02Explain介绍以及索引最佳实践

Explain工具介绍

使用Explain关键字可以模拟优化器执行SQL语句，分析你的查询语句或是结构的性能瓶颈，在select语句执行增加explain关键字，MySQL会在查询上社招一个标记，执行查询会返回执行计划的信息，而不是执行这条SQL。

• 分析创建表语句Demo

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'), (2,'b','2017-12-22 15:27:18'), (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'),(1,'film1'),(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),(2,1,2),(3,2,1);

explain中的列

1. id列

• id列的编号是select的序列号，有几个selct就有几个id，并且id的顺序是按select出现的顺序增长的。id列越大执行优先级越高，id相同则从上往下执行，id为NULL为NULL，最后执行

2. select_type列

• 表示对应行是简单还是复杂的查询

  • simple：简单查询。查询不包含子查询和union

    

  • primary:复杂查询中最外层的select

  • subquery:包含在select中的子查询(不在select子句中)

  • 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。

  mysql> set session optimizer_switch='derived_merge=off';   #关闭mysql5.7新特性对衍生表的合并优化
  mysql> explain select (select 1 from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;
  

  

  • union：在union中的第二个随后的select

  mysql> explain select 1 union all select 1;
  

  

3. table列

• 表示explain访问的那个表
• 当from子句中有子查询时，table列是格式，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

4. type列

• 表示关联类型或者访问类型
• 依次从优到差分布为: 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
  • NULL: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

EXPLAIN SELECT min(id) from film

• • const、system:mysql能够对查询的某部分进行优化并转换成一个常量。用于primary key或unqiue 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，表里只有一个元年组匹配时为system

    mysql> explain extended select * from (select * from film where id = 1) tmp;
    

    

• • eq_ref:primary key或者unique key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

  mysql> explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id;
  

  

• • ref:相比eq_ref，不适用唯一索引，而是使用普通索引或者唯一性索引的部分前缀，索引要和某个值要比较，可能会找到多个符合条件的行

    • 简单的select查询，name是普通索引（非唯一索引）

    mysql> explain select * from film where name = 'film1';
    

    

    • 关联表查询：idx_film_actor_id是film_id和actor_id的联合索引，这里使用了film_actor的左边前缀film_id部分

mysql> explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_actor.film_id;

• • 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

  mysql> explain select * from actor where id > 1;
  

  

• • index：扫描全索引就能拿到结果，一般是扫描某个二级索引，这种扫描不会从索引树根节点开始快速查找，而是直接对二级索引的叶子节点遍历和扫描，速度是比较慢的，这种查询一般为使用覆盖所有，二级索引一般比较小，所有这种通常ALL比较快一点

  mysql> explain select * from film;
  

  

• • ALL:即全表扫描：扫描你的聚簇索引的所有叶子节点，通常这种情况需要增加索引来进行优化

  mysql> explain select * from actor;
  

  

5. possible_keys列

• 这一列显示可能使用哪些索引来查找
• explain可能会出现possible_keys有值，而key显示NULL的情况，这种情况是因为表中数据不多，mysql认为所有对此查询的帮助不大， 选择了全表查询。

6. key列

• 表示mysql实际采用哪个所有来优化对该表的访问

7. key_len

• 这一列显示mysql在所有里使用的字节数，通过这个值可以具体算出使用了索引中的哪些列

• key_len的计算规则

  • 字符串，char(n)和varchar(n)，5.0.3以后版本中，**n均代表字符数，而不是字节数，**如果是utf-8，一个数字或字母占1个字节，一个汉字占3个字节

    • • char(n)：如果存汉字长度就是 3n 字节
      • varchar(n)：如果存汉字则长度是 3n + 2 字节，加的2字节用来存储字符串长度，因为varchar是变长字符串

  • 数值类型

    • tinyint：1字节
    • smallint：2字节
    • int：4字节
    • bigint：8字节
    • 时间类型

  • 时间类型

    • date：3字节
    • timestamp:4字节
    • datetime：8字节

  • 如果字段运行为NULL，需要1字节记录是否为NULL

8. ref列

• 这一列显示了key列记录的索引中，表查找所用到的列或者常量，比较常见的有：const、字段名

9. rows

• 估计要读取的行数

10. extra列

• 展示的是额外信息

• Using index：使用覆盖索引

  • 覆盖索引定义：mysql执行计划explain结果里的key有使用索引，如果select后面查询的字段都可以从这个索引的树中获取，这种情况一般可以说是用到了覆盖索引，extra里一般都有using index；覆盖索引一般针对的是辅助索引，整个查询结果只通过辅助索引就能拿到结果，不需要通过辅助索引树找到主键，再通过主键去主键索引树里获取其它字段值

  mysql> explain select film_id from film_actor where film_id = 1;
  

  

• using where:使用where语句来处理结果，并且查询的列未被索引覆盖

mysql> explain select * from actor where name = 'a';

• using index condition：查询的列不完全被索引覆盖，where条件中上一个前导列的范围

mysql> explain select * from film_actor where film_id > 1;

• using temporary:mysql需要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，首先是想到利用索引来优化

mysql> explain select distinct name from actor;

# name上存在索引
mysql> explain select distinct name from film;

• using filesort： 将使用外部排序而不是索引排序，数据较小时从内存排序，否则需要在磁盘完成排序，这种情况下一般也是要使用索引来优化

mysql> explain select * from actor order by name;

• 

• # name上存在索引
  mysql> explain select * from film order by name;
  

• 

索引最佳实践

CREATE TABLE `employees` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
  `age` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
  `position` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '职位',
  `hire_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '入职时间',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='员工记录表';

INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('LiLei',22,'manager',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('HanMeimei', 23,'dev',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('Lucy',23,'dev',NOW());

1. 全值匹配:

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei';

2. 最左前缀法则

• 如果所有用到了多列，要遵守最左前缀法则。指的是从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列
  • 打乱顺序不会破环最左前缀
  • 第二列使用范围查找会破环，比如 age > 18

3. 不要在索引列上左如何操作，会导致索引失效从而转向全表扫描
4. 存储引擎不能使索引中范围条件右边的列

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22 AND position ='manager';
EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age > 22 AND position ='manager'; ## 不会使用索引

5. 尽量使用覆盖索引，减少select * 语句
6. mysql 使用不等于,not in 、not exists是无法使用索引会导致全表扫描
7. is null ,is not null一般情况下也不会使用索引
8. like以通配符(“%abc”)mysql索引会失效会导致全表扫描

• 解决like %abc%不能使用索引的情况

  • 使用覆盖索引

  EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name like '%Lei%';
  

  

• 如果不能使用覆盖索引，则使用其他搜索引擎

9. 字符串不加单引号导致索引失效
10. 少用or或in，用它查询时，mysql不一定使用索引，mysql内部优化器会根据检索比例，表大小等多个因素整体评估是否使用索引
11. 范围查询优化

ALTER TABLE `employees` ADD INDEX `idx_age` (`age`) USING BTREE ;
explain select * from employees where age >=1 and age <=2000;

没走索引原因：mysql内部优化器会根据检索比例、表大小等多个因素整体评估是否使用索引。比如这个例子，可能是由于单次数据量查询过大导致优化器最终选择不走索引

优化方法：可以将大的范围拆分成多个小范围

explain select * from employees where age >=1 and age <=1000;
explain select * from employees where age >=1001 and age <=2000;

删除索引

ALTER TABLE `employees` DROP INDEX `idx_age`;

like KK%相当于=常量，%KK和%KK% 相当于范围