SQL优化-使用explain分析SQL执行计划

好享家技术团队
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有时候我们会遇到这样的事情：项目上线了，一切顺利，就等产品验收完毕回家睡觉了，但是产品突然来找你了:

产品：首页为什么加载这么慢

开发：数据量太大了，没办法

产品：不行，必须优化

开发：....

这种情况，很大概率是sql出现慢查询了，此时我们就需要把查询sql拉出来优化优化了,那我们就需要使用到本文要说的explain命令了。

本文目的

  1. 帮助大家认识explain,遇到上述问题的时候可以到此来查阅执行计划中每个字段的意思
  2. 能根据慢查询的执行计划快速找到问题所在
  3. 提供常见的问题原因以及解决方案

explain能干嘛

在了解explain之前，不妨先看下mysql服务大致的逻辑架构图，以对其有一个整体的认识

explain

从图中可以看出,我们的sql在查询的时候主要需要经历以下步骤:

  1. 与mysql建立连接
  2. 查询缓存是否存在,如果有则直接返回结果
  3. 解析器,主要是对sql进行解析
  4. 查询优化器,主要对sql进行各种优化,包括重写查询、决定表的读取顺序以及选择合适的索引等等。。并产生执行计划
  5. 去存储引擎查询结果

而我们使用explain即是去查询优化器查询执行计划

explain字段解释

看一条简单的执行计划

explain select * from t_user where id = 1;

执行计划1

我们可以看到，一个执行计划会展示12个相关的字段,下面我们对主要字段以及这些字段常见的值进行解释:

id

含义：是一组数字，表示的是查询中执行select子句或者是操作表的顺序

规则：

  1. id不相同的，id值越大越先执行
  2. id相同的,从上到下顺序执行

select_type

常见的值以及描述如下

值 描述
SIMPLE 简单的SELECT语句（不包括UNION操作或子查询操作）
PRIMARY 查询中最外层的SELECT（如两表做UNION或者存在子查询的外层的表操作为PRIMARY，内层的操作为UNION）
UNION UNION操作中，查询中处于内层的SELECT，即被union的SELECT
SUBQUERY 子查询中的SELECT
DERIVED 表示包含在 From 子句中的 Select 查询
UNION RESULT union的结果,此时id为NULL

table

涉及的表

type（重要）

这列很重要,显示了连接使用哪种类型,有无使用索引， 常见的值从最好到最差如下 system > const > eq_ref > ref > range > index > all

各值的描述如下

值 描述
system 表只有一行，MyISAM引擎所有
const 常量连接，表最多只有一行匹配，通常用于主键或者唯一索引比较时,如:
select * from t_user where id = 1;
eq_ref 表关联查询时，对于前表的每一行,后表只有一行与之匹配。
(1) join查询
(2) 命中主键或者非空唯一索引
ref 只使用了索引的最左前缀或者使用的索引是非唯一索引、非主键索引
range between，in，>等都是典型的范围(range)查询
index 需要扫描索引上的全部数据,如:
select count(*) from t_user;
all 全表扫描

possible_keys

表示可能用到的索引

key

表示最终用到的key

ref

显示索引的哪一列被使用了，有时候会是一个常量：表示哪些列或常量被用于查找索引列上的值

rows

估算出结果集行数，表示MySQL根据表统计信息及索引选用情况，估算的找到所需的记录所需要读取的行数, 原则上 rows 越少越好。

filtered

查询结果的行数占上面rows的百分比

Extra(重要)

这一列也很重要,主要展示额外的信息说明,能够给出让我们深入理解执行计划进一步的细节信息

常见的值及描述如下

值 描述
Using filesort 当order by 无法利用索引完成排序时,优化器不得不选择合适的算法从内存或者磁盘进行排序
Using temporary 使用了临时表
Using index select后面的查询字段在索引中就可以取到,无需再回表了,即所谓的覆盖索引,这种查询性能很好
Using index condition mysql5.6之后引入了ICP(索引条件下推)
Using where Mysql 服务器在存储引擎检索行后再进行过滤

优化原则

通常有以下几种优化原则:

  1. 让主要查询语句使用到合适的索引,type出现ALL(全表扫描)需格外注意,同时建立合适的索引以减少possible_keys的数量

  2. type最好能达到ref级别

  3. Extra列出现Using temporary、Using filesort（文件排序）务必去除

优化思路

针对上面提到的几点优化原则,提供如下的优化思路

针对优化原则1，2

上述1,2点其实都可以通过优化索引来达到目的,而要想让我们建的索引达到最优,则需要依据一个原则: 三星索引原则

简单描述就是

☆: where后条件匹配的索引列越多扫描的数据将越少

比如组合索引(a,b,c),最好在where后面能同时用到索引上的a,b,c这三列

☆: 避免再次排序

简单来说,就是排序字段尽量使用索引字段,因为索引默认是排好序的,使用索引字段排序可以避免再次排序

☆: 索引行包含查询语句中所有的列,即覆盖索引

基于这一点，我们应该少用select*来查询，以增加覆盖索引的可能性

如果你的索引能集齐上述三颗星,则说明你的索引是最优的索引！

针对优化原则3

我们创建如下表，并插入一些数据

用户表

CREATE TABLE `t_user`  (
  `id` bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(50) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `group_id` bigint(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `idx_name`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 1240277101395107842 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_unicode_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

分组表

CREATE TABLE `t_group`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL,
  `group_name` varchar(50) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_unicode_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

Using filesort

  1. order by 的字段不在where条件中

    下面这条sql会出现Using filesort

    select * from t_user where group_id = 2 and age = 32 order by name;

    执行计划

    但是下面这条sql不会

    select * from t_user where group_id = 2 and age = 32 order by group_id ;

    执行计划

  2. 组合索引跨列

    举例:给t_user表创建索引(name,age,group_id)

    下面这条sql排序会出现Using filesort

    select * from t_user where name= '李A' order by group_id;

    执行计划

    但是下面这条就不会

    select * from t_user where name = '李A' order by age;

    执行计划

    因为第一条查询order by跳过了age,直接使用了group_id;删除索引(name,age,group_id);

  3. 由于group by第一步默认进行了排序,所以当group by 的字段满足上述条件是,也会出现Using filesort,可以在group by后面加上order by null取消排序

Using temporary

临时表的出现对性能影响是很大的,主要会出现在以下情况中

  1. 分组字段不在where条件后面,并且group by字段不是最终使用到的索引,原因有点类似于上面的Using filesort

    下面这条sql会出现Using temporary

    select * from t_user where group_id = 2 and name= '李A' group by age;

    执行计划

    但是下面这条sql不会

    select * from t_user where name = '李A' and age = 21 group by age;

    结论: where哪些字段,就group by 哪些字段

  2. 表连接中，order by的列不是驱动表中的

    如下sql是会创建临时表的

    explain select * from t_user t1 left join t_group t2 on t1.group_id = t2.id order by t2.id;

    执行计划

    因为t1和t2连接的时候,t1是驱动表,但是排序使用了被驱动表t2中的字段。改为t1的字段排序就不会出现临时表了,这里就不举例了。

    结论: 连接查询的时候，排序字段使用驱动表的字段

  3. order by和group by的子句不一样时

    explain select * from t_user group by group_id order by `name`;

    执行计划

    这种情况只能尽量使用同一个字段来分组和排序了，否则无法避免

  4. distinct查询并且加上order by时

    explain select DISTINCT(`name`) from t_user order by age;

    执行计划

    这种情况有时候无法避免，只能尽量将distinct的字段和order by的字段使用相同的索引。还有会出现临时表的情况有: from 中的子查询、union，这里就不一一举例了。

总结

sql优化已经是我们后端开发的内化技能之一了，在学习框架，设计思想的同时，不要忘记打牢基础，希望各位能够有所收获。

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