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。

一文带你搞懂如何优化慢SQL_第7张图片

◦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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    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
  • Java-Collections Framework学习与总结-LinkedHashMap BrokenDreams LinkedHashMap
            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。       
  • 读《研磨设计模式》-代码笔记-抽象工厂模式-Abstract Factory bylijinnan abstract
    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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                    在上篇文章中我们使用了双重检验锁的方式避免懒汉式单例模式下由于多线程造成的实例被多次创建的问题，但是因为由于JVM为了使得处理器内部的运算单元能充分利用，处理器可能会对输入代码进行乱序执行（Out Of Order Execute）优化，处理器会在计算之后将乱序执行的结果进行重组，保证该
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