Explain執行計划詳解

作者：IT王小二

博客：https://itwxe.com

一條查詢 SQL 語句為什么會執行很慢？執行的時候走了什么索引？多表查詢的時候 SQL 大體執行流程是怎么樣的？Explain 執行計划詳解給各位客官一一道來。

一、示例MySQL安裝方式和版本

首先需要 MySQL 安裝的客官看這兩篇，小二演示使用的是 Docker 的安裝方式：

• Linux(CentOS7)下二進制安裝MySQL5.7.26
• Docker搭建MySQL並掛載數據

小二安裝完的 MySQL 數據庫版本為 5.7.36。

二、Explain工具簡介

通常我們在生產環境會碰到查詢速度比較慢的 SQL 語句，那么怎么知道 SQL 語句為什么執行慢呢？這個時候就需要用到 Explain 執行計划來分析我們的語句了。

通過使用 Explain 關鍵字可以模擬優化器執行 SQL 查詢語句，執行會返回執行計划的信息，而不是執行這條SQL，當然如果 from 中包含子查詢，仍會執行該子查詢，將結果放入臨時表中 。

總的來說，通過 Explain 從而知道 MySQL 是如何處理你的 SQL 語句的，分析查詢語句或是表結構的性能瓶頸。那么通過 Explain 執行計划可以知道：

• 表的讀取順序
• 數據讀取操作的操作類型
• 哪些索引可能被使用
• 哪些索引實際被使用
• 表之間的引用
• 每張表估計有多少行會被執行

三、本文用到的示例表

CREATE TABLE `author` (
  `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 `author` (`id`, `name`, `update_time`) VALUES (1,'itwxe','2022-01-12 19:27:18'), (2,'admin','2022-01-12 19:27:18'), (3,'superAdmin','2022-01-12 19:27:18');

CREATE TABLE `blog` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `title` varchar(10) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_title` (`title`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `blog` (`id`, `title`) VALUES (1,'blog1'),(2,'blog2'),(3,'blog3');

CREATE TABLE `author_blog` (
  `id` int(11) NOT NULL,
  `author_id` int(11) NOT NULL,
  `blog_id` int(11) NOT NULL,
  `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_author_blog_id` (`author_id`,`blog_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `author_blog` (`id`, `author_id`, `blog_id`) VALUES (1,1,1),(2,2,1),(3,1,2);

四、Explain的變種

Explain 的語法非常簡單，只需要在查詢語句前面加一個 EXPLAIN 關鍵字即可。

explain select * from author where id = 1;

如果你發現你的版本少了 partitions 或者 filtered 列字段信息的話，那是因為在 MySQL5.7 的某個小版本之前的版本是沒有這兩個字段的。rows * filtered/100 可以估算出將要和 explain 中前一個表進行連接的行數(前一個表指 explain 中的 id 值比當前表 id 值小的表)。

那么低版本想要看到這兩個字段也是有辦法的，這就是小二說的 Explain 的兩個變種。

• explain extended：會在低版本 MySQL explain 的基礎上額外提供一些查詢優化的信息 filtered 列。
• explain partitions：會在低版本 MySQL explain 的基礎上額外提供一個 partitions 字段，如果查詢是基於分區表的話，會顯示查詢將訪問的分區。

在 explain 緊隨其后執行的 show warnings 命令可以得到優化之后的查詢語句，從而看到優化器優化了什么東西，當然優化后的 SQL 並不一定符合 SQL的語法，但是 MySQL 可以識別並可以執行。

五、Explain中的列

下面小二就來說說 Explain 中每個列的信息，當然每個列的值只會介紹常見的幾個，如果沒提到各位小伙伴可以查看 Explain 官方文檔：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html

1. id

id 列表示的編號是 select 的序列號，有幾個 select 就有幾個 id，並且 id 的順序是按 select 出現的順序增長的，id 列越大執行優先級越高，id 相同則從上往下執行，id 為 NULL 最后執行。

explain select * from author where id = (select author_id from author_blog where id = 2);

可以看到子查詢 id 為 2，所以先執行子查詢再執行外層查詢。

2. select_type

select_type 列表示對應行查詢的類型。

1）SIMPLE：簡單查詢，不包含子查詢和 union。

explain select * from author where id = 1;

2）PRIMARY：復雜查詢中最外層的 select。

3）SUBQUERY：包含在 select 中的子查詢(不在 from 子句中)。

4）DERIVED：包含在 from 子句中的子查詢。MySQL 會將結果存放在一個臨時表中，也稱為派生表(derived的英文含義)。

用這個例子來了解 PRIMARY、SUBQUERY 和 DERIVED 類型。

# 關閉 MySQL5.7 新特性對衍生表的合並優化
set session optimizer_switch = 'derived_merge=off';

explain select (select 1 from blog where id = 1) from (select 1 from author where id = 1) tmp;

別問小二為啥寫這種語句，一切的一切都是為了演示效果啊~~~

開啟 MySQL5.7 新特性默認對衍生表的合並優化，就可以看到不一樣的效果了。

set session optimizer_switch = 'derived_merge=on';

5）UNION：在 union 中的第二個和隨后的 select。

6）UNION RESULT：從 union 臨時表檢索結果的 select。

用這個例子來了解 UNION、UNION RESULT 類型。

explain select id from author where id = 1 union select id from blog where id = 2;

3. table

table 列表示 explain 的一行正在訪問哪個表。

當 from 子句中有子查詢時，table 列是 <derivenN> 格式，表示當前查詢依賴 id=N 的查詢，於是先執行 id=N 的查詢。

當有 union 時，UNION RESULT 的 table 列的值為 <union1,2>，1和2表示參與 union 的 select 行 id。

4. type

type 列表示關聯類型或訪問類型，即 MySQL 決定如何查找表中的行，查找數據行記錄的大概范圍。

依次從最優到最差分別為：system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL ，一般來說，得保證查詢達到 range 級別，最好達到 ref 級別。

除了上面幾個擁有優先級的值之外，NULL 表示 MySQL 能夠在優化階段分解查詢語句，在執行階段用不着再訪問表或索引。例如：在索引列中選取最小值，可以單獨查找索引來完成，不需要在執行時訪問表。

explain select min(id) from author;

1）const、system：MySQL 能對查詢的某部分進行優化並將其轉化成一個常量(可以看 show warnings 的結果)。用於 primary key 或 unique key 的所有列與常數比較時，所以表最多有一個匹配行，讀取1次，速度比較快。system是const的特例，表里只有一條數據匹配時為system

explain select * from (select * from author where id = 1) tmp;

show warnings;

2）eq_ref：primary key 或 unique key 索引的所有部分被連接使用 ，最多只會返回一條符合條件的記錄。這可能是在 const 之外最好的聯接類型了，簡單的 select 查詢不會出現這種 type。

explain select * from author_blog left join blog on author_blog.blog_id = blog.id;

3）ref：相比 eq_ref，不使用唯一索引，而是使用普通索引或者聯合索引的部分前綴，索引要和某個值相比較，可能會找到多個符合條件的行。

• . 簡單 select 查詢，title 是普通索引（非唯一索引）

explain select * from blog where title = 'blog1';

• 關聯表查詢，idx_author_blog_id 是 author_id 和 blog_id 的聯合索引，這里使用到了 author_blog 的左邊前綴 author_id 部分。

explain select author_id from author left join author_blog on author.id = author_blog.author_id;

4）range：范圍掃描通常出現在 in，between，>，<，>=，<= 等操作中，使用一個索引來檢索給定范圍的行。

explain select * from author where id > 1;

5）index：掃描全索引就能拿到結果，一般是掃描某個二級索引或者聯合索引，這種掃描不會從索引樹根節點開始快速查找，而是直接對二級索引或者聯合索引的葉子節點遍歷和掃描，速度還是比較慢的，這種查詢一般為使用 覆蓋索引(索引覆蓋)，二級索引一般比較小，所以這種通常比 ALL 快一些。

覆蓋索引(索引覆蓋)定義：首先得說明的是覆蓋索引不是一種索引類型，而是二級索引或者聯合索引就包含所需要查詢的所有字段，不需要再 回表 進行查詢數據行獲取其它字段值，這種情況一般可以說是用到了覆蓋索引。

當然為啥不需要再回表，相信看過小二 深入理解MySQL索引底層數據結構 這篇文章的都曉得的哈，不知道的小伙伴可以看看哦。

explain select * from blog;

6）ALL：即全表掃描，掃描你的聚簇索引的所有葉子節點。通常情況下這需要增加索引來進行優化了。

explain select * from author;

5. possible_keys

possible_keys 列表示查詢 可能使用 哪些索引來查找，但是最終查詢可能不使用索引。

explain 時可能出現 possible_keys 列有可以使用的索引，但是 key 列顯示 NULL 的情況，這種情況是因為 MySQL 經過查詢成本計算，MySQL 認為索引對此查詢速度不如全表掃描，最終選擇了全表查詢。

如果該列是 NULL，則沒有相關的索引。在這種情況下，可以通過檢查 where 子句看是否可以創造一個適當的索引來提高查詢性能，然后用 explain 查看效果。

6. key

key 列表示 MySQL 實際使用 哪個索引來對該表進行查詢。

如果沒有使用索引，則該列是 NULL。如果想強制 MySQL 使用或忽視 possible_keys 列中的索引，在查詢中使用 force index (強制走某個索引)、ignore index (強制不走某個索引)。

例如：blog 表強制走 idx_title 索引和強制不走 idx_title 索引。

7. key_len

key_ len 列表示 MySQL 在索引里使用的字節數，通過這個值可以算出具體使用了索引中的哪些列。

explain select * from author_blog where author_id = 1;

explain select * from author_blog where author_id = 1 and blog_id = 2;

在 author_blog 表中 idx_author_blog_id 是 author_id 和 blog_id 的聯合索引，author_id 和 blog_id 都為 int 類型，int 類型占用 4 個字節。通過 key_len=4 可以推斷出第一條 SQL 使用了 author_id 列，而第二條 SQL 中 key_len=8 可以對推斷出使用了 author_id 列和 blog_id 列。

key_lenth 計算機規則：

• 字符串，char(n) 和 varchar(n)，5.0.3以后版本中，n 均代表字符數，而不是字節數，如果是 utf-8，一個數字 或字母占1個字節，一個漢字占3個字節。

  • char(n)：如果存漢字長度就是 3 * n 字節。
  • varchar(n)：如果存漢字則長度是 3 * n + 2 字節。因為 varchar 是變長字符串，加的2字節用來存儲字符串長度。

• 數值類型

  • tinyint：1字節
  • smallint：2字節
  • int：4字節
  • bigint：8字節

• 時間類型

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

• 如果字段允許為 NULL，需要1字節記錄是否為 NULL。例如當允許 char(n) 為 NULL 時，存漢字長度為 3 * n + 1。

索引最大長度是768字節，當字符串過長時，mysql會做一個類似左前綴索引的處理，將前半部分的字符提取出來做索引。

8. ref

ref 列表示在 key 列記錄的索引中，表查找值所用到的列或常量，常見的有：const(常量)，字段名(例如film.id)。

9. rows

rows 列表示 MySQL 估計要讀取並檢測的行數，需要注意的是，是估計值，並非最后結果集里的行數。

10. Extra

Extra 列表示的是一些額外信息，常見重要值如下：

1）Using index：使用覆蓋索引。

explain select blog_id from author_blog where author_id = 2;

2）Using where：使用 where 語句來處理結果，並且查詢的列未被索引覆蓋。

explain select * from author where name = 'itwxe';

3）Using index condition：查詢的列不完全被索引覆蓋，需要回表查詢。

explain select * from author_blog where author_id > 1;

4）Using temporary：MySQL 需要創建一張臨時表來處理查詢。出現這種情況一般是要進行優化的，首先是想到用索引來優化。

• author.name 沒有索引，此時創建了一張臨時表來 distinct。

explain select distinct name from author;

• blog.title 建立了 idx_title 索引，此時查詢是 extra 是 Using index 而不是 Using temporary。

explain select distinct title from blog;

5）Using filesort：將用外部排序而不是索引排序，需要注意的是不要被這個 Using filesort 名字欺騙了，並非出現這個就會使用磁盤排序，而是數據較小時從內存排序，否則需要在磁盤排序。這種情況下一般也是要考慮使用索引來優化的。

• author.name 沒有索引，會查找整個 author 表，並保存排序關鍵字和行指針，然后排序關鍵字並按順序檢索行信息。

explain select * from author order by name;

• blog.title 建立了 idx_title 索引，此時查詢時 extra 是 using index。

explain select * from blog order by title;

6）Select tables optimized away：使用某些聚合函數(比如 max、min)來訪問存在索引的某個字段時出現。

explain select min(id) from author;

說到這里 Explain 執行計划的每個列和常見的值都介紹完了，小伙伴們下期見~~~

都讀到這里了，來個 點贊、評論、關注、收藏 吧！