MySQL的执行计划详解（Explain）

1、MySQL执行计划的定义

在 MySQL 中可以通过 explain 关键字模拟优化器执行 SQL语句，从而知道 MySQL 是如何处理 SQL 语句的。

2、MySQL整个查询的过程

• 客户端向 MySQL 服务器发送一条查询请求
• 服务器首先检查查询缓存，如果命中缓存，则立刻返回存储在缓存中的结果。否则进入下一阶段
• 服务器进行 SQL 解析、预处理、再由优化器生成对应的执行计划
• MySQL 根据执行计划，调用存储引擎的 API 来执行查询
• 将结果返回给客户端，同时缓存查询结果
注意：只有在8.0之前才有查询缓存，8.0之后查询缓存被去掉了

3、如何启动执行计划

explain select 投影列 FROM 表名 WHERE 条件 ;

4、explain中的列

4.1、id

查询执行顺序：
id 值相同时表示从上向下执行
id 值相同被视为一组
如果是子查询，id 值会递增，id 值越高，优先级越高
id为NULL最后执行。

4.2、select_type

● simple：表示查询中不包含子查询或者 union
EXPLAIN select * from actor where id=1;

● primary：当查询中包含任何复杂的子部分，最外层的查询被标记成 primary
● derived：在 from 的列表中包含的子查询被标记成 derived
● subquery：在 select 或 where 列表中包含了子查询，则子查询被标记成 subquery
用个例子来了解primary、subquery和derived
set session optimizer_switch=‘derived_merge=off’;#关闭mysql5.7新特性对衍生表的合并优化
explain select (select 1 from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;

set session optimizer_switch=‘derived_merge=on’; #还原默认配置
● union：两个 select 查询时前一个标记为 PRIMARY，后一个标记为 UNION。union 出现在 from 从句子查询中，外层 select 标记为 PIRMARY，union 中第一个查询为 DERIVED，第二个子查询标记为 UNION
explain select 1 union all select 1;

● unionresult：从 union 表获取结果的 select 被标记成 union result 。

4.3、table

显示这一行的数据是关于哪张表的。
当 from 子句中有子查询时，table列是 格式，表示当前查询依赖 id=N 的查询，于是先执行 id=N 的查询。
当有 union 时，UNION RESULT 的 table 列的值为，1和2表示参与 union 的 select 行id。

4.4、type

这是重要的列，显示连接使用了何种类型。
SQL 性能优化的目标：至少要达到 range 级别，要求是 ref 级别，如果可以是 consts 最好。
说明：
1） consts 单表中最多只有一个匹配行（主键或者唯一索引），在优化阶段即可读取到数据。
2） ref 指的是使用普通的索引（normal index）。
3） range 对索引进行范围检索。
反例：explain 表的结果，type=index，索引物理文件全扫描，速度非常慢，这个 index 级别比较 range
还低，与全表扫描是小巫见大巫。

从最好到最差的连接类型为 system > const > eq_reg > ref > range > index > ALL。
一般来说，得保证查询达到range级别，最好达到ref
● NULL：mysql能够在优化阶段分解查询语句，在执行阶段用不着再访问表或索引。例如：在索引列中选取最小值，可以单独查找索引来完成，不需要在执行时访问表
explain select min(id) from film;

● system：表中只有一行数据。属于 const 的特例。如果物理表中就一行数据为 ALL
● const ：查询结果最多有一个匹配行。因为只有一行，所以可以被视为常量。const 查询速度非常快，因为只读一次。一般情况下把主键或唯一索引作为唯一条件的查询都是 const
explain select * from (select * from film where id = 1) tmp;

● 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。
explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id

● ref：非唯一性索引扫描，返回匹配某个单独值得所有行。索引要和某个值相比较，可能会找到多个符合条件的行。

1.简单 select 查询，name是普通索引（非唯一索引）
explain select * from film where name = ‘film1’;

2.关联表查询，idx_film_actor_id是film_id和actor_id的联合索引，这里使用到了film_actor的左边前缀film_id部分
explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_actor.film_id;

● range：把这个列当作条件只检索其中一个范围。常见 where 从句中出现 between、<、>、>=、in 等。主要应用在具有索引的列中
explain select * from actor where id > 1;

● index：full index scan全索引扫描，index与all的区别为：index类型只遍历索引树，这通常比all快，因为索引文件通常比数据文件小。也就是说虽然index和all都是读全表，但index是从索引中读的，而all是从硬盘中读的。
explain select * from film;

● ALL：即全表扫描，扫描你的聚簇索引的所有叶子节点。通常情况下这需要增加索引来进行优化了。
explain select * from actor;

4.5、possible_keys （可能用到的索引）

1. 查询条件字段涉及到的索引，可能没有使用。
2. explain 时可能出现 possible_keys 有列，而 key 显示 NULL 的情况，这种情况是因为表中数据不多，mysql认为索引对此查询帮助不大，选择了全表查询。
3. 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 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能，然后用 explain 查看效果

4.6、key （实际使用的索引）

实际使用的索引。如果为 NULL，则没有使用索引。
如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用 forceindex、ignore index。

4.7、key_len （索引的长度）

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。
例子：
film_actor的联合索引 idx_film_actor_id 由 film_id 和 actor_id 两个int列组成，并且每个int是4字节。通过结果中的key_len=4可推断出查询使用了第一个列：film_id列来执行索引查找。
explain select * from film_actor where film_id = 2;

4.8、ref

显示索引的哪一列被使用了，如果可能的话，是一个常量 const。

4.9、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。注意这个不是结果集里的行数， 数值越低越好。

4.10、fitered

显示了通过条件过滤出的行数的百分比估计值。

4.11、Extra （额外的）

MYSQL 如何解析查询的额外信息。

1. Distinct: MySQL 发现第 1 个匹配行后,停止为当前的行组合搜索更多的行。

2. Not exists:MySQL 能够对查询进行 LEFT JOIN 优化,发现 1 个匹配 LEFT JOIN 标准的行后,不再为前面的的行组合在该表内检查更多的行。

3. range checked for each record (index map: #):MySQL 没有发现好的可以使用的索引,但发现如果来自前面的表的列值已知,可能部分索引可以使用。

4. Using filesort: 说明mysql会对数据使用**一个外部的索引排序，而不是按照表内的索引顺序进行读取。Mysql中无法利用索引完成的排序操作称为“文件排序”**这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。
   4.1. actor.name未创建索引，会浏览actor整个表，保存排序关键字name和对应的id，然后排序name并检索行记录
   explain select * from actor order by name;
   
   4.2. film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index
   explain select * from film order by name;
   

5. Using index: 表示相应的select操作中使用了覆盖索引，避免访问了表的数据行，效率不错！
   如果同时出现了using where，表明索引被用来执行索引键值的查找；
   如果没有同时出现using where，表明索引用来读取数据而非执行查找动作
   explain select film_id from film_actor where film_id = 1;
   

6. Using temporary:为了解决查询,MySQL 需要创建一个临时表来容纳结果。使用了临时表保存中间结果。常见于排序order by和分组查询group by。
   Using filesort和Using temporary都是不太好的结果，会影响性能。
   6.1. actor.name没有索引，此时创建了张临时表来distinct
   explain select distinct name from actor;
   
   6.2. film.name建立了idx_name索引，此时查询时extra是using index,没有用临时表
   explain select distinct name from film;
   

7. Using where: 表示使用了where过滤。
   explain select * from actor where name = ‘a’;

8. Using sort_union(…), Using union(…), Using intersect(…): 这 些 函 数 说 明 如 何 为index_merge 联接类型合并索引扫描。

9. Using index for group-by:类似于访问表的 Using index 方式,Using index for group-by 表示MySQL发现了一个索引,可以用来查 询GROUP BY或DISTINCT查询的所有列,而不要额外搜索硬盘访问实际的表。