盖索引进行查询【查询所需要的信息用所用来获取，不需要对表进行访问】
Using temporary MySQL需要使用临时表来处理，常见于排序、子查询和分组查询
Using where 需要在MySQL服务器层使用where条件来过滤数据
select tables optimized away 直接通过索引来获取数据，不用访问表

四、SQL索引失效

◦最左前缀原则：要求建立索引的一个列都不能缺失，否则会出现索引失效。

◦索引列上的计算，函数、类型转换（列类型是字符串在条件中需要使用引号，否则不走索引）、均会导致索引失效。

◦索引列中使用is not null会导致索引列失效。

◦索引列中使用like查询的前以%开头会导致索引列失效。

◦索引列用or连接时会导致索引失效。

五、实际优化慢SQL中遇到问题

下面是在慢SQL优化过程中所遇到的一些问题。

•MySQL查询到的数据排序是稳定的么？

•force_index的使用方式？

•为什么有时候order by id会导致索引失效？

•........未完整理中......

六、总结

通过本次对慢SQL的优化的需求进而发现有关SQL语句执行顺序、执行计划、索引失效场景、底层SQL语句执行原理相关知识还存在盲区，得益于此次需求的开发，有深入的对相关知识进行学习和总结。接下来会对SQL底层是如何执行SQL语句

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    url: 要求为String类型的参数，（默认为当前页地址）发送请求的地址。 type: 要求为String类型的参数，请求方式（post或get）默认为get。注意其他http请求方法，例如put和    delete也可以使用，但仅部分浏览器支持。 timeout: 要求为Number类型的参数，设置请求超时时间（毫秒）。此设置将覆盖$.ajaxSetup()方法的全局
  • JConsole & JVisualVM远程监视Webphere服务器JVM Kai_Ge JVisualVMJConsoleWebphere
        JConsole是JDK里自带的一个工具，可以监测Java程序运行时所有对象的申请、释放等动作，将内存管理的所有信息进行统计、分析、可视化。我们可以根据这些信息判断程序是否有内存泄漏问题。 　　使用JConsole工具来分析WAS的JVM问题，需要进行相关的配置。 　　首先我们看WAS服务器端的配置. 　　1、登录was控制台https://10.4.119.18
  • 自定义annotation 120153216 annotation
    Java annotation 自定义注释@interface的用法 一、什么是注释      说起注释，得先提一提什么是元数据(metadata)。所谓元数据就是数据的数据。也就是说，元数据是描述数据的。就象数据表中的字段一样，每个字段描述了这个字段下的数据的含义。而J2SE5.0中提供的注释就是java源代码的元数据，也就是说注释是描述java源
  • CentOS 5/6.X 使用 EPEL YUM源 2002wmj centos
    CentOS 6.X 安装使用EPEL YUM源1. 查看操作系统版本[root@node1 ~]# uname -a Linux node1.test.com 2.6.32-358.el6.x86_64 #1 SMP Fri Feb 22 00:31:26 UTC 2013 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux [root@node1 ~]#
  • 在SQLSERVER中查找缺失和无用的索引SQL 357029540 SQL Server
    --缺失的索引 SELECT  avg_total_user_cost * avg_user_impact * ( user_scans + user_seeks ) AS PossibleImprovement ,          last_user_seek ,    
  • Spring3 MVC 笔记（二） —json+rest优化 7454103 Spring3 MVC
    接上次的 spring mvc 注解的一些详细信息！                          其实也是一些个人的学习笔记  呵呵！
  • 替换“\”的时候报错Unexpected internal error near index 1 \ ^ adminjun java“\替换”
    发现还是有些东西没有刻子脑子里,,过段时间就没什么概念了,所以贴出来...以免再忘...   在拆分字符串时遇到通过 \ 来拆分，可是用所以想通过转义 \\ 来拆分的时候会报异常   public class Main {          /*
  • POJ 1035 Spell checker(哈希表) aijuans 暴力求解--哈希表
    /* 题意：输入字典，然后输入单词，判断字典中是否出现过该单词，或者是否进行删除、添加、替换操作，如果是，则输出对应的字典中的单词 要求按照输入时候的排名输出 题解：建立两个哈希表。一个存储字典和输入字典中单词的排名，一个进行最后输出的判重 */ #include <iostream> //#define using namespace std; const int HASH =
  • 通过原型实现javascript Array的去重、最大值和最小值 ayaoxinchao JavaScriptarrayprototype
    用原型函数（prototype）可以定义一些很方便的自定义函数，实现各种自定义功能。本次主要是实现了Array的去重、获取最大值和最小值。 实现代码如下：   <script type="text/javascript"> Array.prototype.unique = function() { var a = {}; var le
  • UIWebView实现https双向认证请求 bewithme UIWebViewhttpsObjective-C
              什么是HTTPS双向认证我已在先前的博文 ASIHTTPRequest实现https双向认证请求 中有讲述，不理解的读者可以先复习一下。本文是用UIWebView来实现对需要客户端证书验证的服务请求，网上有些文章中有涉及到此内容，但都只言片语，没有讲完全，更没有完整的代码，让人困扰不已。但是此知
  • NoSQL数据库之Redis数据库管理(Redis高级应用之事务处理、持久化操作、pub_sub、虚拟内存) bijian1013 redis数据库NoSQL
    3.事务处理         Redis对事务的支持目前不比较简单。Redis只能保证一个client发起的事务中的命令可以连续的执行，而中间不会插入其他client的命令。当一个client在一个连接中发出multi命令时，这个连接会进入一个事务上下文，该连接后续的命令不会立即执行，而是先放到一个队列中，当执行exec命令时，redis会顺序的执行队列中
  • 各数据库分页sql备忘 bingyingao oraclesql分页
    ORACLE 下面这个效率很低 SELECT * FROM ( SELECT A.*, ROWNUM RN FROM (SELECT * FROM IPAY_RCD_FS_RETURN order by id desc) A ) WHERE RN <20; 下面这个效率很高 SELECT A.*, ROWNUM RN FROM (SELECT * FROM IPAY_RCD_
  • 【Scala七】Scala核心一：函数 bit1129 scala
    1. 如果函数体只有一行代码，则可以不用写{},比如 def print(x: Int) = println(x) 一行上的多条语句用分号隔开，则只有第一句属于方法体，例如   def printWithValue(x: Int) : String= println(x); "ABC"   上面的代码报错，因为，printWithValue的方法
  • 了解GHC的factorial编译过程 bookjovi haskell
    GHC相对其他主流语言的编译器或解释器还是比较复杂的，一部分原因是haskell本身的设计就不易于实现compiler，如lazy特性，static typed，类型推导等。 关于GHC的内部实现有篇文章说的挺好，这里，文中在RTS一节中详细说了haskell的concurrent实现，里面提到了green thread，如果熟悉Go语言的话就会发现，ghc的concurrent实现和Go有点类
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            前面总结了java.util.HashMap，了解了其内部由散列表实现，每个桶内是一个单向链表。那有没有双向链表的实现呢？双向链表的实现会具备什么特性呢？来看一下HashMap的一个子类——java.util.LinkedHashMap。       
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    声明： 本文只为方便我个人查阅和理解，详细的分析以及源代码请移步 原作者的博客http://chjavach.iteye.com/ package design.pattern; /* * Abstract Factory Pattern * 抽象工厂模式的目的是： * 通过在抽象工厂里面定义一组产品接口，方便地切换“产品簇” * 这些接口是相关或者相依赖的
  • 压暗面部高光 cherishLC PS
    方法一、压暗高光&重新着色 当皮肤很油又使用闪光灯时，很容易在面部形成高光区域。 下面讲一下我今天处理高光区域的心得： 皮肤可以分为纹理和色彩两个属性。其中纹理主要由亮度通道（Lab模式的L通道）决定，色彩则由a、b通道确定。 处理思路为在保持高光区域纹理的情况下，对高光区域着色。具体步骤为：降低高光区域的整体的亮度，再进行着色。 如果想简化步骤，可以只进行着色（参看下面的步骤1
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    Java VisualVM监控远程JVM    JDK1.6开始自带的VisualVM就是不错的监控工具. 这个工具就在JAVA_HOME\bin\目录下的jvisualvm.exe, 双击这个文件就能看到界面   通过JMX连接远程机器, 需要经过下面的配置: 1. 修改远程机器JDK配置文件 (我这里远程机器是linux).    
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    关键字：focus、 setFocus、 IFocusManager、KeyboardEvent 焦点、设置焦点、获得焦点、键盘事件 一、无焦点的困扰——组件监听不到键盘事件 原因：只有获得焦点的组件（确切说是InteractiveObject）才能监听到键盘事件的目标阶段；键盘事件（flash.events.KeyboardEvent）参与冒泡阶段，所以焦点组件的父项（以及它爸
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    由于YII致力于完美的整合第三方库，它并没有定义任何全局函数。yii中的每一个应用都需要全类别和对象范围。例如，Yii::app()->user;Yii::app()->params['name'];等等。我们可以自行设定全局函数，使得代码看起来更加简洁易用。(原文地址) 我们可以保存在globals.php在protected目录下。然后，在入口脚本index.php的，我们包括在
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