图灵学院：用 Explain 查看 SQL 的执行计划
文章目录
- 一、Explain 概述
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- 1.1 Explain 含义及作用
- 1.2 Explain 的基本用法
- 二、Explain 返回列详解
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- 2.1 数据准备
- 2.2 id 列
- 2.3 select_type 列
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- 2.3.1 simple
- 2.3.2 primary
- 2.3.3 subquery
- 2.3.4 dependent subquery
- 2.3.5 derived
- 2.3.6 union
- 2.3.7 dependent union
- 2.3.8 union result
- 2.4 table 列
- 2.5 partitions 列
- 2.6 type 列 ★
-
- 2.6.1 system
- 2.6.2 const
- 2.6.3 eq_ref
- 2.6.4 ref
- 2.6.5 range
- 2.6.6 index
- 2.6.7 all
- 2.6.8 null
- 2.7 possible_keys 列
- 2.8 key 列
- 2.9 key_len 列
- 2.10 ref 列
- 2.11 rows列
- 2.12 Extra列
-
- 2.12.1 Using Index
- 2.12.2 Using where
- 2.12.3 Using index condition
- 2.12.4 Using temporary
- 2.12.5 Using filesort
- 2.12.6 Select tables optimized away
一、Explain 概述
1.1 Explain 含义及作用
Explain是 SQL 分析工具中非常重要的一个功能，它可以模拟优化器执行查询语句，帮助我们理解查询是如何执行的；分析查询执行计划可以帮助我们发现查询瓶颈，优化查询性能。Explain 主要有以下几个作用：
① 表的读取顺序
② SQL执行时查询操作类型
③可以使用哪些索引
④ 实际使用哪些索引
⑤每张表有多少行记录被扫描
⑥SQL语句性能分析
1.2 Explain 的基本用法
Explain select * from users;
注：暂时大体有个印象，后文每列的属性都会逐一讲解。
二、Explain 返回列详解
2.1 数据准备
CREATE TABLE users (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(50) NOT NULL,
email VARCHAR(100) NOT NULL,
password VARCHAR(100) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE products (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(50) NOT NULL,
price FLOAT NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
CREATE TABLE orders (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
user_id INT NOT NULL,
order_date DATETIME NOT NULL,
total_price FLOAT NOT NULL,
product_id INT NOT NULL,
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id),
FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
alter table users add index index_name_email (name,email);
INSERT INTO users (name, email, password)
VALUES ('张三', '[email protected]', 'password123'),
('李四', '[email protected]', 'password123'),
('王五', '[email protected]', 'password123'),
('赵六', '[email protected]', 'password123'),
('钱七', '[email protected]', 'password123');
INSERT INTO products (name, price)
VALUES ('产品 1', 10.00),
('产品 2', 15.00),
('产品 3', 20.00),
('产品 4', 12.00),
('产品 5', 18.00);
INSERT INTO orders (user_id, order_date, total_price, product_id)
VALUES (1, '2023-02-18 10:00:00', 100.00, 1),
(2, '2023-02-18 11:00:00', 50.00, 2),
(3, '2023-02-18 12:00:00', 20.00, 3),
(4, '2023-02-18 13:00:00', 15.00, 4),
(5, '2023-02-18 14:00:00', 25.00, 5);
数据说明：新建了三张表：users、orders、products，并给用户表的名字和邮箱字段添加了联合索引，三张表之间的关系如下：
此外，由于订单表关联用户表和产品表，因此在建表的时候，mysql 会为 订单表添加如下两个索引：
2.2 id 列
每个 select 都有一个对应的 id 号，并且是从 1 开始自增的。id 列对应以下四种情况：
① 如果 id 序号相同，从上往下执行。
② 如果 id 序号不同，序号大先执行。
③ 如果两种都存在，先执行序号大，在同级从上往下执行。
④ 如果显示 NULL，最后执行。表示结果集，并且不需要使用它来进行查询。
另外，table 列指查询要用的表。
-
情况一：id 列相同： 序号大先执行explain SELECT users.name, orders.total_price, products.price FROM users INNER JOIN orders ON users.id = orders.user_id INNER JOIN products ON orders.product_id = products.id;
说明：先执行 users 表，然后再执行 orders 表，最后执行 products 表。
注：mysql 8 版本和 5 版本是有些差别的，mysql 8 版本优化器会对查询进行优化，先查 orders 表。 -
情况二：id 列不同，序号大先执行explain select * from orders where product_id = (select id from products where products.price = 10);
说明：先执行了子查询中的 select 语句，即查询了 products 表，然后再进行的外部查询。
-
情况三：两种都存在，先执行序号大，在同级从上往下执行set session optimizer_switch='derived_merge=off'; -- 关闭MySQL5.7对衍生表合并优化 explain select orders.* from (select id from products) as temp inner join orders on temp.id = orders.product_id; set session optimizer_switch='derived_merge=on'; -- 还原配置
说明：先查询产品表、然后关联订单表、再做了一个数据比对。
表示 id = 2 的那行记录是衍生表类型。 -
情况四：显示NULLexplain select id from users union select id from products; -- 使用 union 将结果集拼接
说明：最后一行为拼接结果集， id 列为NULL，表示最后执行，依赖于前面两条记录，只做了结果集存储与展示。注： mysql 8 版本在最后一种情况不会显示 NULL。
mysql 的优化器对 sql 语句也会进行优化，如下面的例子：
explain
select * from users where id in (select user_id from orders where id = 1);
show WARNINGS;
正常来说，id 列应该对应 id 列不同的情况。但是优化之后，会有以下结果：
通过 show WARNINGS; 的结果2中的 Message 为优化后的语句，即优化器进行复杂的计算发现连接查询的效率更高。
/* select#1 */
SELECT
'1' AS `id`,
'张三' AS `name`,
'[email protected]' AS `email`,
'password123' AS `password`
FROM
`testsql`.`orders`
JOIN `testsql`.`users`
WHERE
TRUE
2.3 select_type 列
select_type 列表示查询语句执行的查询操作类型。
2.3.1 simple
simple：简单 select，不包括 union 与子查询。
Explain select * from users;
Explain select * from users inner join orders on users.id = orders.user_id;
注：mysql 8版本，对于本例中的第二条 sql 语句，会先执行订单表再执行用户表。
2.3.2 primary
primary：复杂查询中最外层查询，比如使用 union 或 union all 时，id 为 1 的记录 select_type 通常是 primary。
explain
select id from users -- 标记为 PRIMARY
union
select id from products; -- 标记为 UNION
注：mysql 8 版本，id列会有所不同。
2.3.3 subquery
subquery：指在 select 语句中出现的子查询语句,结果不依赖于外部查询（不在from语句中）。
explain
select orders.*,(select name from products where id = 1) from orders;
说明：由于子查询的结果没有依赖于外部的 orders 表，因此 products 的查询类型是 SUBQUERY。
2.3.4 dependent subquery
dependent subquery：指在 select 语句中出现的查询语句，结果依赖于外部查询。
explain
select orders.*,(select name from products where products.id = orders.user_id) from orders;
说明：由于子查询的结果依赖于外部的 orders 表的 user_id，因此 products 的查询类型是 DEPENDENTSUBQUERY。
2.3.5 derived
derived：派生表，在 FROM 子句的查询语句，表示从外部数据源中推导出来的，而不是从 SELECT 语句中的其他列中选择出来的。
derived 或者理解为临时表。
set session optimizer_switch='derived_merge=off'; -- 关闭 MySQL5.7 对衍生表合并优化
explain
select * from (select user_id from orders where id = 1) as temp;
set session optimizer_switch='derived_merge=on'; -- 还原配置
说明：先执行的是 orders 表，查询到的记录定义成了 temp 表。因此查询类型是 DERIVED，即派生表。最后执行的是 temp 表，来源是派生表，查询类型是 PRIMARY。
2.3.6 union
union：分为 union 与 union all 两种。
若第二个 select 出现在 union 之后，则被标记为 union；
如果 union 被 from 子句的子查询包含，那么第一个 select 会被标记为 derived；
union 会针对相同的结果集进行去重，union all 不会进行去重处理。
explain
select * from (
select id from products where price = 10
union
select id from orders where user_id in (1,2)
union
select id from users where name = '张三' ) as temp;
说明：union 会对结果进行去重，因此结果集先放到 UNION RESULT 这个区域当中，表示 ID 为 2 3 4 的结果集拼接到一块。
另外，mysql 8 版本会在 id 上有一些区别；也可以通过查看 Extra 列来查看 UNION RESULT 这个区域是临时的。
explain
select * from (
select id from products where price = 10
union all
select id from orders where user_id in (1,2)
union all
select id from users where name = '张三' ) as temp;
2.3.7 dependent union
dependent union：当 union 作为子查询时，其中第一个 union 为 dependent subquery，第二个 union 为 dependent union。
explain
select * from orders where id in (
select id from products where price = 10
union
select id from orders where user_id = 2
union
select id from users where name = '张三' );
说明：与上文 union 关键字的区别在于上文的代表是一个临时表，而现在是一个子查询，需要被标记。
mysql 8 版本与 5 版本在 id 列上有一定的区别。
2.3.8 union result
union result：如果两个查询中有相同的列，则会对这些列进行重复删除，只保留一个表中的列。
explain
select id from users
union
select id from products;
注：mysql 8 版本与 5 版本在 id 列上有一定的区别。
2.4 table 列
table列：查询所涉及的表名。如果有多个表，将显示多行记录。
2.5 partitions 列
partitions列：表分区情况。
查询语句所涉及的表的分区情况。具体来说，它会显示出查询语句在哪些分区上执行，以及是否使用了分区裁剪等信息。如果没有分区，该项为NULL。
2.6 type 列 ★
type 列，指查询所使用的访问类型。
效率从高到低分别为：system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > range > index > ALL。
一般来说保证 range 级别，最好能达到 ref 级别。
2.6.1 system
system：const类型的一种特殊场景，查询的表只有一行记录的情况，并且该表使用的存储引擎的统计数据是精确的。
InnoDb 存储引擎的统计数据不是精确的，虽然只有一条数据但是 type 类型为 ALL；
DROP TABLE t;
CREATE TABLE t(i INT) ENGINE=InnoDb;
INSERT INTO t VALUES(1);
explain select * from t;
Memory 存储引擎的统计数据是精确的，所以当只有一条记录的时候 type 类型为 system。
DROP TABLE tt;
CREATE TABLE tt(i INT) ENGINE=memory;
INSERT INTO tt VALUES(1);
explain select * from tt;
2.6.2 const
const：基于主键或唯一索引查看一行，当 MySQL 对查询某部分进行优化，并转换为一个常量时，使用这些类型访问转换成常量查询，效率高。
explain
select * from orders where id = 1;
2.6.3 eq_ref
eq_ref：基于主键或唯一索引连接两个表，对于每个索引键值，只有一条匹配记录，被驱动表的类型为’eq_ref’。
explain
select users.* from users inner join orders on users.id = orders.id;
-- 将用户表的 ID 和订单表的 ID 进行匹配
说明：possible_keys 是推荐使用的索引，key 是真实使用的索引。优化器认为对于 users 表，全表扫描的效率是更高的。被驱动表则会被标记为 eq_ref，其中 possible_keys 和使用的 key 都是 primary，即主键索引。
2.6.4 ref
ref：基于非唯一索引连接两个表或通过二级索引列与常量进行等值匹配，可能会存在多条匹配记录。
-- 关联查询，使用非唯一索引进行匹配。
explain
select users.* from users inner join orders on users.id = orders.user_id;
-- 简单查询，使用二级索引列匹配。
explain
select * from orders where user_id = 1;
2.6.5 range
range：使用非唯一索引扫描部分索引，比如使用索引获取某些范围区间的记录。
explain
select * from orders where user_id > 3;
2.6.6 index
index：扫描整个索引就能拿到结果，一般是二级索引，这种查询一般为使用覆盖索引（需优化，缩小数据范围）。
explain
select user_id from orders;
2.6.7 all
all：扫描整个表进行匹配，即扫描聚簇索引树（需优化，添加索引优化）。
explain
select * from users;
注：一般情况下，聚簇索引等同于主键索引。
2.6.8 null
null：MySQL 在优化器分解语句就已经可以获取到结果，执行时甚至不用访问表或索引。
explain
select min(id) from users;
2.7 possible_keys 列
possible_keys 列：表示在查询中 可能 使用到某个索引或多个索引；如果没有选择索引，显示 null。
2.8 key 列
key 列：表示在查询中 实际 使用的索引，如果没有使用索引，显示 null。
对应 possible_keys 和 key 有以下四种关系，以 A 索引为例：
- 可能使用 A 索引，实际也使用 A 索引。
- 可能使用 A 索引，实际没有使用 A 索引。
- 可能不使用索引，实际使用 A 索引。
- 可能不使用索引，实际也不使用 索引。
2.9 key_len 列
key_len 列：表示当优化器决定使用 某个索引 执行查询时，该索引记录的最大长度（主要使用在联合索引）。联合索引可以通过这个值算出具体使用了索引中的哪些列。
联合索引可以通过这个值算出具体使用了索引中的哪些列。
-
使用单例索引explain select * from users where id = 1;
说明： id 是整形类型占 4 个字节。 -
使用联合索引explain select * from users where name = '张三' and email = '[email protected]'; -- key_len:454
说明：name 字段：3 * 50 + 2 = 152，email 字段：3 * 100 +2 = 302，加 2 表示变长字符串。CREATE TABLE `users` ( `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(50) NOT NULL, -- 3*50+2 = 152 `email` varchar(100) NOT NULL, -- 3*100+2 = 302 `password` varchar(100) NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`), KEY `index_name_email` (`name`,`email`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8mb3;
计算规则如下：
- 字符串：
char(n)：n 个字节
varchar(n)：如果是 uft-8（utf8mb3）：3n+2 字节；如果是 utf8mb4：4n+2 字节。加的 2 字节表示当前为变长字符串，即动态列。 - 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
字段如果为 NULL，需要 1 个字节记录是否为 NULL。
| 列类型 | key_len | 备注 |
|---|---|---|
| id int | key_len = 4+1 | 允许 NULL，加 1 字节 |
| id int not null | key_len = 4 | 不允许 NULL |
| user char(30) utf8 | key_len = 30*3+1 | 允许 NULL，加 1 字节 |
| user varchar(30) not null utf8 | key_len = 30*3+2 | 动态列类型，加 2 字节 |
| user varchar(30) utf8 | key_len = 30*3+2+1 | 动态列类型，加 2 字节；允许 NULL，再加上 1 字节 |
| detail text(10) utf8 | key_len = 30*3+2+1 | TEXT 列截取部分，被视为动态列类型，加 2 字节；且允许 NULL |
如在 users 表中添加 num 字段：
当执行以下语句时，会有如下输出：
alter table users add index index_num (num); -- 添加索引
explain
select * from users where num = 111;
说明：smallint 是 2 字节，允许为空再加 1 字节。
2.10 ref 列
ref 列表示将哪个字段或常量和 key 列所使用的字段进行比较。
当使用索引列等值查询时，与索引列进行等值匹配的对象信息。
-
常量匹配explain select * from users where name = '张三' and email = '[email protected]';
-
字段匹配explain select users.* from users inner join orders on users.id = orders.id;
优化器认为对于 users 表，全表扫描的效率是更高的。然后扫描 orders 表，并标记为 eq_ref，eq_ref 等值匹配的值是 testsql.users.id，即 users 表的主键，其中 testsql 是数据库的名。 -
函数匹配explain select users.* from users inner join orders on users.id = trim(orders.id);
说明：orders 表通过索引扫描，key 列为 user_id（二级索引），因为如果可以通过二级索引获取到目标数据，就不会通过聚簇索引树，因此 ref 为空。而对于 users 表，其 eq_ref 等值匹配的信息是 trim( xxx ) 函数，因此 ref 为 func。
2.11 rows列
rows 列：全表扫描时表示需要扫描表的行数估计值；索引扫描时表示扫描索引的行数估计值；值越小越好（不是结果集中的行数）
-
全表扫描explain select * from orders where user_id >= 3 and total_price = 25;
说明：orders 表一共有五条数据，根据二级索引 user_id 进行查找 user_id >= 3 的数据，一共有三条。但优化器经过计算，发现全表扫描的效率更高，因此选择全表扫描。rows 表示一共有 5 行数据，filtered 表示 20%，即最终结果为 1 条数据，则 1 / 5 = 20%。
mysql 8 版本与 5 版本有所不同，会获取某些范围区间的记录。
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索引扫描explain select * from orders where user_id > 3;
说明：orders 表根据二级索引进行查找找到的数据有两条，没有其他的 and 条件过滤，因此 filtered 为 2/2=100%。
2.12 Extra列
Extra 列表示 SQL 执行查询的一些额外信息。
2.12.1 Using Index
Using index：使用非主键索引树就可以查询所需要的数据。一般是覆盖索引，即查询列都包含在辅助索引树叶子节点中，不需要回表查询。
explain
select user_id,id from orders where user_id = 1;
覆盖索引举例：
当执行 select * from user where age = 35; 这条 sql 的时候，会先从索引页中查出来 age = 35 对应的主键 id，之后再回表到聚簇索引中，查询其它字段的值。
那么当执行 select id from users where age = 35;，先从索引页中查出来 age = 35 对应的主键 id 。之后，惊讶的发现，需要查询字段的 id 值已经查到了，那次此时就不需要回表了，这种情况成为 索引覆盖。
总结：需要查询的字段都在索引列中的情况就被称为覆盖索引。
2.12.2 Using where
Using where：不通过索引查询所需要的数据。
explain
select * from orders where total_price = 100;
explain
select * from orders where user_id = 1 and total_price = 100;
说明：where 条件中既有索引，也有非索引的情况下，也会被标记 Using where。
2.12.3 Using index condition
Using index condition：表示查询列不被索引覆盖，where 条件中是一个索引范围查找，过滤完索引后回表找到所有符合条件的数据行。
explain
select * from orders where user_id > 3;
2.12.4 Using temporary
Using temporary：表示需要使用临时表来处理查询。
例1：total_price 列无索引，需要创建一张临时表进行去重。
explain
select distinct total_price from orders;
说明：因此可通过对该待去重字段添加索引，即可完成优化。
例2：name 列有联合索引。
explain
select distinct name from users;
说明：因为索引树就是一个排好序的数据结构，因此去重相对简单高效。
2.12.5 Using filesort
Using filesort：当查询中包含 order by 操作而且无法利用索引完成的排序操作，数据较少时从内存排序，如果数据较多需要在磁盘中排序。 需优化成索引排序。
例1：total_price 列无索引，无法通过索引进行排序。需要先保存 total_price 与对应的主键 id，然后在排序 total_price 查找数据。
explain
select total_price from orders order by total_price;
说明：也可添加索引，进行优化。
例2：name 列有索引，因索引已经是排好序的所以直接读取就可以了。
explain
select name from users order by name;
2.12.6 Select tables optimized away
Select tables optimized away：使用某些聚合函数（min,max）来访问某个索引值。
type 列为空时，优化器阶段，就会获取到索引的最小值与最大值并进行返回，不需要访问表和索引。
explain
select min(id) from users;
explain
select min(password) from users;
文章参考：慢Sql、索引失效、不会优化？这套MySQL优化课程帮你解决！3小时快速掌握MySQL高级优化