MySQL進階系列：一文詳解explain

explain有何用處呢： 為了知道優化SQL語句的執行，需要查看SQL語句的具體執行過程，以加快SQL語句的執行效率。

​ 可以使用explain+SQL語句來模擬優化器執行SQL查詢語句，從而知道mysql是如何處理sql語句的。通過查看執行計划了解執行器是否按照我們想的那樣處理SQL。

​ 官網地址： https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/explain-output.html

1、執行計划中包含的信息

Column	Meaning
id	The SELECT identifier
select_type	The SELECT type，查詢類型
table	The table for the output row
partitions	The matching partitions
type	The join type 訪問類型
possible_keys	The possible indexes to choose
key	The index actually chosen
key_len	The length of the chosen key
ref	The columns compared to the index
rows	Estimate of rows to be examined
filtered	Percentage of rows filtered by table condition
extra	Additional information

id列

select查詢的序列號(一組數字)，表示查詢中執行select子句或者操作表的順序

id號分為三種情況：

​ 1、如果id相同，那么執行順序從上到下

mysql> explain select * from emp e join dept d on e.deptno = d.deptno join salgrade sg on e.sal between sg.losal and sg.hisal;

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | SIMPLE      | e     | NULL       |...
|  1 | SIMPLE      | d     | NULL       |...
|  1 | SIMPLE      | sg    | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

​ 2、如果id不同，如果是子查詢，id的序號會遞增，id值越大優先級越高，越先被執行

mysql> explain select * from emp e where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | PRIMARY     | e     | NULL       |...
|  2 | SUBQUERY    | d     | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

​ 3、id相同和不同的，同時存在：相同的可以認為是一組，從上往下順序執行，在所有組中，id值越大，優先級越高，越先執行

mysql> explain select * from emp e join dept d on e.deptno = d.deptno join salgrade sg on e.sal between sg.losal and sg.hisal where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | PRIMARY     | e     | NULL       |...
|  1 | PRIMARY     | d     | NULL       |...
|  1 | PRIMARY     | sg    | NULL       |...
|  2 | SUBQUERY    | d     | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

select_type列

主要用來分辨查詢的類型，是普通查詢還是聯合查詢還是子查詢

select_type Value	Meaning
SIMPLE	不包含子查詢或者 UNION
PRIMARY	查詢中若包含任何復雜的子部分，最外層查詢被標記為 PRIMARY
UNION	在union，union all和子查詢中的第二個和隨后的select被標記為union
DEPENDENT UNION	在包含UNION或者UNION ALL的大查詢中，如果各個小查詢都依賴於外層查詢的話，那除了最左邊的那個小查詢之外，其余的小查詢的select_type的值就是DEPENDENT UNION
UNION RESULT	從union中獲取結果
SUBQUERY	子查詢中的第一個select（不在from子句中）
DEPENDENT SUBQUERY	子查詢中的第一個select（不在from子句中），而且取決於外面的查詢
DERIVED	在FROM列表中包含的子查詢被標記為DERIVED
UNCACHEABLE SUBQUERY	一個子查詢的結果不能被緩存，必須重新評估外鏈接的第一行對於外層的主表，子查詢不可被物化，每次都需要計算（耗時操作）
UNCACHEABLE UNION	UNION操作中，內層的不可被物化的子查詢（類似於UNCACHEABLE SUBQUERY）

--sample:簡單的查詢，不包含子查詢和union
mysql> explain select * from emp;

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

--primary:查詢中若包含任何復雜的子查詢，最外層查詢則被標記為Primary
mysql> explain select * from emp e where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | PRIMARY     | e     | NULL       |...
|  2 | SUBQUERY    | d     | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

--union:在union，union all和子查詢中的第二個和隨后的select被標記為union
mysql> explain select * from emp where deptno = 10 union select * from emp where sal >2000;

+------+--------------+------------+...
| id   | select_type  | table      |...
+------+--------------+------------+...
|  1   | PRIMARY      | emp        |...
|  2   | UNION        | emp        |...
| NULL | UNION RESULT | <union1,2> |...
+----+--------------+------------+...

--dependent union:在包含UNION或者UNION ALL的大查詢中，如果各個小查詢都依賴於外層查詢的話，那除了最左邊的那個小查詢之外，其余的小查詢的select_type的值就是DEPENDENT UNION
mysql> explain select * from emp e where e.empno  in ( select empno from emp where deptno = 10 union select empno from emp where sal >2000)

+------+--------------------+------------+...
| id   | select_type        | table      |...
+------+--------------------+------------+...
|  1   | PRIMARY            | e          |...
|  2   | DEPENDENT SUBQUERY | emp        |...
|  3   | DEPENDENT UNION    | emp        |...
| NULL | UNION RESULT       | <union2,3> | ...
+----+--------------------+------------+....

--union result:從union表獲取結果的select
mysql> explain select * from emp where deptno = 10 union select * from emp where sal >2000;

+------+--------------+------------+...
| id   | select_type  | table      |...
+------+--------------+------------+...
|  1   | PRIMARY      | emp        |...
|  2   | UNION        | emp        |...
| NULL | UNION RESULT | <union1,2> |...
+------+--------------+------------+...


--subquery:在select或者where列表中包含子查詢（不在from子句中）
mysql> explain select * from emp where sal > (select avg(sal) from emp) ;

+----+-------------+-------+------------+...
| id | select_type | table | partitions |...
+----+-------------+-------+------------+...
|  1 | PRIMARY     | emp   | NULL       |...
|  2 | SUBQUERY    | dmp   | NULL       |...
+----+-------------+-------+------------ ...

--dependent subquery: 子查詢中的第一個select（不在from子句中），而且取決於外面的查詢
mysql> explain select e1.* from emp e1 WHERE e1.deptno = (SELECT deptno FROM emp e2 WHERE e1.empno = e2.empno);

+----+--------------------+------------+...
| id | select_type        | table      |...
+----+--------------------+------------+...
|  1 | PRIMARY            | e1         |...
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | e2        |...
+----+--------------------+------------+....

--DERIVED: from子句中出現的子查詢，也叫做派生類，
mysql> explain select * from ( select emp_id,count(*) from emp group by emp_id ) e;

+----+-------------+------------+...
| id | select_type | table      |...
+----+-------------+------------+...
|  1 | PRIMARY     | <derived2> |...
|  2 | DERIVED     | emp        |...
+----+-------------+------------+...


--UNCACHEABLE SUBQUERY：表示使用子查詢的結果不能被緩存
mysql> explain select * from emp where empno = (select empno from emp where deptno=@@sort_buffer_size);
 
 +----+----------------------+-------------+...
| id | select_type          | table       |...
+----+----------------------+-------------+...
|  1 | PRIMARY              | emp         |...
|  2 | UNCACHEABLE SUBQUERY | emp         |...
+----+----------------------+-------------+....
 
--uncacheable union: 表示union的查詢結果不能被緩存(沒找到具體的sql語句驗證)

table列

對應行正在訪問哪一個表，表名或者別名，可能是臨時表或者union合並結果集
1、如果是具體的表名，則表明從實際的物理表中獲取數據，當然也可以是表的別名

​ 2、表名是derivedN的形式，表示使用了id為N的查詢產生的衍生表

​ 3、當有union result的時候，表名是union n1,n2等的形式，n1,n2表示參與union的id

type列

type顯示的是訪問類型，訪問類型表示我是以何種方式去訪問我們的數據，最容易想的是全表掃描，直接暴力的遍歷一張表去尋找需要的數據，效率非常低下。

訪問的類型有很多，效率從最好到最壞依次是：

system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

一般情況下，得保證查詢至少達到range級別，最好能達到ref

--all:全表掃描，需要掃描整張表，從頭到尾找到需要的數據行。一般情況下出現這樣的sql語句而且數據量比較大的話那么就需要進行優化。
mysql> explain select * from emp;

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ALL  | NULL          |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+

--index：全索引掃描這個比all的效率要好，主要有兩種情況，一種是當前的查詢時覆蓋索引，即我們需要的數據在索引中就可以索取，或者是使用了索引進行排序，這樣就避免數據的重排序
mysql> explain  select empno from emp;

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | index| NULL          |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+

最后要達到這個級別range
--range：表示利用索引查詢的時候限制了范圍，在指定范圍內進行查詢，這樣避免了index的全索引掃描，適用的操作符： =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, BETWEEN, LIKE, or IN() 
mysql> explain select * from emp where empno between 100 and 200;

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       |range | u2            |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+

--index_subquery：利用索引來關聯子查詢，不再掃描全表
mysql> explain select * from emp where deptno not in (select deptno from emp)

+----+--------------------+-------+------------+----------------+---------------+...
| id | select_type        | table | partitions | type           | possible_keys |...
+----+--------------------+-------+------------+----------------+---------------+...
|  1 | PRIMARY            | emp   | NULL       | ALL            | NULL          |...
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | emp   | NULL       | index_subquery | u1            |...
+----+--------------------+-------+------------+----------------+---------------+...

但是大多數情況下使用SELECT子查詢時，MySQL查詢優化器會自動將子查詢優化為聯表查詢，因此 type 不會顯示為 index_subquery,而是ref
 

--unique_subquery:該連接類型類似與index_subquery,使用的是唯一索引
mysql> explain SELECT * from emp where emp_id not in (select emp.emp_id from emp );

+----+--------------------+-------+------------+-----------------+---------------+...
| id | select_type        | table | partitions | type            | possible_keys |...
+----+--------------------+-------+------------+-----------------+---------------+...
|  1 | PRIMARY            | emp   | NULL       | ALL             | NULL          |...
|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | emp   | NULL       | unique_subquery | PRIMARY       |...
+----+--------------------+-------+------------+-----------------+---------------+...

大多數情況下使用SELECT子查詢時，MySQL查詢優化器會自動將子查詢優化為聯表查詢，因此 type 不會顯示為 index_subquery,而是eq_ref

 
--index_merge：在查詢過程中需要多個索引組合使用
mysql> 沒有模擬出來

--ref_or_null：對於某個字段即需要關聯條件，也需要null值的情況下，查詢優化器會選擇這種訪問方式
mysql> 沒模擬出來

--ref：使用了非唯一性索引進行數據的查找
mysql> explain select * from emp where  deptno=10;

+----+-------------+-------+------------+------+---------------+...
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys |...
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+...
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | ref  | u1            |...
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+...

--eq_ref ：當進行等值聯表查詢使用主鍵索引或者唯一性非空索引進行數據查找
> 實際上唯一索引等值查詢type不是eq_ref而是const
mysql> explain select * from salgrade s LEFT JOIN emp e on s.emp_id = e.emp_id;

+----+-------------+-------+------------+--------+---------------+...
| id | select_type | table | partitions | type   | possible_keys |...
+----+-------------+-------+------------+--------+---------------+...
|  1 | SIMPLE      | s     | NULL       | ALL    | NULL          |...
|  1 | SIMPLE      | e     | NULL       | eq_ref | PRIMARY       |...
+----+-------------+-------+------------+--------+---------------+...

--const：最多只能匹配到一條數據，通常使用主鍵或唯一索引進行等值條件查詢
mysql> explain select * from emp where empno = 10;

+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+...
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys |...
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+...
|  1 | SIMPLE      | emp   | NULL       | const | u2            |...
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+...
 
--system：表只有一行記錄（等於系統表），這是const類型的特例，平時不會出現,不需要進行磁盤io
mysql> explain SELECT * FROM `mysql`.`proxies_priv`;

+----+-------------+--------------+------------+--------+---------------+...
| id | select_type | table        | partitions | type   | possible_keys |...
+----+-------------+--------------+------------+--------+---------------+...
|  1 | SIMPLE      | proxies_priv | NULL       | system | NULL          |...
+----+-------------+--------------+------------+--------+---------------+...

possible_keys列

​ 顯示可能應用在這張表中的索引，一個或多個，查詢涉及到的字段上若存在索引，則該索引將被列出，但不一定被查詢實際使用。

key列

​ 實際使用的索引，如果為null，則沒有使用索引，查詢中若使用了覆蓋索引，則該索引和查詢的select字段重疊。

key_len

表示索引中使用的字節數，可以通過key_len計算查詢中使用的索引長度，在不損失精度的情況下長度越短越好。

索引越大占用存儲空間越大，這樣io的次數和量就會增加，影響執行效率

ref列

顯示之前的表在key列記錄的索引中查找值所用的列或者常量

rows列

根據表的統計信息及索引使用情況，大致估算出找出所需記錄需要讀取的行數，此參數很重要，直接反應的sql找了多少數據，在完成目的的情況下越少越好。

filtered列

針對表中符合某個條件(where子句或者聯接條件)的記錄數的百分比所做的一個悲觀估算。

extra

包含額外的信息。

--using filesort:說明mysql無法利用索引進行排序，只能利用排序算法進行排序，會消耗額外的位置
mysql> explain select * from emp order by sal;

...+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
...| type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra          |
...+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+
...| ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    2 |   100.00 | Using filesort |
...+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------+

--using temporary:建立臨時表來保存中間結果，查詢完成之后把臨時表刪除
mysql> explain select name,count(*) from emp where deptno = 10 group by name;

...+------+---------+-------+------+----------+---------------------------------+
...| key  | key_len | ref   | rows | filtered | Extra                           |
...+------+---------+-------+------+----------+---------------------------------+
...| u1   | 4       | const |    2 |   100.00 | Using temporary; Using filesort |
...+------+---------+-------+------+----------+---------------------------------+


--using index:這個表示當前的查詢時覆蓋索引的，直接從索引中讀取數據，而不用訪問數據表。如果同時出現using where 表名索引被用來執行索引鍵值的查找，如果沒有，表面索引被用來讀取數據，而不是真的查找
mysql> explain select deptno,count(*) from emp group by deptno limit 10;

...+------+---------+------+------+----------+-------------+
...| key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra       |
...+------+---------+------+------+----------+-------------+
...| u1   | 4       | NULL |    2 |   100.00 | Using index |
...+------+---------+------+------+----------+-------------+

--using where:使用where進行條件過濾
mysql> explain select * from emp where name = 1;

--using join buffer:使用連接緩存
mysql> explain select * from emp e left join dept d on e.deptno = d.deptno;

...+------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
...| key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                 |
...+------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+
...| NULL | NULL    | NULL |    2 |   100.00 | NULL                                  |
...| NULL | NULL    | NULL |    1 |   100.00 | Using join buffer (Block Nested Loop) |
...+------+---------+------+------+----------+---------------------------------------+


--impossible where：where語句的結果總是false
mysql> explain select * from emp where 1=0;

...+------+---------+------+------+----------+------------------+
...| key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra            |
...+------+---------+------+------+----------+------------------+
...| NULL | NULL    | NULL | NULL |     NULL | Impossible WHERE |
...+------+---------+------+------+----------+------------------+

---

測試使用mysql版本5.7， 使用的3個表結構如下

CREATE TABLE `demo`.`emp`  (
  `emp_id` bigint(20) NOT NULL,
  `name` varchar(20) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
  `empno` int(20) NOT NULL COMMENT '工號',
  `deptno` int(20) NOT NULL COMMENT '部門編號',
  `sal` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '銷售量',
  PRIMARY KEY (`emp_id`) USING BTREE,
  INDEX `u1`(`deptno`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `u2`(`empno`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

CREATE TABLE `demo`.`dept`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL,
  `deptno` int(20) NOT NULL COMMENT '部門編碼',
  `dname` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NULL DEFAULT NULL COMMENT '部門名稱',
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `dept_u1`(`deptno`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;


CREATE TABLE `demo`.`salgrade`  (
  `id` bigint(20) NOT NULL,
  `losal` int(20) NULL DEFAULT NULL,
  `hisal` int(20) NULL DEFAULT NULL,
  `emp_id` bigint(20) NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

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