理解索引：MySQL执行计划详细介绍

 2020-02-27 15:42   1330

最近有个需求，要修改现有存储结构，涉及查询条件和查询效率的考量，看了几篇索引和HBase相关的文章，回忆了相关知识，结合项目需求，说说自己的理解和总结。

前2篇介绍了索引的优点、索引结构的演化过程以及SQL的执行过程，重点分析了SQL的执行顺序和数据的定位过程，错过的朋友可以先回顾下：

  1. 索引结构和数据定位过程
  2. 查询过程和高级查询

这篇进入正题，介绍如何查看和分析SQL执行情况、排查SQL的性能问题，通过本篇介绍，你会了解到：

  • explain命令概述
  • select_type字段详细介绍
  • type字段详细介绍
  • extra字段详细介绍

部分内容摘录了几个博友的文章，最后会给出文章链接，感谢他们的精彩分析。

explain命令概述

工作中，MySQL会记录执行时间比较久的SQL语句，找出这些SQL语句是第一步，重要的是查看SQL语句的执行计划，对于MySQL执行计划的获取，可以通过explain方式来查看，这条命令的输出结果能够让我们了解MySQL优化器是如何执行SQL语句的。

MySQL优化器是基于开销来工作的，是在每条SQL语句执行的时候动态地计算出来的，命令用法十分简单, 在 SELECT 语句前加上 Explain 就可以了。

先来个示例

以基本的员工表为例，表的结构如下：

mysql> show create table employee \G;
*************************** 1. row ***************************
       Table: mcc_employee
Create Table: CREATE TABLE `employee` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `userId` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '员工编号',
  `userName` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '员工名称',
  `nickName` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '昵称',
  `gender` varchar(10) DEFAULT NULL COMMENT '性别',
  `mobilePhone` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '手机号',
  `miliao` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '米聊号',
  `email` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8
1 row in set (0.00 sec)
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一个简单的查询：

mysql> explain select * from employee where id =1 \G;
*************************** 1. row ***************************
           id: 1
  select_type: SIMPLE
        table: employee
         type: const
possible_keys: PRIMARY
          key: PRIMARY
      key_len: 8
          ref: const
         rows: 1
        Extra: NULL
1 row in set (0.00 sec)
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select_type为simple说明是一个普通的查询，不包含子查询和union查询。

字段概述

id字段：select查询的标识符. 每个select都会自动分配一个唯一的标识符，id数值越大的优先执行，id相同的从上往下顺序执行。

select_type：select查询的类型，当没有子查询或union查询时为simple，有子查询或union查询时，有几种情况，后面会详细介绍。

table：标识查询的是哪个表，显示这一行的数据是关于哪张表的，有时不是真实的表名字,看到的是derived（n是个数字，为id字段）

mysql> explain select * from (select * from (select * from  employee where id =76) table1 ) table2 ;
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | NULL  |
|  2 | DERIVED     | <derived3> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | NULL  |
|  3 | DERIVED     | mcc_inform | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
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type：数据访问、读取操作类型，对性能影响比较大，后面会详细介绍。

possible_keys：此次查询中可能选用的索引，查询涉及到的字段上若存在索引，则该索引将被列出，但不一定被查询使用。

key：此次查询中确切使用到的索引，如果没有选择索引，键是NULL。

key_len：表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中使用的索引的长度。

ref: 哪个字段或常数与key一起被使用。

rows: 此查询一共扫描了多少行，这个是一个估计值。

filtered: 表示此查询条件所过滤的数据的百分比。

extra: 额外的信息，后面会详细介绍。

select_type字段详细介绍

表示查询的类型，是简单查询或复杂查询，如果是复杂查询，包含SIMPLE、SIMPLE、UNION、UNION RESULT、SUBQUERY、DEPENDENT、DEPENDENT UNION、DEPENDENT SUBQUERY、DERIVED等，了解这些，可以识别在执行那部分。

SIMPLE

简单select，不使用union或子查询等:

mysql> explain select * from employee where id =1 ;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
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PRIMARY

如果是复杂查询，表示是最外层的select：

mysql> explain select * from (select * from employee where id =1) a ;
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | NULL  |
|  2 | DERIVED     | employee | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
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UNION & UNION RESULT

UNION中的第二个或后面的SELECT语句，UNION RESULT为UNION的结果：

mysql> explain select * from employee where id =1 union all select * from employee where id=2;
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
| id | select_type  | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra           |
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
|  1 | PRIMARY      | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL            |
|  2 | UNION        | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL            |
| NULL | UNION RESULT | <union1,2> | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  | NULL | Using temporary |
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
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SUBQUERY

子查询中的第一个SELECT：

mysql> explain select * from employee where id = (select id from employee where id =1);
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
|  1 | PRIMARY     | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL        |
|  2 | SUBQUERY    | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
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DEPENDENT UNION & DEPENDENT SUBQUERY

DEPENDENT UNION，UNION中的第二个或后面的SELECT语句，但结果取决于外面的查询； DEPENDENT SUBQUERY，子查询中的第一个SELECT，但结果取决于外面的查询：

mysql> explain select * from employee where id in (select id from employee where id =1 union all select id from employee where id=2);
+----+--------------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
| id | select_type        | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra           |
+----+--------------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
|  1 | PRIMARY            | employee | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |   26 | Using where     |
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | Using index     |
|  3 | DEPENDENT UNION    | employee | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | Using index     |
| NULL | UNION RESULT       | <union2,3> | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  | NULL | Using temporary |
+----+--------------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-----------------+
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DERIVED

派生表的SELECT，FROM子句的子查询：

mysql> explain select * from (select * from employee where id =1) a ;
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | NULL  |
|  2 | DERIVED     | employee | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | NULL  |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
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type字段详细介绍

type表示数据访问/读取的操作类型，显示了连接使用了哪种类别,有无使用索引，它提供了判断查询是否高效的重要依据依据。

常见的类型有常用有，性能从差到好排序：ALL, index, range, ref, eq_ref, const, system, NULL

NULL

不用访问表或者索引就可以直接得到结果：

mysql> explain select sysdate();
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+----------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra          |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+----------------+
|  1 | SIMPLE      | NULL  | NULL | NULL          | NULL | NULL    | NULL | NULL | No tables used |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+----------------+
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const、system

如将主键或者唯一索引置于where列表中，MySQL就能将该查询转换为一个常量，当表中只有一行记录时，类型为system。

 mysql> explain select * from (select id from mcc_inform where id =1) a;
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
|  1 | PRIMARY     | <derived2> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | NULL        |
|  2 | DERIVED     | employee | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 | Using index |
+----+-------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
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eq_ref

此类型通常出现在多表的 join 查询, 表示对于前表的每一个结果, 都只能匹配到后表的一行结果. 并且查询的比较操作通常是 =, 查询效率较高：

mysql> explain select * from t3,t4 where t3.id=t4.accountid;
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys     | key       | key_len | ref                  | rows | Extra |
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | t4    | ALL    | NULL              | NULL      | NULL    | NULL                 | 1000 |       |
|  1 | SIMPLE      | t3    | eq_ref | PRIMARY,idx_t3_id | idx_t3_id | 4       | dbatest.t4.accountid |    1 |       |
+----+-------------+-------+--------+-------------------+-----------+---------+----------------------+------+-------+
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ref

与eq_ref类似，不同的是ref不是唯一索引，此类型通常出现在多表的 join 查询, 针对于非唯一或非主键索引, 或者是使用了最左前缀规则索引的查询，可以用于使用=或<=>操作符的带索引的列：

index_merge

该联接类型表示使用了索引合并优化方法， where中可能有多个条件(或者join)涉及到多个字段，它们之间进行 AND 或者 OR，那么此时就有可能会使用到 index merge 技术。

index merge 技术如果简单的说，其实就是：对多个索引分别进行条件扫描，然后将它们各自的结果进行合并(intersect/union)。

range

表示使用索引范围查询, 通过索引字段范围获取表中部分数据记录， 这个类型通常出现在 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN() 操作中

index

表示全索引扫描(full index scan), 和 ALL 类型类似, 只不过 ALL 类型是全表扫描, 而 index 类型则仅仅扫描所有的索引, 而不扫描数据。

ALL

表示全表扫描, 这个类型的查询是性能最差的查询之一，一般不会出现。

extra字段详细介绍

EXplain中的很多额外的信息会在Extra字段显示，此字段能够给出让我们深入理解执行计划进一步的细节信息，介绍下常见的几个。

Using where

在查找使用索引的情况下，需要回表去查询所需的数据。

Using index

表示查询在索引树中就可查找所需数据, 不用扫描表数据文件, 说明性能不错。

Using filesort

当SQL中包含ORDER BY 操作，而且无法利用索引完成排序操作的时候，查询优化器不得不选择相应的排序算法来实现。

filesort主要用于查询数据结果集的排序操作，首先MySQL会使用sort_buffer_size大小的内存进行排序，如果结果集超过了sort_buffer_size大小，会把这一个排序后的chunk转移到file上，最后使用多路归并排序完成所有数据的排序操作。

filesort只能应用在单个表上，如果有多个表的数据需要排序，那么MySQL会先使用using temporary保存临时数据，然后再在临时表上使用filesort进行排序，最后输出结果。

Using temporary

查询有使用临时表, 一般出现于排序, 分组和多表join的情况, 查询效率不高, 建议优化.

下一篇文章会介绍索引优化原则以及案例分析。

参考文章：

  1. Mysql Explain 详解
  2. explain type连接类型示例

作者：情情说
链接：https://juejin.im/post/5b1243eff265da6e0b6ff277
来源：掘金
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