Mysql中Explain详解及索引的最佳实践

张三博客
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1.Explan工具的介绍

  • 使用EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行SQL语句，分析查询语句

  • 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

1.1 Explan 分析示例

参考文档：dev.mysql.com/doc/refman/…

--示例表
DROP TABLE IF EXISTS `system_encryption_user`;
CREATE TABLE `system_encryption_user`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
  `login_name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '登录名',
  `email` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT 'email',
  `name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_general_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
  `mobilephone` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '手机',
  `phone` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '固定电话',
  `password` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '用户密码',
  `company_name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '所属分公司',
  `dept` int(10) NULL DEFAULT NULL COMMENT '所属部门',
  `is_delete` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 445 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_unicode_ci ROW_FORMAT = Dynamic;


INSERT INTO `system_encryption_user` VALUES (1, 'superAdmin', 'Zsxxxxxx@163.com', '超级管理员', '12345678910', '12345678910', '$2a$10$UUZGvFdSju3/kT6H7lMmF.', NULL, 0);


DROP TABLE IF EXISTS `system_encryption_role`;
CREATE TABLE `system_encryption_role`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id ',
  `role_name` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色名称',
  `role_description` varchar(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色描述',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `index_name`(`role_name`(191)) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 7 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_unicode_ci ROW_FORMAT = Dynamic;


INSERT INTO `system_encryption_role` VALUES (1, 'SUPERADMIN', '超级管理员');

DROP TABLE IF EXISTS `system_encryption_user_role`;
CREATE TABLE `system_encryption_user_role`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'id',
  `user_id` int(11) NULL DEFAULT NULL COMMENT '用户id',
  `role_id` int(11) NULL DEFAULT NULL COMMENT '角色id',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  INDEX `index_user_role`(`user_id`, `role_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 411 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_unicode_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of system_encryption_user_role
-- ----------------------------
INSERT INTO `system_encryption_user_role` VALUES (1, 1, 1);


EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user WHERE id=1;

在这里插入图片描述

1.2 Explain中的列

1.2.1 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。

1.2.2 select_type

select_type 表示对应的是简单的还是复杂的查询

  • simple 简单查询 查询不包含子查询和union

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user WHERE id=1;

    在这里插入图片描述

  • primary 复杂查询中最外层的SELECT

  • subquery 包含在SELECT 中子查询(不在from子句中)

  • derived 包含在from子句中的子查询 临时表也称为（衍生表或者派生表）

    -- 关闭mysql 5.7 版本对衍生表的优化
set session optimizer_switch='derived_merge=off';

EXPLAIN SELECT (SELECT 1 FROM system_encryption_user WHERE id=1) FROM (SELECT * FROM system_encryption_user WHERE id=1) exp

    在这里插入图片描述

  • 在 union 中的第二个和随后的 select

    -- 恢复
set session optimizer_switch='derived_merge=on';
EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user UNION ALL SELECT * FROM system_encryption_user

    在这里插入图片描述

1.2.3 table

表示Explain优化器正在访问哪个表

  • 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，于是先执行 id=N 的查 询。
  • 当有 union 时，UNION RESULT 的 table 列的值为<union1,2>，1和2表示参与 union 的 select 行id。

1.2.4 partitions

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。

1.2.5 type

关联类型或访问类型 依次从最优到最差分别为： system >const>eq_ref>ref>range>index>ALL

  • NULL 不需要访问表或索引

    EXPLAIN SELECT MIN(id) FROM system_encryption_user_role

    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 (SELECT * FROM system_encryption_user WHERE id=1) tmp;

    在这里插入图片描述

    SHOW WARNINGS;

    在这里插入图片描述

  • 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。

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user_role a LEFT JOIN system_encryption_role b ON a.role_id =b.id

    在这里插入图片描述

  • 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。查询结果可能为多条

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_role WHERE role_name='超级管理员'

    在这里插入图片描述

  • range ：范围扫描 通常出现在in，between ><=等。使用一个索引来给定范围的行

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user WHERE id>2

    在这里插入图片描述

  • 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。

  • 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 system_encryption_role

    在这里插入图片描述

1.2.6 possible_keys

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。

1.2.7 key

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。

1.2.8 key_len

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。

EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user_role WHERE user_id=1

key_len计算规则如下：

  1. 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
  2. 数值类型
    • tinyint：1字节
    • smallint：2字节
    • int：4字节
    • bigint：8字节
  3. 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

1.2.9 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，常见的有：const（常量）

EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user_role WHERE user_id=1

在这里插入图片描述

EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user_role a LEFT JOIN system_encryption_role b ON a.role_id =b.id

在这里插入图片描述

1.2.10 rows

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。 在这里插入图片描述

1.2.11 filtered

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）。

1.2.12 Extra

展示额外信息（辅助信息）

  • Using index：使用覆盖索引

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_user_role WHERE user_id=1

    在这里插入图片描述 覆盖索引：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（不需要回表进行查询）

  • 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 system_encryption_role WHERE role_name='超级管理员'

    在这里插入图片描述

  • 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

  • Using temporary：需要创建一张临时表来处理查询

    EXPLAIN SELECT DISTINCT name FROM system_encryption_user;

    在这里插入图片描述

  • 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。

    EXPLAIN SELECT * FROM system_encryption_role ORDER BY role_name

    在这里插入图片描述

  • 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

    EXPLAIN SELECT MAX(id) FROM system_encryption_role

    在这里插入图片描述

2. 索引优化实践

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 COMMENT '入职时间',
 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';

 INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('Zhangsan',22,'manager',NOW());
 INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('lisi',
,'dev',NOW());
 INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('wangwu',23,'dev',NOW());

2.1 全值匹配

2.1.1 案例1

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

在这里插入图片描述

key_len： varchar 计算规则 3n + 2 允许为空需+1 name的varchar长度X3+2 【24X3+2=74】

2.1.2 案例2

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

key_len： varchar 计算规则 3n + 2 int 4字节 允许为空需+1 name的varchar长度X3+2+4 【24X3+2+4=78】

在这里插入图片描述

2.1.3 案例3

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

key_len： varchar 计算规则 3n + 2 int 4字节 允许为空需+1 name的varchar长度X3+2+4+ position*3+2 【(24X3+2)+(20X3+2)+4=140】

在这里插入图片描述

2.2 最左匹配原则

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。 KEY idx_name_age_position (name,age,position) USING BTREE

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

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

2.3 不在索引列上做任何操作（计算、函数、类型转换）

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

在这里插入图片描述

2.4 存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列

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

2.5 尽量使用覆盖索引

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

-- 尽量少使用SELECT *
EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'Zhangsan' AND age = 23 AND position ='manager';

2.6 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

 EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name != 'Zhangsan'

2.7 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

2.8 like以通配符开头（'$abc...'）mysql索引失效会变成全表扫描操作

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

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

2.9 字符串不加单引号索引失效

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

2.10 少用or或in

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