手把手教你彻底理解MySQL的explain关键字

数据库是程序员必备的一项基本技能,基本每次面试必问。对于刚出校门的程序员,你只要学会如何使用就行了,但越往后工作越发现,仅仅会写sql语句是万万不行的。写出的sql,如果性能不好,达不到要求,可能会阻塞整个系统,那对于整个系统来讲是致命的。

所以如何判断你的sql写的好不好呢?毕竟只有先知道sql写的好不好,才能再去考虑如何优化的问题。

MySQL官方就给我们提供了很多sql分析的工具,这里我们主要说一下EXPLAIN。

以下是基于MySQL5.7.28版本进行分析的,不同版本之间略有差异。

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1.1 概念

使用EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行sql语句,从而知道MySQL是如何处理你的语句,分析你的查询语句或者表结构的性能瓶颈。

用法:EXPLAIN+ sql语句

EXPLAIN执行后返回的信息如下:

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各个字段的大致含义如下:

  • id: SELECT 查询的标识符. 每个 SELECT 都会自动分配一个唯一的标识符.
  • select_type: SELECT 查询的类型.
  • table: 查询的是哪个表
  • partitions: 匹配的分区
  • type: join 类型
  • possible_keys: 此次查询中可能选用的索引
  • key: 此次查询中确切使用到的索引.
  • key_len: 查询优化器使用了索引的字节数.
  • ref: 哪个字段或常数与 key 一起被使用
  • rows: 显示此查询一共扫描了多少行. 这个是一个估计值.
  • filtered: 表示此查询条件所过滤的数据的百分比
  • extra: 额外的信息

1.2 准备工作

新建一个数据库test,执行下面的sql语句

CREATE TABLE t1(id INT(10) AUTO_INCREMENT,content VARCHAR(100) NULL , PRIMARY KEY (id));
CREATE TABLE t2(id INT(10) AUTO_INCREMENT,content VARCHAR(100) NULL , PRIMARY KEY (id));
CREATE TABLE t3(id INT(10) AUTO_INCREMENT,content VARCHAR(100) NULL , PRIMARY KEY (id));
CREATE TABLE t4(id INT(10) AUTO_INCREMENT,content VARCHAR(100) NULL , PRIMARY KEY (id));
INSERT INTO t1(content) VALUES(CONCAT('t1_',FLOOR(1+RAND()*1000)));
INSERT INTO t2(content) VALUES(CONCAT('t2_',FLOOR(1+RAND()*1000)));
INSERT INTO t3(content) VALUES(CONCAT('t3_',FLOOR(1+RAND()*1000)));
INSERT INTO t4(content) VALUES(CONCAT('t4_',FLOOR(1+RAND()*1000)));

下面一一解释各列的含义。

1.3 id

select查询的序列号,包含一组数字,表示查询中执行select子句的顺序或操作表的顺序。大致分为下面几种情况

(1)id相同,执行顺序由上至下

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上面的查询语句,三个id都为1,具有相同的优先级,执行顺序由上而下,具体执行顺序由优化器决定,这里执行顺序为t1,t2,t3。

(2)id不同,数字越大优先级越高

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如果sql中存在子查询,那么id的序号会递增,id越大越先被执行。如上图,执行顺序是t3、t1、t2,也就是说,最里面的子查询最先执行,由里往外执行。

在我测试的时候,无意中发现,下面的语句,一个使用的是IN关键字,一个使用的=运算符,但使用EXPLAIN执行后,结果天壤之别。

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这说明使用IN嵌套子查询,它是按顺序来执行的,也就是说每执行一次最外层子查询,里面的子查询都会被重复执行,这好像和我的理解差很多啊(我一直以为是先执行最里面的子查询,再执行外面的)。

具体可以看看这篇文章,我觉得讲的大概算是明白了。https://segmentfault.com/a/1190000005742843。这里就不再继续赘述了。

千万别用IN,使用JOIN或者EXISTS代替它

(3)id存在相同的和不同的

在上面语句的基础上,增加一个IN的子查询,执行结果如下

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执行顺序为t3、t1、t2、t4。值越大的越先执行,相同值的从上往下执行。

1.4 select_type

select_type表示查询的类型,主要是为了区分普通查询、子查询、联合查询等复杂查询。分为以下几种类型:

(1)SIMPLE

简单的select查询,查询中不包含子查询或者UNION。

(2)PRIMARY

查询中若包含任何复杂的子查询,那么最外层的查询被标记为PRIMARY。

(3)DERIVED

在from子句中包含的子查询被标记为DERIVED(衍生),MySQL会递归执行这些子查询,把结果放在临时表中。

(4)SUBQUERY

在select或where子句中包含了子查询,该子查询被标记为SUBQUERY。

(5)UNION

若第二个select查询语句出现在UNION之后,则被标记为UNION。若UNION包含在FROM子句的子查询中,外层SELECT将被标记为:DERIVED

(6)UNION RESULT

从UNION表获取结果的SELECT。

上面的前三种在上一小节已经出现过了,看看后面这三种

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可以看到id列出现了一个NULL,这是上面没讲到的。一般来说,特殊情况下,如果某行语句引用了其他多行结果集的并集,则该值可以为 NULL

1.5 table

这个没啥好讲的,表示这个查询是基于哪种表的。并不一定是真实存在的表,比如上面出现的DERIVED和,一般来说会出现下面的取值:

(1):输出结果中编号为 a 的行与编号为 b 的行的结果集的并集。

(2):输出结果中编号为 a 的行的结果集,derived 表示这是一个派生结果集,如 FROM 子句中的查询。

(3):输出结果中编号为 a 的行的结果集,subquery 表示这是一个物化子查询。

1.6 partitions

查询时匹配到的分区信息,对于非分区表值为NULL,当查询的是分区表时,partitions显示分区表命中的分区情况。

根据官方文档,在创建表的时候,指定不同分区存放的id值范围不同。

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插入测试数据,让id值分布在四个分区内。

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执行查询输出结果。


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1.7 type

type是查询的访问类型,是较为重要的一个指标,性能从最好到最坏依次是 system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL。

一般来说,得保证查询至少到达range级别,最好能达到ref。

(1)system

当表仅存在一行记录时(系统表),数据量很少,速度很快,这是一种很特殊的情况,不常见。

(2)const

当你的查询条件是一个主键或者唯一索引(UNION INDEX)并且值是常量的时候,查询速度非常快,因为只需要读一次表。

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给t1表的content列增加一个唯一索引

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(3)**eq_ref **

除了system和const,性能最好的就是eq_ref了。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。

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(4)ref

非唯一性索引扫描,返回匹配某个单独值的所有行。区别于eq_ref,ref表示使用除PRIMARY KEYUNIQUE index 之外的索引,即非唯一索引,查询的结果可能有多个。可以使用 = 运算符或者<=> 运算符。

在t2表的content列加上普通索引

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进行查询

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(5)fulltext

查询时使用 fulltext 索引。

(6)ref_or_null

对于某个字段既需要关联条件,也需要null 值的情况下。查询优化器会选择用ref_or_null 连接查询。

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(7)index_merge

在查询过程中需要多个索引组合使用,通常出现在有or 关键字的sql 中。

(8)unique_subquery

该联接类型类似于index_subquery。子查询中的唯一索引。在某些in子查询里,用于替换eq_ref,比如下面的查询语句

value IN (SELECT primary_key FROM single_table WHERE some_expr)

(9)index_subquery

[图片上传中...(19.png-e55cec-1621069077487-0)]
利用索引来关联子查询,不再全表扫描。用于非唯一索引,子查询可以返回重复值。类似于unique_subquery,但用于非唯一索引

value IN (SELECT key_column FROM single_table WHERE some_expr)

(10)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,一般就是在你的where 语句中出现
了between、<、>、in 等的查询,这种范围扫描索引扫描比全表扫描要好,因为它只需要开始于索引的某一点,而
结束语另一点,不用扫描全部索引。

举个例子,t3表中id字段为主键,有PRIMARY索引,content字段没有建立索引,查询时使用id作为条件,结果如下

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使用content作为条件,结果如下

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所以,只有对设置了索引的字段,做范围检索 type 才是 range

(11)index

sql语句使用了索引,但没有通过索引进行过滤,一般是使用了覆盖索引或者利用索引进行了排序分组。

index和ALL都是读全表,区别在于index是遍历索引树读取,ALL是从硬盘读取。index通常比ALL更快,因为索引文件通常比数据文件小。

举个例子,查询t3表主键id,结果如下

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(12)ALL

全表扫描,性能最差。

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1.8 possible_keys

查询时可能使用的索引,一个或多个。查询涉及到的字段上若存在索引,则该索引将被列出。注意是可能,实际查询时不一定会用到。

1.9 key

查询时实际使用的索引,没有使用索引则为NULL。查询时若使用了覆盖索引,则该索引只出现在key字段中。

举个例子,trb1表中有一个组合索引(age, name),那么当你的查询列和索引的个数和顺序一致时,查询结果如下:

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1.10 key_len

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。在不损失精确性的情况下,长度越短越好

key_len显示的值是索引字段可能的最大长度,并非实际使用长度,即key_len是根据表定义计算得到,不是通过表内检索。

key_len 字段能够帮你检查是否充分的利用上了索引。ken_len 越长,说明索引使用的越充分。

注意:key_len只计算where条件中用到的索引长度,而排序和分组即便是用到了索引,也不会计算到key_len中。

举个例子,有表trb1,存在以下字段,以及一个组合索引idx_age_name

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下面查询语句的执行结果

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key_len的值为153、158、null。如何计算:

①先看索引上字段的类型+长度。比如int=4 ; varchar(50) = 50 ; char(50) = 50。

②如果是varchar 或者char 这种字符串字段,视字符集要乘不同的值,比如utf-8 要乘3,GBK 要乘2。

③varchar 这种动态字符串要加2 个字节。

④允许为空的字段要加1 个字节。

第一条:key_len = name的字节长度 = 50 * 3 + 2 + 1 = 153

第二条:key_len = age 的字节长度 + name 的字节长度= 4 +1 + ( 50*3 + 2 + 1)= 5 + 153 = 158。(使用的索引更充分,查询结果更精确,但消耗更大)

第三条:索引失效了。

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1.11 ref

显示索引的哪一列被使用了,常见的取值有:const, func,null,字段名。

  • 当使用常量等值查询,显示const
  • 当关联查询时,会显示相应关联表的关联字段
  • 如果查询条件使用了表达式函数,或者条件列发生内部隐式转换,可能显示为func
  • 其他情况null

举个例子,t3表的content字段有普通索引,下面的查询语句结果如下

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1.12 rows

rows 列表示 MySQL 认为它执行查询时可能需要读取的行数,一般情况下这个值越小越好!

1.13 filtered

filtered 是一个百分比的值,表示符合条件的记录数的百分比。简单点说,这个字段表示存储引擎返回的数据在经过过滤后,剩下满足条件的记录数量的比例。

MySQL.5.7版本以前想要显示filtered需要使用explain extended命令。MySQL.5.7后,默认explain直接显示partitionsfiltered的信息。

1.14 Extra

其他额外的信息。

(1)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”。

举个例子,trb1表建立一个组合索引

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下面的查询出现filesort :

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按照组合索引的顺序,是name、age、purchased,而上面的查询语句,没有使用中间的age,所以在order by的时候索引失效了。通常这种情况是需要进行优化的

修改一下上面的sql语句,让索引不失效。

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(2)Using temporary

使了用临时表保存中间结果,MySQL 在对查询结果排序时使用临时表。常见于排序order by 和分组查询group by。

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这条sql语句用了临时表,又用了文件排序,在数据量非常大的时候效率是很低的,需要进行优化。

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所以在使用group by 和 order by的时候,列的数量和顺序尽量和索引的一样。

(3)Using index

Using index 表示相应的select 操作中使用了覆盖索引(Covering Index),避免访问了表的数据行,可以提高效率。

如果同时出现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,表明索引只是用来读取数据而非利用索引执行查找。

还是使用上面的trb1表举例子

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只出现了Using index,说明索引用来读取数据而不是执行查找。

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出现了Using where,说明索引被用来执行查找。

(4)Using where

表示查询时有索引被用来进行where过滤。

(5)Using join buffer

查询时使用了连接缓存。

(6)impossible where

查询语句的where条件总是为false,举个例子

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一般情况下不会出现这种。

关于Extra字段,有很多取值,这里就不一一列举了,具体可以看官方文档。

参考资料:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html

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