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一步步教你MySQL查詢優(yōu)化分析教程

前言

MySQL是關(guān)系性數(shù)據(jù)庫中的一種，查詢功能強(qiáng)，數(shù)據(jù)一致性高，數(shù)據(jù)安全性高，支持二級(jí)索引。但性能方面稍遜于非關(guān)系性數(shù)據(jù)庫，特別是百萬級(jí)別以上的數(shù)據(jù)，很容易出現(xiàn)查詢慢的現(xiàn)象。這時(shí)候需要分析查詢慢的原因，一般情況下是程序員sql寫的爛，或者是沒有鍵索引，或者是索引失效等原因?qū)е碌摹?/p>

這時(shí)候MySQL 提供的 EXPLAIN 命令就尤其重要, 它可以對(duì) SELECT 語句進(jìn)行分析, 并輸出 SELECT 執(zhí)行的詳細(xì)信息, 以供開發(fā)人員針對(duì)性優(yōu)化.

而且就在查詢語句前加上 Explain 就成:

EXPLAIN SELECT * FROM customer WHERE id  100;

準(zhǔn)備

首先需要建立兩個(gè)測(cè)試用表及數(shù)據(jù):

CREATE TABLE `customer` ( 
 `id` BIGINT(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
 `age` INT(11) unsigned DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`),
 KEY `name_index` (`name`)
) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8mb4

INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('a', 1);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('b', 2);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('c', 3);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('d', 4);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('e', 5);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('f', 6);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('g', 7);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('h', 8);
INSERT INTO customer (name, age) VALUES ('i', 9);

CREATE TABLE `orders` (
 `id` BIGINT(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `user_id` BIGINT(20) unsigned NOT NULL DEFAULT 0, `product_name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
 `productor` VARCHAR(30) NOT NULL DEFAULT '',
 PRIMARY KEY (`id`),
 KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)
) ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8mb4

INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p2', 'WL');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'DX');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p5', 'WL');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (3, 'p3', 'MA');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (4, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (6, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO orders (user_id, product_name, productor) VALUES (9, 'p8', 'TE');

EXPLAIN 輸出格式

EXPLAIN 命令的輸出內(nèi)容大致如下:

mysql> explain select * from customer where id = 1\G
*************************** 1. row ***************************
 id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
 type: const
possible_keys: PRIMARY
 key: PRIMARY
 key_len: 8
 ref: const
 rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: NULL
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

各列的含義如下:

id: SELECT 查詢的標(biāo)識(shí)符. 每個(gè) SELECT 都會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符.
select_type: SELECT 查詢的類型.
table: 查詢的是哪個(gè)表partitions: 匹配的分區(qū)type: join 類型
possible_keys: 此次查詢中可能選用的索引
key: 此次查詢中確切使用到的索引.
ref: 哪個(gè)字段或常數(shù)與 key 一起被使用
rows: 顯示此查詢一共掃描了多少行. 這個(gè)是一個(gè)估計(jì)值.
filtered: 表示此查詢條件所過濾的數(shù)據(jù)的百分比
extra: 額外的信息

接下來我們來重點(diǎn)看一下比較重要的幾個(gè)字段.

select_type

SIMPLE —— 簡單的select 查詢，查詢中不包含子查詢或者UNION
PRIMARY —— 查詢中若包含任何復(fù)雜的子查詢，最外層查詢則被標(biāo)記為primary
UNION —— 表示此查詢是 UNION 的第二或隨后的查詢
DEPENDENT UNION —— UNION 中的第二個(gè)或后面的查詢語句, 取決于外面的查詢
UNION RESULT —— 從UNION表獲取結(jié)果的select結(jié)果
DERIVED —— 在from列表中包含的子查詢被標(biāo)記為derived（衍生）MySQL會(huì)遞歸執(zhí)行這些子查詢，把結(jié)果放在臨時(shí)表里。
SUBQUERY —— 在select或where 列表中包含了子查詢
DEPENDENT SUBQUERY —— 子查詢中的第一個(gè) SELECT, 取決于外面的查詢. 即子查詢依賴于外層查詢的結(jié)果.

最常見的查詢類別應(yīng)該是 SIMPLE 了, 比如當(dāng)我們的查詢沒有子查詢, 也沒有 UNION 查詢時(shí), 那么通常就是 SIMPLE 類型, 例如:

mysql> explain select * from customer where id = 2\G
*************************** 1. row ***************************
 id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
 type: const
possible_keys: PRIMARY
 key: PRIMARY
 key_len: 8
 ref: const
 rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: NULL
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

如果我們使用了 UNION 查詢, 那么 EXPLAIN 輸出的結(jié)果類似如下:

mysql> EXPLAIN (SELECT * FROM customer WHERE id IN (1, 2, 3)) 
 -> UNION
 -> (SELECT * FROM customer WHERE id IN (3, 4, 5));
+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+
| 1 | PRIMARY | customer | NULL | range | PRIMARY | PRIMARY | 8 | NULL | 3 | 100.00 | Using where |
| 2 | UNION | customer | NULL | range | PRIMARY | PRIMARY | 8 | NULL | 3 | 100.00 | Using where |
| NULL | UNION RESULT | union1,2> | NULL | ALL | NULL | NULL | NULL | NULL | NULL | NULL | Using temporary |
+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+
3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

table

表示查詢涉及的表或衍生表

type

type 字段比較重要, 它提供了判斷查詢是否高效的重要依據(jù)依據(jù). 通過 type 字段, 我們判斷此次查詢是全表掃描還是索引掃描等.

type 常用類型

type 常用的取值有:

system: 表中只有一條數(shù)據(jù). 這個(gè)類型是特殊的 const 類型.
const: 針對(duì)主鍵或唯一索引的等值查詢掃描, 最多只返回一行數(shù)據(jù). const 查詢速度非?？? 因?yàn)樗鼉H僅讀取一次即可.例如下面的這個(gè)查詢, 它使用了主鍵索引, 因此 type 就是 const 類型的.

mysql> explain select * from customer where id = 2\G
*************************** 1. row ***************************
 id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
 type: const
possible_keys: PRIMARY
 key: PRIMARY
 key_len: 8
 ref: const
 rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: NULL
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

eq_ref: 此類型通常出現(xiàn)在多表的 join 查詢, 表示對(duì)于前表的每一個(gè)結(jié)果, 都只能匹配到后表的一行結(jié)果. 并且查詢的比較操作通常是 =, 查詢效率較高. 例如:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM customer, order_info WHERE customer.id = order_info.user_id\G
*************************** 1. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: order_info
 partitions: NULL
  type: index
possible_keys: user_product_detail_index
  key: user_product_detail_index
 key_len: 314
  ref: NULL
  rows: 9
 filtered: 100.00
 Extra: Using where; Using index
*************************** 2. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
  type: eq_ref
possible_keys: PRIMARY
  key: PRIMARY
 key_len: 8
  ref: test.order_info.user_id
  rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: NULL
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

ref: 此類型通常出現(xiàn)在多表的 join 查詢, 針對(duì)于非唯一或非主鍵索引, 或者是使用了最左前綴規(guī)則索引的查詢.

例如下面這個(gè)例子中, 就使用到了 ref 類型的查詢:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM customer, order_info WHERE customer.id = order_info.user_id AND order_info.user_id = 5\G
*************************** 1. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
  type: const
possible_keys: PRIMARY
  key: PRIMARY
 key_len: 8
  ref: const
  rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: NULL
*************************** 2. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: order_info
 partitions: NULL
  type: ref
possible_keys: user_product_detail_index
  key: user_product_detail_index
 key_len: 9
  ref: const
  rows: 1
 filtered: 100.00
 Extra: Using index
2 rows in set, 1 warning (0.01 sec)

range: 表示使用索引范圍查詢, 通過索引字段范圍獲取表中部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄. 這個(gè)類型通常出現(xiàn)在 =, >, >, >=, , =, IS NULL, =>, BETWEEN, IN() 操作中.當(dāng) type 是 range 時(shí), 那么 EXPLAIN 輸出的 ref 字段為 NULL, 并且 key_len 字段是此次查詢中使用到的索引的最長的那個(gè).

例如下面的例子就是一個(gè)范圍查詢:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM customer WHERE id BETWEEN 2 AND 8 \G
*************************** 1. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
  type: range
possible_keys: PRIMARY
  key: PRIMARY
 key_len: 8
  ref: NULL
  rows: 7
 filtered: 100.00
 Extra: Using where
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

index: 表示全索引掃描(full index scan), 和 ALL 類型類似, 只不過 ALL 類型是全表掃描, 而 index 類型則僅僅掃描所有的索引, 而不掃描數(shù)據(jù).

index 類型通常出現(xiàn)在: 所要查詢的數(shù)據(jù)直接在索引樹中就可以獲取到, 而不需要掃描數(shù)據(jù). 當(dāng)是這種情況時(shí), Extra 字段會(huì)顯示 Using index.

例如:

mysql> EXPLAIN SELECT name FROM customer \G
*************************** 1. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
  type: index
possible_keys: NULL
  key: name_index
 key_len: 152
  ref: NULL
  rows: 10
 filtered: 100.00
 Extra: Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

上面的例子中, 我們查詢的 name 字段恰好是一個(gè)索引, 因此我們直接從索引中獲取數(shù)據(jù)就可以滿足查詢的需求了, 而不需要查詢表中的數(shù)據(jù). 因此這樣的情況下, type 的值是 index, 并且 Extra 的值是 Using index.

ALL: 表示全表掃描, 這個(gè)類型的查詢是性能最差的查詢之一. 通常來說, 我們的查詢不應(yīng)該出現(xiàn) ALL 類型的查詢, 因?yàn)檫@樣的查詢?cè)跀?shù)據(jù)量大的情況下, 對(duì)數(shù)據(jù)庫的性能是巨大的災(zāi)難. 如一個(gè)查詢是 ALL 類型查詢, 那么一般來說可以對(duì)相應(yīng)的字段添加索引來避免.

下面是一個(gè)全表掃描的例子, 可以看到, 在全表掃描時(shí), possible_keys 和 key 字段都是 NULL, 表示沒有使用到索引, 并且 rows 十分巨大, 因此整個(gè)查詢效率是十分低下的.

mysql> EXPLAIN SELECT age FROM customer WHERE age = 20 \G*************************** 1. row ***************************
  id: 1
 select_type: SIMPLE
 table: customer
 partitions: NULL
  type: ALL
possible_keys: NULL
  key: NULL
 key_len: NULL
  ref: NULL
  rows: 10
 filtered: 10.00
 Extra: Using where
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

type 類型的性能比較

通常來說, 不同的 type 類型的性能關(guān)系如下:

ALL index range ~ index_merge ref eq_ref const system

ALL 類型因?yàn)槭侨頀呙? 因此在相同的查詢條件下, 它是速度最慢的.

而 index 類型的查詢雖然不是全表掃描, 但是它掃描了所有的索引, 因此比 ALL 類型的稍快.后面的幾種類型都是利用了索引來查詢數(shù)據(jù), 因此可以過濾部分或大部分?jǐn)?shù)據(jù), 因此查詢效率就比較高了.

對(duì)程序員來說，若保證查詢至少達(dá)到range級(jí)別或者最好能達(dá)到ref則算是一個(gè)優(yōu)秀而又負(fù)責(zé)的程序員。

ALL：（full table scan）全表掃描無疑是最差，若是百萬千萬級(jí)數(shù)據(jù)量，全表掃描會(huì)非常慢。
index：（full index scan）全索引文件掃描比all好很多，畢竟從索引樹中找數(shù)據(jù)，比從全表中找數(shù)據(jù)要快。
range：只檢索給定范圍的行，使用索引來匹配行。范圍縮小了，當(dāng)然比全表掃描和全索引文件掃描要快。sql語句中一般會(huì)有between，in，>，等查詢。
ref：非唯一性索引掃描，本質(zhì)上也是一種索引訪問，返回所有匹配某個(gè)單獨(dú)值的行。比如查詢公司所有屬于研發(fā)團(tuán)隊(duì)的同事，匹配的結(jié)果是多個(gè)并非唯一值。
eq_ref：唯一性索引掃描，對(duì)于每個(gè)索引鍵，表中有一條記錄與之匹配。比如查詢公司的CEO，匹配的結(jié)果只可能是一條記錄，
const：表示通過索引一次就可以找到，const用于比較primary key 或者unique索引。因?yàn)橹黄ヅ湟恍袛?shù)據(jù)，所以很快，若將主鍵至于where列表中，MySQL就能將該查詢轉(zhuǎn)換為一個(gè)常量。
system：表只有一條記錄（等于系統(tǒng)表），這是const類型的特列，平時(shí)不會(huì)出現(xiàn)，了解即可

possible_key

spossible_keys 表示 MySQL 在查詢時(shí), 能夠使用到的索引. 注意, 即使有些索引在 possible_keys 中出現(xiàn), 但是并不表示此索引會(huì)真正地被 MySQL 使用到. MySQL 在查詢時(shí)具體使用了哪些索引, 由 key 字段決定.

key

此字段是 MySQL 在當(dāng)前查詢時(shí)所真正使用到的索引.

key_len

表示查詢優(yōu)化器使用了索引的字節(jié)數(shù). 這個(gè)字段可以評(píng)估組合索引是否完全被使用, 或只有最左部分字段被使用到.

key_len 的計(jì)算規(guī)則如下:

字符串
- char(n): n 字節(jié)長度
- varchar(n): 如果是 utf8 編碼, 則是 3
  n + 2字節(jié); 如果是 utf8mb4 編碼, 則是 4
  n + 2 字節(jié).
數(shù)值類型:
- TINYINT: 1字節(jié)
- SMALLINT: 2字節(jié)
- MEDIUMINT: 3字節(jié)
- INT: 4字節(jié)
- BIGINT: 8字節(jié)
時(shí)間類型
- DATE: 3字節(jié)
- TIMESTAMP: 4字節(jié)
- DATETIME: 8字節(jié)
字段屬性: NULL 屬性占用一個(gè)字節(jié). 如果一個(gè)字段是 NOT NULL 的, 則沒有此屬性.

我們來舉兩個(gè)簡單的栗子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id  3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH' \G
*************************** 1. row ***************************
   id: 1
 select_type: SIMPLE
  table: order_info
 partitions: NULL
   type: range
possible_keys: user_product_detail_index
   key: user_product_detail_index
  key_len: 9
   ref: NULL
   rows: 5
  filtered: 11.11
  Extra: Using where; Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

上面的例子是從表 order_info 中查詢指定的內(nèi)容, 而我們從此表的建表語句中可以知道, 表 order_info 有一個(gè)聯(lián)合索引:

KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)

不過此查詢語句 WHERE user_id 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH' 中, 因?yàn)橄冗M(jìn)行 user_id 的范圍查詢, 而根據(jù) 最左前綴匹配原則, 當(dāng)遇到范圍查詢時(shí), 就停止索引的匹配, 因此實(shí)際上我們使用到的索引的字段只有 user_id, 因此在 EXPLAIN 中, 顯示的 key_len 為 9. 因?yàn)?user_id 字段是 BIGINT, 占用 8 字節(jié), 而 NULL 屬性占用一個(gè)字節(jié), 因此總共是 9 個(gè)字節(jié). 若我們將user_id 字段改為 BIGINT(20) NOT NULL DEFAULT '0', 則 key_length 應(yīng)該是8.

上面因?yàn)?最左前綴匹配原則, 我們的查詢僅僅使用到了聯(lián)合索引的 user_id 字段, 因此效率不算高.

接下來我們來看一下下一個(gè)例子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1' \G;
*************************** 1. row ***************************
   id: 1
 select_type: SIMPLE
  table: order_info
 partitions: NULL
   type: ref
possible_keys: user_product_detail_index
   key: user_product_detail_index
  key_len: 161
   ref: const,const
   rows: 2
  filtered: 100.00
  Extra: Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

這次的查詢中, 我們沒有使用到范圍查詢, key_len 的值為 161. 為什么呢? 因?yàn)槲覀兊牟樵儣l件 WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1' 中, 僅僅使用到了聯(lián)合索引中的前兩個(gè)字段, 因此 keyLen(user_id) + keyLen(product_name) = 9 + 50 * 3 + 2 = 161

rows

rows 也是一個(gè)重要的字段. MySQL 查詢優(yōu)化器根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息, 估算 SQL 要查找到結(jié)果集需要掃描讀取的數(shù)據(jù)行數(shù).

這個(gè)值非常直觀顯示 SQL 的效率好壞, 原則上 rows 越少越好.

Extra

EXplain 中的很多額外的信息會(huì)在 Extra 字段顯示, 常見的有以下幾種內(nèi)容:

Using filesort

當(dāng) Extra 中有 Using filesort 時(shí), 表示 MySQL 需額外的排序操作, 不能通過索引順序達(dá)到排序效果. 一般有 Using filesort, 都建議優(yōu)化去掉, 因?yàn)檫@樣的查詢 CPU 資源消耗大.

例如下面的例子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1' \G;
*************************** 1. row ***************************
   id: 1
 select_type: SIMPLE
  table: order_info
 partitions: NULL
   type: ref
possible_keys: user_product_detail_index
   key: user_product_detail_index
  key_len: 161
   ref: const,const
   rows: 2
  filtered: 100.00
  Extra: Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

我們的索引是

KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)

但是上面的查詢中根據(jù) product_name 來排序, 因此不能使用索引進(jìn)行優(yōu)化, 進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生 Using filesort.

如果我們將排序依據(jù)改為 ORDER BY user_id, product_name, 那么就不會(huì)出現(xiàn) Using filesort 了. 例如:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY user_id, product_name \G
*************************** 1. row ***************************
   id: 1
 select_type: SIMPLE
  table: order_info
 partitions: NULL
   type: index
possible_keys: NULL
   key: user_product_detail_index
  key_len: 253
   ref: NULL
   rows: 9
  filtered: 100.00
  Extra: Using index
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

Using index

"覆蓋索引掃描", 表示查詢?cè)谒饕龢渲芯涂刹檎宜钄?shù)據(jù), 不用掃描表數(shù)據(jù)文件, 往往說明性能不錯(cuò)

Using temporary

查詢有使用臨時(shí)表, 一般出現(xiàn)于排序, 分組和多表 join 的情況, 查詢效率不高, 建議優(yōu)化.

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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標(biāo)簽：湖南銅川黃山湘潭衡水蘭州仙桃崇左

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