深入理解MySql的Explain

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本文系投稿,作者:UncleMoveBrick
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explain关键字可以模拟优化器执行SQL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结构的性能瓶颈。在select 语句之前增加 explain 关键字,MySQL 会在查询上设置一个标记,执行查询时,会返回执行计划的信息,而不是执行这条SQL(如果 from 中包含子查询,仍会执行该子查询,将结果放入临时表中)

一、建表并插入数据


DROP TABLE IF EXISTS `actor`;
CREATE TABLE `actor` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `actor` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (1,'a','2017-12-22 15:27:18');
INSERT INTO `actor` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (2,'b','2017-12-22 15:27:18');
INSERT INTO `actor` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (3,'c','2017-12-22 15:27:18');

DROP TABLE IF EXISTS `film`;
CREATE TABLE `film` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `film` (`id`, `name`) VALUES (3,'film0');
INSERT INTO `film` (`id`, `name`) VALUES (1,'film1');
INSERT INTO `film` (`id`, `name`) VALUES (2,'film2');

DROP TABLE IF EXISTS `film_actor`;
CREATE TABLE `film_actor` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `film_id` int(11) NOT NULL,
  `actor_id` int(11) NOT NULL,
  `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_film_actor_id` (`film_id`,`actor_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `film_actor` (`id`, `film_id`, `actor_id`) VALUES (1,1,1);
INSERT INTO `film_actor` (`id`, `film_id`, `actor_id`) VALUES (2,1,2);
INSERT INTO `film_actor` (`id`, `film_id`, `actor_id`) VALUES (3,2,1); 

以上代码建立了三个表,每张表都插入了三条记录:
1、actor(演员表):id(主键不自增)、name(演员名字)、update_time(修改时间)
2、film(电影表):id(主键自增)、name(电影名称)、idx_name(索引名称,以name字段为索引)
3、film_actor(电影表和演员的关联表):id(id主键不自增)、film_id(电影id)、actor_id(演员id)、remark(备注)、idx_film_actor_id(索引名称、以film_id和actor_id的联合索引)

二、Explain中的列

执行explain select (select id from actor limit 1) from film;语句。执行后可以看到下面图片所展示的信息,那张图片中所展示的列分别代表的是什么含义呢?

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1、id列

id列的编号是select的序列号,有几个select就有几个id,并且id的顺序是按照select出现(执行)顺序增长的。MySql将select查询分为简单查询(SIMPLE)和复杂查询(PRIMARY)。

复杂查询分为三类:简单子查询、派生表(from语句中的子查询)、union查询。

id列的值越大,执行优先级越高,id相同则从上往下执行,id值如果为NULL则最后执行。

1)简单子查询举例如下:


explain select (select id from actor limit 1) from film;
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这个简单的子查询先查询actor表后查询film表

2)from子句中的子查询举例如下:


explain select id from (select id from film) as der;
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这个查询执行时有个临时表别名为der,外部 select 查询引用了这个临时表
  
3)union查询举例如下:


explain select id from actor union all select id from actor;
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union结果总是放在一个匿名临时表中,临时表不在SQL中出现,因此它的id是NULL。

2、select_type列

select_type 表示对应行的查询类型是简单查询还是复杂的查询,如果是复杂的查询,又是上述三种复杂查询中的哪一种。
  
1)simple:简单查询。查询不包含子查询和union;举例如下:


explain select * from film where id=1;
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2)primary:复杂查询中最外层的 select;

3)subquery:包含在 select 中的子查询(不在 from 子句中);

4)derived:包含在 from 子句中的子查询。MySQL会将结果存放在一个临时表中,也称为派生表;

举例了解 primary、subquery 和 derived 类型:


explain select (select id from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;
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我们先看到id列,由id的值可以看出先查询film表(select * from film where id = 1),并且查询film表的查询语句类型是DERIVED(衍生类型),因为这个select语句查询出来结果后是提供给其它select语句用的,所以就会衍生出来一个新的表,再查询actor表(select id from actor where id = 1),查询actor表的查询类型是SUBQUERY,最后执行的就是最外层的select语句了,所以它的查询类型为PRIMARY。

5)union:在 union 中的第二个和随后的 select;

6)union result:从 union 临时表检索结果的 select;
  
举例了解 union和union result类型:


explain select id from actor union all select id from actor;
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3、table列

这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表。当 from 子句中有子查询时,table列是 derivedN 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,1和2表示参与 union 的 select 行id。
  
举例了解table列中的 derivenN :


explain select (select id from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;
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从上面的图片可以看出最外层的select查询的表是 deriven3 ,但是我在sql中明明写的是别名der,那table列应该显示的值是der呀。那为什么这里是 derived3 呢?
  
在table值为 deriven3 本来table是别名der的,但是der这张表是从select * from film where id = 1查询来的,这条sql查询的表是film,但是它查询出来的结果是给其它select语句用的,所以它是衍生出来了一个新的表,所以它的查询类型是derived并且id是为3的。然后我们看到id为1的记录它所对应的table为 derived3 ,实际上这条记录所对应的查询语句所查询的表就是衍生表。derived3就对应着id为3的查询结果衍生出来的表。
  
举例了解table列中的


explain select id from actor union all select id from actor;
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在上面的图片中可以看出UNION RESULT那一条记录的table值为 union1,2 ,这个1和2表示的是参与union的select行的id。

4、type列

这一列表示关联类型或访问类型,即MySQL决定如何查找表中的行,查找数据行记录的大概范围。依次从查询效率最优到最差分别为:system const eq_ref ref range index ALL一般来说,得保证查询达到range级别,最好达到ref。
  
这个type也可能出现NULL值,NULL值是mysql能够在优化阶段分解查询语句,在执行阶段用不着再访问表或索引。例如:在索引列中选取最小值,可以单独查找索引来完成,不需要在执行时访问表。
  
1)system和const:
  
mysql能对查询的某部分进行优化并将其转化成一个常量(可以看show warnings 的结果)。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。执行以下语句:


explain select * from (select * from film where id = 1) tmp;
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从上图可知id为2随对应的是select * from film where id = 1这条sql先执行,这条sql是根据主键id去查询的,所以这条sql只能查询出来一条记录。对于查询语句,如果它的where条件是根据主键索引或者唯一索引去查询的,能够明确的知道查询出的结果是只有一条记录,那么它的type值就是const类型。

在id值为1的记录,type值为system,它的table值为衍生表 derived2 ,但是这个衍生表很明确的只有一条记录,那这里相当于就是一个常量了。在mysql执行sql语句之前,它会有一个分析与优化,mysql知道你的这个衍生表中只有一行记录,针对于这样的select情况,它的type就是system。system可以说是const的一个特例。system和const有什么区别呢?const所对应的sql所查询的表可以有很多记录,但是const所对应sql查询出来的结果集只有一条。system所对应sql通过mysql的分析知道这张衍生表只有一条记录。
  
可以使用如下代码查看MySql是给出的优化建议:


explain extended select * from (select * from film where id = 1) tmp;
show warnings;
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explain extended会在 explain 的基础上额外提供一些查询优化的信息。show warnings 命令可以得到优化后的查询语句,从而看出优化器优化了什么。优化后的查询语句在上图的Message列中.

额外还有 filtered 列,是一个半分比的值,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)。
  
2)eq_ref: primary key (主键索引)或 unique key(唯一索引) 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。这可能是在 const 之外最好的联接类型了,举例如下:


explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id;
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3)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。举例如下:
  
a)简单select查询,name是普通索引。


explain select * from film where name = "film1"; 
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b)关联表查询,idx_film_actor_id是film_id和actor_id的联合索引。这里使用到了film_actor的左边前缀film_id部分。


explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_actor.film_id; 
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4)range: 范围扫描通常出现在 in(), between , ,, = 等操作中。使用一个索引来检索给定范围的行。

举例如下:


explain select * from actor where id  1;
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5)index: 扫描全表索引,这通常比ALL快一些。(index是从索引中读取的,而all是从硬盘中读取)

举例如下:


explain select * from film; 
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6)all:**即全表扫描,意味着mysql需要从头到尾去查找所需要的行。通常情况下这需要增加索引来进行优化了。举例如下:
~

5、possible_keys列

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。在这种情况下,可以通过检查 where 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能,然后用 explain 查看效果。

6、keys列

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。如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引,在查询中使用 force index、ignore index。

7、key_len列

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。
  
举例说明:film_actor的联合索引 idx_film_actor_id 由 film_id 和 actor_id 两个int列组成,并且每个int是4字节。通过结果中的key_len=4可推断出查询使用了第一个列:film_id列来执行索引查找。


explain select * from film_actor where film_id = 2;
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key_len计算规则如下:

字符串:
char(n):n字节长度
varchar(n):2字节存储字符串长度,如果是utf-8,则长度 3n + 2

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
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 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,将前半部分的字符提取出来做索引。

8、ref列

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),字段名。举例如下:
  
1)ref为const


explain select * from film_actor where film_id = 2;
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2)ref为字段


explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_actor.film_id;
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9、rows列

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。

10、Extra列

这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下:
  
1)Using index: 查询的列被索引覆盖,并且where筛选条件是索引的前导列,是性能高的表现。一般是使用了覆盖索引(索引包含了所有查询的字段)。对于innodb来说,如果是辅助索引性能会有不少提高;
  
举例如下:


explain select film_id from film_actor where film_id = 1;
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2)Using where: 查询的列未被索引覆盖,where筛选条件非索引的前导列;
  
举例如下:


explain select * from actor where name = 'a';
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3)Using where Using index: 查询的列被索引覆盖,并且where筛选条件是索引列之一但是不是索引的前导列,意味着无法直接通过索引查找来查询到符合条件的数据;
  
举例如下:


explain select film_id from film_actor where actor_id = 1;
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4)NULL: 查询的列未被索引覆盖,并且where筛选条件是索引的前导列,意味着用到了索引,但是部分字段未被索引覆盖,必须通过“回表”来实现,不是纯粹地用到了索引,也不是完全没用到索引;

举例如下:


explain select * from film_actor where film_id = 1;
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5)、Using index condition: 与Using where类似,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;
  
举例如下:


explain select * from film_actor where film_id  1;
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6)Using temporary: mysql需要创建一张临时表来处理查询。出现这种情况一般是要进行优化的,首先是想到用索引来优化。
  
举例如下:
  
1、actor.name没有索引,此时创建了张临时表。


explain select distinct name from actor; 

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2、film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index,没有用临时表。


explain select distinct name from film; 
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7)Using filesort:**mysql 会对结果使用一个外部索引排序,而不是按索引次序从表里读取行。此时mysql会根据联接类型浏览所有符合条件的记录,并保存排序关键字和行指针,然后排序关键字并按顺序检索行信息。这种情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。
  
举例如下:
  
1、actor.name未创建索引,会浏览actor整个表,保存排序关键字name和对应的id,然后排序name并检索行记录。


explain select * from actor order by name;
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2、film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index。


explain select * from film order by name;
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