Mysql-02Explain详解和索引最佳实践

Explain工具介绍

1.explain关键字可以模拟优化执行sql语句

2.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

3.如果 from 中包含子查询，仍会执行该子查询，将结果放入临时表中

表示例

CREATE TABLE `actor` (
  `id` int NOT NULL,
  `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

CREATE TABLE `film` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

 CREATE TABLE `film_actor` (
  `id` int NOT NULL,
  `film_id` int NOT NULL,
  `actor_id` int NOT NULL,
  `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_film_actor_id` (`film_id`,`actor_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb3;

Show Warnings 

得到优化后的查询语句，显示优化器大概做了哪些优化，显示的是伪sql（可能无法执行）

explain select * from film where id = 1;
show warnings;

 Explain分析示例中的列

explain select * from film where id = 1;
show warnings;

1）id

id是 select 的序列号，有几个 select 就有几个id

id的顺序按 select 出现的顺序增长

优先级：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

simple：简单查询，不包含子查询和join

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。结果存放在一个临时表中，也称为派生表

union：在 union 中的第二个和随后的 select

set session optimizer_switch='derived_merge=off';  #关闭mysq15.7新特性对衍生表的合并优化
explain select (select 1 from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;

set session optimizer_switch='derived merge=on'; #还原默认配置

explain select 1 union all select 1;

3）table

表示 explain 的一行正在访问哪个表。

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，先执行 id=N 的查询。

当有 union 时，UNION RESULT 的 table 列的值为，1和2表示参与 union 的 select 行id。

explain select id from (select *from actor) a
union (select id from actor b)

4）partition 

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

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

从最优到最差分别为：system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

各个值的含义：

        NULL：在优化阶段分解查询语句，在执行阶段不用再访问表或索引，例如在索引列中查找最小值，可以单独查找索引来完成，不需要再访问表

  explain select min(id) from film;

        const,system: primary key或unique key的列与常量比较时，最多匹配一行

        system时const的特例，表里只有一条记录

 explain  select * from (select * from film where id = 1) tmp;

        eq_ref: primary key或unique key的列被连接使用，最多返回一条记录

 explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id;

        ref: 使用普通索引或唯一索引的部分前缀，可能会找到多个符合条件的行

 explain select * from film where name = 'film1'; #name是普通索引

explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_actor.film_id;

#使用idx_film_actor_id联合索引的file_id前缀部分

        range: 使用索引来检索给定的范围 in, between, >,<>=,<=等 

explain select * from actor where id > 1;

        index: 扫描某个二级索引拿到所有数据，不会从根节点开始扫描，而是直接遍历叶子节点 

explain select * from film;

        All:  全表扫描，扫描聚簇索引的所有叶子节点

explain select * from actor;

6）possible_keys

查询可能用到的索引 

7）key

查询实际用到的索引

如果想强制使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用 force index、ignore index。

8）key_len

使用索引的字节数，通过这个值可以算出具体使用了索引中的哪些列

举例：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。

explain select * from film_actor where film_id = 2;

字符串	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，2字节用来存储字符串长度 5.0.3以后版本中，n均代表字符数，而不是字节数
数值	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
NULL	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，截取前半部分字符做索引

 9）ref

与key列索引进行等值匹配的对象信息，比如const（常量），film.id（字段名）

10）rows

预估需要读取的记录条数

11)filtered

某个表经过搜索条件过滤后剩余记录条数所占的百分比

rows * filtered/100≈和前一个表进行连接的行数（前一个表指 explain 中id值比当前表id值小的表）。

12）Extra

一些额外的信息

        Using index：使用覆盖索引（ 查询结果只通过辅助索引就能拿到结果）

        Using where：使用where语句来处理结果，查询的列未被索引覆盖

        Using index condition：查询的列不完全被索引覆盖，where使用联合索引前导列范围查找

        Using temporary：创建临时表处理查询，比如创建零食表来distinct

        Using filesort：用外部排序而不是用索引排序，数据量小内存排序，数据量大磁盘排序

        Select tables optimized away：使用某些聚合函数（比如 max、min）访问索引字段

        

索引最佳实践

示例表：
CREATE TABLE `employees` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
  `age` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
  `position` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '职位',
  `hire_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='员工记录表';

1）全职匹配

通过key_len可以判断出使用了联合索引的哪些字段

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei';

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22;

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE  name= 'LiLei' AND  age = 22 AND position ='manager';

2）最左前缀 

使用联合索引查询时，从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'Bill' and age = 31;

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE age = 30 AND position = 'dev';

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE position = 'manager';

3）不在索引列上做计算、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 

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'LiLei';

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE left(name,3) = 'LiLei';

4）不能使用索引中范围条件右边的列 

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22 AND position ='manager';
EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age > 22 AND position ='manager';

5)尽量使用覆盖索引（索引列包含查询列），减少 select * 语句 

EXPLAIN SELECT name,age FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 23 AND position ='manager';

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 23 AND position ='manager';

6) 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

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name != 'LiLei';

mysql8做了优化

表数据行数增加后

7）is null,is not null 一般情况下也无法使用索引 

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name is null

8）like以通配符开头mysql索引失效会变成全表扫描操作 

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like '%Lei'

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like 'Lei%'

9）字符串不加单引号索引失效

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = '1000';

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 1000;

10）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

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'LiLei' or name = 'HanMeimei';

mysql8做了优化

11）范围查询

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。

优化方法：可以将大的范围拆分成多个小范围

12）问题

解决like'%字符串%'不走索引的方法？

a）使用覆盖索引，查询字段必须是建立覆盖索引字段

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like '%Lei%';

EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name like '%Lei%';

b）如果不能使用覆盖索引则可能需要借助搜索引擎