[MySQL]查询的性能优化分析（二）：Explain

MySQL Query Optimizer

MySQL Query Optimizer是MySQL中专门负责优化SELECT语句的模块，其主要功能是：通过计算分析系统中收集到的统计信息，为客户端请求的Query提供MySQL认为最优的执行计划¹。

优化器执行过程：

1. 客户端向MySQL发起Query请求；
2. 命令解析器模块完成请求分类，区别出SELECT并转发给MySQL Query Optimizer（查询优化器）；
3. 查询优化器对整条Query进行优化，处理掉一些常量表达式的预算，直接换算成常量值；
4. 查询优化器对Query中的查询条件进行简化和转换，如去掉一些无用或显而易见的条件、结构调整等；
5. 分析Query中是否有Hint消息，是否可以通过Hint信息完全确定该Query的执行计划；
6. 若没有Hint信息或不足以完全确定执行计划，则会读取所涉及对象的统计信息，根据Query进行写相应的计算分析，得出最后的执行计划。

查看执行计划：Explain

Explain的作用

使用EXPLAIN关键字可以通过模拟优化器执行SQL查询语句了解MySQL是如何处理SQL语句，从而分析查询语句或是表结构中的性能瓶颈。
使用Explain可以了解到：

• 表的读取顺序：通过执行计划中的id判断
• 数据读取操作的操作类型：通过执行计划中的select_type判断
• 哪些索引可以使用：通过执行计划中的possible_keys判断
• 哪些索引被实际使用：通过执行计划中的key判断
• 表之间的引用：通过执行计划中的ref判断
• 每张表有多少行被优化器查询：通过执行计划中的rows判断

Explain的使用

基本语法：Explain + SQL语句²

图1 执行计划结果

执行计划包含的信息：

• id：select查询的序列号，包含一组数字，表示查询中执行select子句或操作表的顺序
  • id相同：执行顺序由上而下
    
  • id不同：如果是子查询，id的序号会递增，id值越大，优先级越高，越先被执行
    
  • id相同、不同同时存在：相同的id视为一组，组内从上往下顺序执行，在所有id组中，id值越大，优先级越高，越先被执行
    
• select_type：操作类型
  • SIMPLE：不包含子查询或者UNION的简单查询
  • PRIMARY：包含任何子查询的查询中最外层查询（即最后加载的查询）
  • SUBQUERY：在SELECT子句或者WHERE子句中的子查询
  • DERIVED³：FROM子句中的子查询（若包含UNION，则外层查询将被标记为DERIVED）
    
  • UNION：UNION后的查询
  • UNION RESULT：UNION连接的查询合并后的结果集
    
• table：数据查询基于的数据表
• patitions：分区表命中的分区情况，非分区表该字段为Null
• type：访问类型，常见的类型从好到坏的顺序是system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL，一般来说，保证查询至少能够达到range级别，最好能达到ref级别
  • ALL：全表扫描，百万级别以上数据量的需要优化；
  • index：全索引扫描，扫描只会遍历索引树，相较于ALL从硬盘中读取全表数据，index扫描是从索引中读取全表数据，由于索引文件通常比数据文件小，使得index扫描比ALL扫描快；
    
  • range：索引范围扫描，返回索引在给定范围的匹配行；
    
  • ref：非唯一性索引扫描，多表联结查询匹配某个单独值的结果可能为多个匹配行；
  • eq_ref：唯一性索引扫描，多表联结查询匹配某个单独值的结果只有一个匹配行⁴，通常是将主键或唯一索引与联结的前表中的列进行比较；
    
  • const：唯一性索引扫描，单表查询结果最多只有一个匹配行，通常是将primary key或unique索引的所有部分与常量值进行比较；
    
  • system：表只有一行记录（等于系统表），这是const类型的特里，可以忽略不考虑。
• possible_keys：显示可能应用在表查询中的所有索引，即查询涉及到的字段上若存在索引，则该索引将被列出，但不一定被实际使用
• key：实际使用的索引，如果为NULL，则没有创建索引，或者创建了索引但未使用
• key_len：表示索引中使用的字节数，可以通过该列计算查询中使用的索引的长度，即索引字段的最大可能长度，并非实际使用长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好。
• ref：表示被用于与索引比较的常量或列
• rows：表示根据表统计信息及索引选用情况，大致估算出检索所需要读取的行数，行数越少越好
• filtered：存储引擎返回的数据在server层过滤后，剩下满足查询的记录数量的比例(%)
• extra：表示包含不适合在其他列中显示但十分重要的信息
  • using filesort：表示查询和排序的字段与索引不符（引用的字段个数和顺序不符），MySQL无法利用索引完成排序操作，会影响查询的性能，尽量优化消除。如下图，索引为empno，而排序字段为sal，此时索引的排序功能不再起作用；
    
  • Using temporary：表示MySQL在对查询结果排序时使用保存了中间结果的临时表，常见于order by和group by，会严重影响查询的性能；
  • Using Index：表示相应的查询操作中使用了覆盖索引⁵，避免访问了表的数据行
    • 存在using where：表明索引被用来执行索引键值的查找
      
    • 不存在using where：表明索引用来读取数据而非执行查找动作
      
  • Using where：表示使用了where过滤
  • Using index condition：表示相应的查询操作中同时使用创建了索引的列和未创建索引的列，5.6版本后加入的新特性
    • 存在Using where：表示未创建索引的列出现在WHERE子句中（emp表中对deptno、comm、sal三列创建了复合索引）
      
    • 不存在Using where：表示未创建索引的列出现在SELECT子句中（emp表中对deptno、comm、sal三列创建了复合索引）
      
  • Using join buffer：表示使用了联结缓存，join联结使用的比较多，建议增大缓存
  • Impossible where：WHERE子句的值总是false，不能获取到任何数据结果

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1. MySQL认为最优的数据检索方式，不意味着就是DBA认为的最优的数据检索方式，这部分认知的差异往往容易耗费时间。 ↩︎

2. 本文中使用的数据表是Oracle自带的scott用户的数据表的MySQL副本，所以不另外提供建表语句 ↩︎

3. MySQL会递归执行这部分查询，并把结果放在临时表里，即使这样会增加服务器负担。 ↩︎

4. 官网原文：One row is read from this table for each combination of rows from the previous tables. ↩︎

5. 覆盖索引（Covering Index）：查询的数据列只需要从索引中就可以获取，不需要读取数据行，即一个索引包含了满足查询结果的数据列 ↩︎