Explain详解与索引最佳实践
3.4.2 explain
使用EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行SQL语句，分析你的查询语句或是结构的性能瓶颈；
在 select 语句之前增加 explain 关键字，MySQL 会在查询上设置一个标记，执行查询会返回执行计划的信息，而不是执行这条SQL；
注意：如果 from 中包含子查询，仍会执行该子查询，将结果放入临时表中；
# 测试表及初始数据
DROP TABLE IF EXISTS `actor`;
CREATE TABLE `actor` (
`id` int(11) NOT NULL,
`name` varchar(45) DEFAULT NULL,
`update_time` datetime DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `actor` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (1,'a','2017-12-22 15:27:18'), (2,'b','2017-12-22 15:27:18'), (3,'c','2017-12-22 15:27:18');
DROP TABLE IF EXISTS `film`;
CREATE TABLE `film` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(10) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `idx_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `film` (`id`, `name`) VALUES (3,'film0'),(1,'film1'),(2,'film2');
DROP TABLE IF EXISTS `film_actor`;
CREATE TABLE `film_actor` (
`id` int(11) NOT NULL,
`film_id` int(11) NOT NULL,
`actor_id` int(11) NOT NULL,
`remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `idx_film_actor_id` (`film_id`,`actor_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `film_actor` (`id`, `film_id`, `actor_id`) VALUES (1,1,1),(2,1,2),(3,2,1);
执行explain语句：
explain select * from actor;
结果：
在查询中的每个表会输出一行，如果有两个表通过 join 连接查询，那么会输出两行；
（1）explain的两个变种
- explain extended
在explain的基础上提供一些优化信息，通过show warning命令得到优化后的查询语句；
额外还有filtered列，是一个百分比的值，rows * filtered/100 可以估算出将要和 explain 中前一个表进行连接的行数（前一个表指 explain 中的id值比当前表id值小的表，id值越大越先执行）；
explain extended select * from film where id=1;
结果：
show warnings;
结果：
结果第一行提示：explain extended将在后面的版本中移除；
- explain paritions
如果查询是基于分区表的话，会显示查询将访问的分区；
（2）explain中的列
- id列
id列的编号是 select 的序列号，有几个 select 就有几个id，并且id的顺序是按 select 出现的顺序增长的；
id列越大执行优先级越高，id相同则从上往下执行，id为NULL最后执行；
- select_type
表示对应的行是简单还是复杂的查询；
1）simple
简单查询；
查询不包含子查询和union；
explain select * from film where id = 2;
结果：
2）primary
复杂查询最外层的select；
3）subquery
包含在select中的子查询，不在from子句中；
4）derived
包含在from子句中的子查询，MySQL会将子查询的查询结果放在一个临时表中，也称派生表；
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
结果：
通过这个例子来理解primary、subquery、derived的区别；
5）union
在union合并查询sql中的第二个以及后面的select；
explain select 1 union all select 1;
结果：
第二个select语句的select_type位union；
- table
这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表。
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
比如上图所示，select#1依赖于select#3的查询（临时表）；
- type
这一列表示关联类型或访问类型，即MySQL决定如何查找表中的行，查找数据行记录的大概范围。
依次从最优到最差分别为：system > const > eq_ref > 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;
结果：
const, system：mysql能对查询的某部分进行优化并将其转化成一个常量（可以看show warnings 的结果）。用于 primary key 或 unique key 的所有列与常数比较时，所以表最多有一个匹配行，读取1次，速度比较快。system是const的特例，表里只有一条元组匹配时为system；
explain extended select * from (select * from film where id = 1) tmp;
show warnings;
结果：
eq_ref：primary key 或 unique key 索引的所有部分被连接使用 ，最多只会返回一条符合条件的记录。这可能是在 const 之外最好的联接类型了，简单的 select 查询不会出现这种 type。
explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id;
结果：
ref：相比 eq_ref，不使用唯一索引，而是使用普通索引或者唯一性索引的部分前缀，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';
结果：
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;
结果：
range：范围扫描通常出现在 in(), between ,> ,<, >= 等操作中。使用一个索引来检索给定范围的行。
explain select * from actor where id > 1;
结果：
index：扫描全索引就能拿到结果，一般是扫描某个二级索引，这种扫描不会从索引树根节点开始快速查找，而是直接对二级索引的叶子节点遍历和扫描，速度还是比较慢的，这种查询一般为使用覆盖索引，二级索引一般比较小，所以这种通常比ALL快一些。
explain select * from film;
结果：
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;
结果：
- possible_keys
这一列显示查询可能使用哪些索引来查找。
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。
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。
- key
这一列显示mysql实际采用哪个索引来优化对该表的访问。
如果没有使用索引，则该列是 NULL。如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用 force index、ignore index。
- key_len
这一列显示了mysql在索引里使用的字节数，通过这个值可以算出具体使用了索引中的哪些列。
举例来说，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;
结果：
key_len计算规则如下：
字符串，char(n)和varchar(n)，5.0.3以后版本中，n均代表字符数，而不是字节数，如果是utf-8，一个数字或字母占1个字节，一个汉字占3个字节
char(n)：如果存汉字长度就是 3n 字节
varchar(n)：如果存汉字则长度是 3n + 2 字节，加的2字节用来存储字符串长度，因为varchar是变长字符串
数值类型
tinyint：1字节
smallint：2字节
int：4字节
bigint：8字节
时间类型
date：3字节
timestamp：4字节
datetime：8字节
如果字段允许为 NULL，需要1字节记录是否为 NULL
索引最大长度是768字节，当字符串过长时，mysql会做一个类似左前缀索引的处理，将前半部分的字符提取出来做索引。
- ref
这一列显示了在key列记录的索引中，表查找值所用到的列或常量，常见的有：const（常量），字段名（例：film.id）
- rows
这一列是mysql估计要读取并检测的行数，注意这个不是结果集里的行数。
- Extra
这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下：
1）Using index：使用覆盖索引
覆盖索引定义：mysql执行计划explain结果里的key有使用索引，如果select后面查询的字段都可以从这个索引的树中获取，这种情况一般可以说是用到了覆盖索引，extra里一般都有using index；覆盖索引一般针对的是辅助索引，整个查询结果只通过辅助索引就能拿到结果，不需要通过辅助索引树找到主键，再通过主键去主键索引树里获取其它字段值
explain select film_id from film_actor where film_id = 1;
结果：
2）Using where：使用 where 语句来处理结果，并且查询的列未被索引覆盖
explain select * from actor where name = 'a';
结果：
3）Using index condition：查询的列不完全被索引覆盖，where条件中是一个前导列的范围；
explain select * from film_actor where film_id > 1;
结果：
4）Using temporary：mysql需要创建一张临时表来处理查询。出现这种情况一般是要进行优化的，首先是想到用索引来优化。
1. actor.name没有索引，此时创建了张临时表来distinct
explain select distinct name from actor;
结果：
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;
结果：
5）Using filesort：将用外部排序而不是索引排序，数据较小时从内存排序，否则需要在磁盘完成排序。这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。
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;
结果：
2. film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index
mysql> explain select * from film order by name;
explain select * from film order by name;
结果：
6）Select tables optimized away：使用某些聚合函数（比如 max、min）来访问存在索引的某个字段是
explain select min(id) from film;
结果：