EXPLAIN详解（MySQL）

EXPLAIN概述

EXPLAIN语句提供MySQL如何执行语句的信息。EXPLAIN与SELECT, DELETE, INSERT, REPLACE和UPDATE语句一起工作。

EXPLAIN返回SELECT语句中使用的每个表的一行信息。它按照MySQL在处理语句时读取表的顺序列出了输出中的表。MySQL使用嵌套循环连接方法解析所有连接。这意味着MySQL从第一个表中读取一行，然后在第二个表、第三个表中找到匹配的行，以此类推。当处理完所有表后，MySQL输出选中的列，并回溯表列表，直到找到一个有更多匹配行的表。从这个表中读取下一行，然后继续处理下一个表。

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。

官方文档

MySQL官网

MySQL环境

版本：mysql5.7.35

示例表

DROP TABLE IF EXISTS `role`;
CREATE TABLE `role`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `idx_name`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of role
-- ----------------------------
INSERT INTO `role` VALUES (1, 'admin');
INSERT INTO `role` VALUES (2, 'teset');

-- ----------------------------
-- Table structure for user
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL,
  `age` int(11) NULL DEFAULT NULL,
  `create_time` datetime NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of user
-- ----------------------------
INSERT INTO `user` VALUES (1, 'zhangsan', 24, '2023-11-10 10:42:14');
INSERT INTO `user` VALUES (2, 'wanglei', 23, '2023-11-10 10:42:32');

-- ----------------------------
-- Table structure for user_role
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user_role`;
CREATE TABLE `user_role`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` int(11) NOT NULL,
  `role_id` int(11) NOT NULL,
  `remark` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `idx_user_role_id`(`user_id`, `role_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of user_role
-- ----------------------------
INSERT INTO `user_role` VALUES (1, 1, 1, NULL);
INSERT INTO `user_role` VALUES (2, 2, 2, NULL);

基本语法

EXPLAIN SELECT * FROM `user`

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。

如果我们再explain语句后马上执行一条show warnings语句，会展示mysql对上面这条sql优化后的语句，通过这个我们可以大概了解mysql给我们sql语句做的一些优化，当然mysql优化的语句不一定都能直接执行。

EXPLAIN SELECT * FROM `user`;
show warnings;

EXPLAIN 输出的列

列名	描述
id	id列是select的序列号
select_type	查询类型
table	表名
partitions	分区信息
type	关联类型或访问类型
possible_keys	可能用到的索引
key	实际使用的索引
key_len	索引字节数
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。
rows	预估读取的行数
filtered	估算出将要和 explain 中前一个表进行连接的行数
Extra	额外信息

1）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。

2）select_type列

select_type 表示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

EXPLAIN SELECT * FROM role WHERE id = 1

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）

EXPLAIN SELECT *,(SELECT count(1) FROM `user`) FROM role WHERE id = 1

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）

union： 在 union 中的第二个和随后的 select

explain select 1 union all select 1;

3）table列

这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表。

4）partitions列

如果查询是基于分区表的话，partitions 字段会显示查询将访问的分区。

5）type列

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 max(id) FROM role

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 SELECT * FROM `user` WHERE id = 1

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 user_role ur LEFT JOIN role r on r.id = ur.role_id

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。

EXPLAIN SELECT * FROM role WHERE `name` = 'admin'

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 role WHERE id >3

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 role

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 `user`

6）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。

7）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。

8）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。

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。

9）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：user.id）

10）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。

11）filtered 列

该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）。

11）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，再通过主键去主键索引树里获取其它字段值。

EXPLAIN SELECT user_id FROM user_role WHERE user_id = 1

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 `user` WHERE `name` = 'wanglei'

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 user_role WHERE user_id >3

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。

EXPLAIN SELECT DISTINCT `name` FROM `user` 

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. user.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 `user` ORDER BY `name`

2. role.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index

EXPLAIN SELECT * FROM role ORDER BY `name`

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时。

EXPLAIN SELECT max(id) FROM `user`