Explain详解与索引最佳实践

文章目录

    • 概要
    • 知识点详解

概要

一、Explain 使用与详解
二、从 B+树底层分析常见索引优化原则
三、Mysql 索引最佳实践

知识点详解

一、Explain 使用与详解
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
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explain 两个变种:
1)explain extended:会在 explain 的基础上额外提供一些查询优化的信息; 在 mysql5.7 版本之前利用 explain 去查看 sql 语句的执行计划,如果不显示 partitions和 filtered 这俩值,那就使用explain extended就可以出现。
2)explain partitions:相比 explain 多了个 partitions 字段,如果查询是基于分区表的话,会显示查询将访问的分
(基本上不会用,一般都是分库分表 )。
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)。

show warnings :紧随其后通过 show warnings 命令可以得到优化后的查询语句,从而看出优化器优化了什么(mysql 内部针对这条 sql 做的 一些优化,主要告诉我们会做哪些优化,但是显示的 sql 语句不一定可执行)。在这里插入图片描述
字段详解:
Explain详解与索引最佳实践_第1张图片
(1)id:
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 可能一样);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。
(2)select_type:
表示 sql 语句的类型,对应行是简单还是复杂的查询
simple:简单查询。查询不包含子查询和union
primary:复杂查询中最外层的 select
subquery:包含在 select 中的子查询(不在 from 子句中)
derived:包含在 from 子句中的子查询。MySQL会将结果存放在一个临时表中,也称为派生表(derived的英文含
义)
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union:在 union 中的第二个和随后的 select
(3)table:
表示查询的哪张表,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。(其中例子中的中的 3 表示select_type 是 derived 的 查询的 id)
(4)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(性能非常高,但是一般不会有这么简单的 sql)
在这里插入图片描述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(简而言之,根据主键索引(唯一索引)去检索因为只会匹配上一条数据相当于检索一条常量,所以用 const 表示;而 system 表示从一条数据中再检索一次,那检索效率会更快)
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mysql 内部优化之后就是直接按照常量去查询了,所以查询效率很快
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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。(例如,film 表查询的时候关联了主键索引/唯一索引),基本上到这个级别 sql 就不需要再优化了
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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(联合主键索引),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)
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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。
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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。
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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。(例子中不扫描主键索引是因为辅助索引叶子节点包含了主键的值,没有其他列了,加上辅助索引树本身就比主键索引树占用磁盘空间少,所以 mysql 扫描的是二级索引)
所以哦!在查询全表数据的时候,不一定走主键索引,如果只有两列值那么就会走辅助索引
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ALL:即全表扫描,扫描你的聚簇索引(主键索引)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。(因为查询过程的是索引的叶子节点每一个磁盘页,会跟 RAM 进行多次 IO 操作)
在这里插入图片描述(5). possible_keys列
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。
(6). key列
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。
(7) key_len列
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。
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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
(8). ref列
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)
(9). rows列
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。
(10)Extra列
这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下:
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(即不需要回表),再通过主键去主键索引树里获取其它字段值
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Using where:使用 where 语句来处理结果,并且查询的列未被索引覆盖(这种情况一般需要优化了)
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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;
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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。
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actor.name没有索引,此时创建了张临时表来distinct
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film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index,没有用临时表(说白了,从索引树边扫描边去重,因为是排好序的)
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。
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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
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film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index
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

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常见的 mysql 优化原则:
一、全值匹配
使用联合索引尽量使用到联合索引中所有的字段,当数据量很大的时候,全值匹配的 rows 会是最少的
(为什么?从 索引树分析就是匹配到的索引越多,定位就越快)
Explain详解与索引最佳实践_第2张图片
二、最左前缀法则
如果索引了多列,要遵守最左前缀法则。指的是查询从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列
(为什么?因为索引树是排好序的,起始没匹配上或者中间索引有跳过,对应的索引字段就无法快速定位)
Explain详解与索引最佳实践_第3张图片
三、不在索引列上做任何操作(计算、函数、(自动or手动)类型转换),会导致索引失效而转向全表扫描
(为什么?运算可能会导致索引值找不到,比如 left(name,3)所得出的值可能不存在索引树中)
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四、利用范围查询去替代函数运算可能会走索引从而提升效率
为什么说可能,因为 mysql 底层是否需要走索引会自己评估一个算法(因为 >,<,>=,<=不一定走索引,因为内部优化器会计算,符合条件的值的总和,与总数据量的比值,比值<=0.30,才会走索引),mysql 底层算法会得出可能全表扫描会比走索引更加效率高一些,后续我会另出一个章节去研究),下图执行过程显示 sql 语句可能会走索引,实际却没有,原因是数据量比较少加上走索引会回表
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五、存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列
(为什么?因为前面的索引列值相同,才会保证后面索引列有序)Explain详解与索引最佳实践_第4张图片

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六、尽量使用覆盖索引(只访问索引的查询(索引列包含查询列)),减少 select * 语句
七、mysql在使用不等于(!=或者<>),not in ,not exists 的时候无法使用索引会导致全表扫描
< 小于、 > 大于、 <=、>= 这些,mysql内部优化器会根据检索比例、表大小等多个因素整体评估是否使用索引
八、is null,is not null 一般情况下也无法使用索引(null 会在索引树上集中存放)
九、like以通配符开头(‘$abc…’)mysql索引失效会变成全表扫描操作
(为什么?%在前的条件去索引树上找 Lei,由于前面还有未知的字符串,只看后面小半截在索引树中是无序的,同理%在后面的类似于最左匹配原则,在索引树中是有序的)
杠精们:我就想用%在前去查询,那么查询的字段尽量覆盖索引,不去回表,查询字段必须是建立覆盖索引字段或者使用搜索引擎ES 等
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十、字符串不加单引号索引失效
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十一、少用or或in,用它查询时,mysql不一定使用索引,mysql内部优化器会根据检索比例、表大小等多个因素整体评估是否使用索引,详见范围查询优化
十二、范围查询优化
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没走索引原因:mysql内部优化器会根据检索比例、表大小等多个因素整体评估是否使用索引。比如这个例子,可能是由于单次数据量查询过大导致优化器最终选择不走索引
优化方法:可以将大的范围拆分成多个小范围

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最后索引总结:Explain详解与索引最佳实践_第6张图片
like KK%相当于=常量,%KK和%KK% 相当于范围

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