sql优化，一定要用好Explain

Part1前言

• 环境：Mysql 8.0.21
• Mysql 版本不同 explain 执行结果会不相同

Part2Explain的作用？

EXPLAIN 语句提供有关MySQL如何执行语句的信息。EXPLAIN 可以作用于SELECT、DELETE、INSERT、REPLACE和UPDATE语句

explain 为 select语句中使用的每个表返回一行信息。它按 mysql 在处理语句时读取的顺序列出输出的表。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，然后在第二个表中、第三个表中找到匹配的行，依此类推。处理完所有表后，Mysql 输出所选列，并在表列表中回溯，直到找到一个有更多匹配行的表。从该表中读取下一行，并继续处理下一个表。

explain 输出列信息

1.1 id

这是查询中 select 的序列号，如果该行引用其他行的并集结果，则该行可以为 Null

id 列的值代表着表的执行顺序，一共分为三种情况：

1.1.1 id相同

EXPLAINSELECTs.*,t.*FROMstudents,teachert

可以看到，explain 命令为 select 标识符语句中每个表生成了一行信息，其中 id 相同，代表着 两个表的执行顺序从上到下，与 sql 中执行的顺序无关。

1.1.2 id不同

EXPLAINSELECT*FROMteachertWHEREid=(SELECTs.tidFROMstudentsWHEREs.id="2")

嵌套子查询的两个表的执行顺序是不同的，所以 explain 解析出的查询信息 id 是不同的。其中，id 越大代表优先级越大，越先被执行。

1.1.3 id有相同有不同

EXPLAINSELECTs.id,s.NAME,c.id,c.NAMEFROMclassc,studentsWHEREs.tid=(SELECTt.idFROMteachertWHEREt.id="1")

如果 id 有相同，可以认为是一组，从结果集中显示的顺序从上往下执行（与 SQL 中声明顺序无关）；id 值越大，优先级越高，越先执行。

1.2 select_type

select 的类型，所有的情况见下表：

1.2.1 SIMPLE

简单查询，查询中不包含子查询或者union等任何复杂查询 [详情见示例1.1.1]

1.2.2 PRIMARY

查询中若包含任何复杂的子查询，则最外层被标记为 primary，俗称：鸡蛋壳。[详情见示例1.1.2]

1.2.3 UNION

EXPLAINSELECT`NAME`FROMtb_employees_chinaUNIONSELECT`NAME`FROMtb_employees_usa

union 之后的 select 被标记为 union，而 union 前的select 被标记为primary ；若 union 包含在 from 子句的子查询中，外层 select 将被标记为derived

1.2.4 UNION RESULT

两种 union 合并的结果。[详情见示例 1.2.3]

1.2.5 DEPENDENT UNION

EXPLAINSELECT`NAME`FROMtb_employees_chinaWHERE`NAME`IN(SELECT`NAME`FROMtb_employees_chinaUNIONSELECT`NAME`FROMtb_employees_usa)

首先要满足 UNION 的条件，以及 union 中的第二个或以后的 select ，依赖于外部查询。

1.2.6 SUBQUERY

EXPLAINSELECT*FROMtb_employees_chinaWHEREid=(SELECTidFROMtb_employees_chinaWHERE`name`="lisi")

子查询中的第一个 select 被标识为 subquery

1.2.7 DEPENDENT SUBQUERY

在子查询中的 select ，依赖于外部查询 [详情见示例1.2.4] 此示例中子查询的第一个 select 被标识为 dependent subquery

1.2.8 DERIVED

在 from 子句中包含的子查询被标记为 derived ，mysql 会递归这些子查询，把结果放在临时表中（临时表会增加系统负担，但有时不得不用）。

注：此实例中，mysql 环境为：5.7

EXPLAINSELECT*FROM(SELECTidFROMtb_coursetc)temp

由于 Mysql 8.0 在 Mysql 5.7 基础上做了优化，上述实例在 8.0 版本环境 explain ，子查询是不会被标识为 derived 的，暂时没有找到 mysql 8.0 derived 的实例。（后续发现会做补充）

1.2.9 DEPENDENT DERIVED

在 derived 的基础上，依赖于外部查询。

1.2.10 MATERIALIZED

注：此实例中，mysql 环境为：5.7

EXPLAINSELECT*FROMtb_classWHERE`NAME`IN(SELECT`NAME`FROMtb_class)

将子查询结果集中的记录保存到临时表的过程称之为物化（Materialize）。那个存储子查询结果集的临时表称之为物化表

在查询优化器执行包含子查询的语句时，选择将子查询物化之后与外层查询进行连接查询时，该子查询会被标识为 MATERIALIZED

执行计划的第三条记录的 id 值为2，说明该条记录最先被执行，并且是个单表查询，它被标识为 MATERIALIZED ，查询优化器是要把子查询先转换为物化表。执行计划的第二条记录，也就是id 为1，table 为的记录，此条记录就是 id 为 2 对应的子查询执行之后产生的物化表，再将tb_class 与 该物化表（两个 id 为 1 的表）连接查询。

1.2.11 UNCACHEABLE SUBQUERY

无法缓存其结果的子查询，必须为外部查询的每一行重新计算结果

1.2.12 UNCACHEABLE UNION

union 中第二个或以后的 select ，属于不可缓存的子查询

1.3 table

输出行所引用的表的名称，除表名称外还有三种 case

• ：id值为 M 和 N 之间的并集 [详情见示例1.2.4]
• ：id 值为 N 的派生表结果 [详情见示例1.2.8]
• ：id 值为 N 的物化的子查询的结果 [详情见示例1.2.10]

1.4 type

官方全称是join type，意为：连接类型。Mysql 8.0 中 type 类型达到了12种，下面着重介绍常用的 6 种。从上到下，效率依次是增强的，我们应该尽量优化我们的 sql，使它的 type尽量更优，当然还要综合考虑实际情况。

1.4.1 all(Full Table Scan)

全盘扫描，对表中的每行组合都执行一次完整的表扫描，如果表是第一个没有标记 const 的表，通常可以通过索引来避免 ALL，这些索引允许基于先前表中的常量值或列值从表中检索行。

ALL 是一种暴力和原始的查找方法，非常耗时低效。但Mysql官方介绍了一些情况可以使用ALL扫描：

• 该表很小，以至于执行表扫描要比打扰key查找快得多，对于少于10行且行长较短的表，是比较常见的
• 对于索引列，ON 或者 WHERE 子句中没有可用的限制
• 正在将索引列与常量值进行比较
• 正在通过另一列使用基数较低的键（许多行与键值匹配），这种情况下，Mysql假定通过使用键可能需要进行多次键查找，并且表扫描会更快。

对于小型表，表扫描通常是合适的，并且对于性能的影响可以忽略不计，对于大型表，一定要进行优化查询。

SELECT*FROM`tb_employees_china`WHERE`name`="zhangsan"

这是因为 name 列既不是主键也没有索引，所以采用全盘扫描的方式查找。

1.4.2 index(Full Index Scan)

index 与 all 都是全盘扫描，区别就是 index 扫描的是索引树，这种扫描根据索引回表取数据，和 all 相比，他们都是取得了全表的数据，而且 index 要先读索引而且要回表随机取数据，index 不会比 all 快。

SELECTidFROM`tb_employees_usa`

而如果 type 为 index，并且 Extra 为 Using index ，如上图这种情况，就使用了覆盖索引，也就是无需回表，当前的索引树满足了当前的查询需求。

1.4.3 range

range指的是有范围的索引扫描，相对于 index的索引扫描，它有范围限制，因此要优于 index，range一定是基于索引的，一般常见的范围查找：between...and，<，>，in ，or 都属于索引范围扫描。

1.4.4 ref

出现该连接类型的条件是，查找条件列使用了索引而且不为主键和 Unique，也就是使用了普通索引，而非主键索引和唯一索引。这样，即使使用索引快速查找到了第一条数据，也不能停止扫描，要进行目标值附近的小范围扫描，好处是不需要扫全表，因为索引是有序的，即使有重复值，也是一个非常小的范围内扫描。

将以下表中 tb_employees_usa 中 name 字段新建索引后执行以下语句。

explainselect*fromtb_employees_usawhere`name`='rose';

1.4.5 eq_ref

eq_ref 与 ref 相比厉害的地方在于，eq_ref 知道这种类型的查找结果集只有一个，只有使用了主键或者唯一索引进行查找的情况，结果集才会是一个。在查找前就已经知道结果集一定只有一个，所以，当首次查找到值时，就立即停止了查询。这种连接类型每次都进行着精确查询，无需过多的扫描，因此查找效率更高。

select*fromtb_employees_usajointb_employees_chinausing(id);

1.4.6 const

通常情况下，如果将一个主键放置到 where 子句作为查询条件，MySQL 优化器会把这个查询优化为一个常量，也就是 const

select*fromtb_employees_usawhere`id`='3';

1.5 possible_keys

查询可能使用到的索引都会在这里列出来

1.6 key

查询真正使用到的索引

1.7 key_len

key_len 表示使用的索引长度，key_len可以衡量索引的好坏，key_len越小索引效果越好，那么 key_len 长度是如何计算的呢？

列类型	是否为空	长度	key_len	备注
tinyint	允许Null	1	key_len = 1+1	允许NULL，key_len长度加1
tinyint	不允许Null	1	key_len = 1	不允许NULL
int	允许Null	4	key_len = 4+1	允许NULL，key_len长度加1
int	不允许Null	4	key_len = 4	不允许NULL
bigint	允许Null	8	key_len = 8+1	允许NULL，key_len长度加1
bigint	不允许Null	8	key_len = 8	不允许NULL
char(1)	允许Null	utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2	key_len = 1*3 + 1	允许NULL，字符集utf8，key_len长度加1
char(1)	不允许Null	utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2	key_len = 1*3	不允许NULL，字符集utf8
varchar(10)	允许Null	utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2	key_len = 10*3 + 2 + 1	动态列类型，key_len长度加2，允许NULL，key_len长度加1
varchar(10)	不允许Null	utf8mb4=4,utf8=3,gbk=2	key_len = 10*3 + 2	动态列类型，key_len长度加2

拿我们上述的执行计划来看，计算一个索引的长度。其中，索引名称为 idx_name 的索引类型是 varchar(30)，根据上述图表得知，varchar(30) key_len 为：30*3+2+1 = 93

key_len还可用于判断联合索引是否生效以及覆盖了哪个联合索引，我们举个实例来看。

我们将 tb_employees_usa 表的索引全部删除，新建联合索引 (name,age)

执行以下SQL，查看执行计划

explainselect*fromtb_employees_usawherename='rose';

key_len 值为93，经计算，此 SQL 使用了联合索引其中的单个索引 name

再执行如下SQL，查看执行计划

explainselect*fromtb_employees_usawherename='rose';

key_len 值为98，经计算，此 SQL 使用了联合索引。

1.8 ref

ref字段的值是列或者常数，指的是这个列或常数与 key 的值一起从表中选择行数据。如上述实例

select*fromtb_employees_usajointb_employees_chinausing(id);

ref 字段值为 test.tb_employees_usa.id，代表 tb_employees_usa 的 id 列与 tb_employees_china 的主键一起筛选行数据。

如 where 子句中条件是等值常量，则 ref 值为 const

1.9 rows

用来表示在SQL执行过程中会被扫描的行数，该数值越大，意味着需要扫描的行数，相应的耗时更长。但是需要注意的是EXPLAIN 中输出的 rows 只是一个估算值，不能完全对其百分之百相信。

1.10 filtered

表示存储引擎返回的数据在 server 层过滤后，剩下多少满足查询的记录数量的比例，此值是百分比，不是具体记录数量。

1.11 Extra

性能从好到坏排列：

usingindex>usingwhere>usingtemporary>usingfilesort

• using index ：表示覆盖索引，不需要回表操作
• using where：列数据是从仅仅使用了
• using temporary：表示 MySQL 需要使用临时表来存储结果集，常见于排序和分组查询
• using filesort：MySQL 中无法利用索引完成的排序操作称为“文件排序”，一般有此值建议使用索引进行优化
• using join buffer：强调了在获取连接条件时没有使用索引，并且需要连接缓冲区来存储中间结果，如果出现此值，应该根据具体情况添加索引来改进性能
• distinct：在select部分使用了distinc关键字

-End-

审核编辑 ：李倩

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