MySQL 执行计划深入解读
执行计划是什么？
使用 EXPLAIN 关键字可以模拟优化器执行SQL查询语句，从而知道MySQL是 如何处理你的SQL语句的，分析你的查询语句或是表结构的性能瓶颈。
官网介绍：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html
前提介绍：文中所有案例 mysql 版本为 5.7.23
执行计划帮助我们完成什么事情？
- 表的读取顺序
- 数据读取操作的操作类型
- 哪些索引可以使用
- 哪些索引被实际使用
- 表之间的引用
- 每张表有多少行被优化器查询
怎么使用执行计划？
- expain + SQL 语句
- 执行计划包含信息
image.png
执行计划包含信息解释
id
select 查询的序列号，包含一组数字， 表示查询中执行 select 子句或操作表的顺序
use oemp;
#测试表1
CREATE TABLE `t1` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`other_column` varchar(30) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
#测试表2
CREATE TABLE `t2` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`other_column` varchar(30) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
#测试表3
CREATE TABLE `t3` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`other_column` varchar(30) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
#id 相同
explain select t2.* from t1,t2,t3 where t1.id = t2.id and t1.id = t3.id
and t3.other_column = '';
#id 不同
explain select t2.* from t2 where id = (select id from t1 where id =
(select t3.id from t3 where t3.other_column = ''));
#id 相同和不同同时存在
explain select t2.* from (select t3.id from t3 where t3.other_column = '') s1,t2
where s1.id = t2.id;
包含三种情况：id 相同，id 不同，id 相同和 id 不同同时存在。
id 相同
id 相同，执行结果从上而下
- 运行结果
image.png
id 不同
id不同如果是自查询，id 的序号会递增，id 值越大，优先级越高，越先被执行
- 运行结果
image.png
id 相同和 id 不同时存在
id 如果相同，可以认为是一组的，从上往下执行； 在所有组中，id 值越大，优先级越高，越先被执行； 衍生 = DERIVED
- 执行结果
derived_merge 是 Mysql5.7 引入的，会试图将 Derived Table (派生表，from 后的自查询) 视图引用，公用表达式（Common table expressions） 与外层查询进行合并。MySQL 5.7 不在兼容的实现方式，可以通过调整 optimizer_switch 来加以规避
set optimizer_switch='derived_merge=off';
说白了，如果设置为 on 那么就不会出现 derived_merge 行 结果如下：
select_type
包括范围：simple. primary，subquery, derived, union, union result 查询类型主要是用于区别普通查询，联合查询，子查询等复杂的查询
- simple，简单的select 语句，查询中不包含自查询或者 union
- primary, 查询若包含任何复杂的子部分，最外层查询则被标记为primary
- subquery， 在 select 或 where 列表中包含子查询
- derived，在 from 列表中包含自查询被标记为 derived （衍生）MySQL 会递归执行这些自查询，把结果放在临时表中。
- union，若第二个 select 出现在 union 之后，则被标记为 union. 若 union 包含在 from 子句子查询中，外层 select 将别标记为 derived
- union result, 从 union 表中获取结果的 select
table
- 这行数据是关于那张表的
type
类型：all , index , range, ref, eq_ref, const, system ,null type 显示的是关联类型或者访问类型，是较为重要的一个指标，结果从好到坏依次是： system > count > eq_ref > range > index > all
sytem > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge >> unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL
备注：一般来说，得以保证查询至少达到 rang 级别， 最好能达到 ref。
Null
explain select min(id) from t1;
mysql 能够在优化阶段分析查询语句，在执行阶段不用再访问表或者索引。例如：在索引列中选取最小值，单独查询索引来完成，不需要在执行时访问表
system
表只有一行记录（等于系统表），这是 const 类型的特列， 平时不会出现，这个也可以忽略不计
count
explain select * from (select * from t1 where id =1) d1;
表示通过索引一次就找到了， const 用于比较 primary key 或者 unique 索引。因为只匹配一行数据，所以很快如将主键置于where 列表中， MySQL 就能将该查询转换为一个常量。
eq_ref
explain select * from t1, t2 where t1.id = t2.id;
唯一性索引扫描，对于每个索引键，表中只有一条记录与之匹配。常见于主键或唯一索引扫描. 查询案例：
ref
# tb_emp ddl
CREATE TABLE `tb_emp` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(30) DEFAULT NULL,
`dept_id` int(11) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
) ;
#员工表添加年龄列
alter table tb_emp add column `age` int(11) default null after `name`;
#添加复合索引
create index idx_emp_name_age on tb_emp(`name`, `age`);
explain select * from tb_emp where `name` = 'z3';
非唯一性索引扫描， 返回匹配某个单独值的所有行，本质上也是一种索引访问，它返回所有匹配某个单独的行，然而，它可能会找到多个符合个条件的行，所以它应该属于查找和扫描的混合体
range
explain select * from t1 where id between 1 and 3;
explain select * from t1 where id in (1, 2, 3);
只检索给定范围内的行，使用一个索引来选择行。key 列显示使用了哪个索引 一般就是你在 where 语句中出现了 between、<、>、in 等的查询 这种范围扫描索引比全表扫描要好，因为它只需要开始于索引的某个点，而结束于另一个点，不用全表扫描 案例结果：
index
explain select id from t1;
Full Index Scan ， index 和 ALL 的区别 ，index 类型只遍历索引树， 这通常比 ALL 快， 因为索引文件通常比数据文件小。（也就是说虽然 all 和 index 都是读全表，但是index 是从索引中读取的， 而 all 是从硬盘中读取的 ） 查询结果：
all
explain select * from t1;
Full Table Scan 将遍历全表找到匹配的行
备注：一般来说，得以保证查询至少达到 rang 级别， 最好能达到 ref。
possible_keys
显示可能应用在这张表中的索引，一个或多个。查询涉及到的字段上若存在索引，则该索引将被列出，但不一定被查询实际使用.
key
实际使用的索引，如果为NULL，则没有使用索引 查询中若使用了覆盖索引，则该索引仅出现在KEY列表中
explain select col1, col2 from t1;
create index idx_col1_col2 on t1(col1, col2);
explain select col1, col2 from t1;
案例一（加索引之前）
案例二（加索引之后）
key_len
desc t1;
explain select * from t1 where col1 = 'ab';
explain select * from t1 where col1 = 'ab' and col2 = 'bc';
表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中的使用的索引的长度，在不损失精确性的情况下，长度越短越好 key_len 显示的只为索引字段的最大可能长度，** 并非实际使用长度**。即 key_len 是根据表定义计算而得，不是通过表内检索出的。 查询结果：
总结：条件越多，付出的代价越大，key_len 的长度也就越大，建议在一定条件的情况下，key_len 越短，效率越高。
key_len 计算规则
- 字符串
- char(n) n 字节长度
- varchar(n) 如果是utf-8， 则长度 3n + 2 字节，加的两个字节用来存储字符串长度
- 数值类型
- tinyint 1 字节
- smallint 2 字节
- int 4 字节
- bigint 8 字节
- 时间类型
- date 3 字节
- tiemstamp 4 字节
- datetime 8 字节
- 如果字段允许为 null , 需要一个字节记录是否为 null
索引最大长度是 768 字节，当字符串过长时，mysql 会做一个类似左前缀索引的处理，将前半段的字符串提取出来做索引。
Rows
根据表统计信息及索引选用情况， 大致估算出找到所需的记录所需读取的行数
filtered
Extra
包含不适合其他列中显示但十分重要的额外信息 id, select_type, table, type , possible_keys, key, key_len, ref, rows, Extra
1. Using filesort
文件排序
2. Using temporary
ALTER TABLE `t1`
ADD COLUMN `col1` VARCHAR(30) NULL DEFAULT NULL AFTER `other_column`;
ALTER TABLE `t1`
ADD COLUMN `col2` VARCHAR(30) NULL DEFAULT NULL AFTER `col1`;
explain select col2 from t1 where col1 in ('ab', 'ac', 'as') group by col2 \G;
explain select col2 from t1 where col1 in ('ab', 'ac', 'as')
group by col1, col2, col3 \G;
使用了临时表保存中间结果， MySQL 在对查询结果排序时使用临时表。 常见于排序 order by 和分组查询 group by 。例子：
3. Using index
explain select col2 from t1 where col1=100;
explain select col1, col2 from t1;
表示相应的 select 操作使用了覆盖索引 (Covering Index), 避免了访问表的数据行，效率不错～ 如果同时出现 using where , 表示索引被用来执行索引键值的查找；如果没有同时出现 using where , 表明索引引用来读取数据而非执行查找动作。例子：
覆盖索引 （Covering Index）
- 覆盖索引 （Covering Index）, 一说为索引覆盖
- 理解方式一：就是 select 的数据列只用从索引中就能取得，不必读取数据行， MySQL 可以利用你索引返回 select 列表的字段， 而不必根据索引再次读取数据文件，换句话说查询列要被所建的索引覆盖
- 理解方式二：索引是高效找到的行的一个方法， 但是一般数据库也能使用索引找到一个列的数据， 因此它不必读取整个行，毕竟索引叶子节点存储了他们索引的数据；当能通过读取索引就可以得到想要的数据， 那就不需要读取行了。一个索引包含了（或覆盖了）满足查询结果的数据就叫做覆盖索引。
- 注意：1. 如果要使用覆盖索引，一定要注意 select 列表汇总只取出需要的列，不可 select * ；2. 因为如果将所有字段一起做索引将会导致索引文件过大，查询性能下降。
4. Using index condition
explain select * from tb_emp where `name` > 'z3';
查询的列不完全被覆盖索引覆盖，where 条件中是一个前导的范围
5. Using Where
表明使用了 where 过滤
6. using join buffer
使用了链接缓存
7. impossible where
explain select * from t1 where 1=2;
where 子句的值总是 false , 不能用来获取任何元组
8. select tbale optimized away
在没有 GROUPBY 子句的情况下，基于索引优化 MIN/MAX 操作或者对于 MyISAM 存储引擎优化 COUT（*） 操作不必等到执行阶段再进行计算，查询执行计划生成的阶段即完成优化。
9. distinct
优化 distinct 操作 在找到第一匹配的元祖后立即停止找相同值的动作。
举个例子
例子描述：
explain select d1.name, (select id from t3) d2 from
(select id, name from t1 where other_column = '') d1
union
(select name, id from t2);
查询结果：
案例解析：
- 第一行 （执行顺序4）：id 列为1 ， 表示 union 的第一个 select , select_type 的 primary 表表示该查询为外层查询， table
- 列被标记为 , 表示查询结果来自一个衍生表，其中 derived3 中的 3 代表查询衍生自第三个 select 查询， 即 id 为 3 的 select [select d1.name ... ]
- 第二行（执行顺序为2）：id 为 3 ，是整个查询中第三个 select 的一部分， 因查询包含在from 中， 所以为derived 。【select id, name from where other_column = ''】
- 第三行（执行顺序为3）：select 列表中的子查询 select_type 为 subquery , 为整个查询中的第二个 select . [select id from t3]
- 第四行（执行顺序为1）：select_type 为 union ， 说明第四个 select 是 unin 里的第二个 select , 最先执行 【select name ,id from t2】
- 第五行（执行顺序为5）：代表 union 的临时表中读取行的阶段， table 列的 <union , 1, 4> 表示用第一个 和第四个 select 结果进行union 操作 。【两个结果 union 操作】
参考资料
- https://mysql.com
- https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html