MySQL高级（三）、使用Explain进行SQL性能分析

在MySQL的逻辑架构的第二层服务层中有一个优化器（Optimizer），该优化器能以它自己认可的一种方式优化底层MySQL的执行顺序。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SQL语句的。分析查询语句或是表结构的性能瓶颈。

MySQL常见瓶颈

MySQL的常见瓶颈分为以下几类：

• CPU：SQL中对大量数据进行比较、关联、排序、分组（最大的压力在于比较）
• IO：实例内存满足不了缓存数据或排序等需要，导致产生大量物理 IO。查询执行效率低，扫描过多数据行。
• 锁：不适宜的锁的设置，导致线程阻塞，性能下降。死锁，线程之间交叉调用资源，导致死锁，程序卡住。
• 服务器硬件的性能瓶颈：使用top,free, iostat和vmstat来查看系统的性能状态

Explain

Explain用途

先简单看一下Explain的用途，初次看下面罗列的几点你可能并不知道在说啥，但通过接下来的学习，回过头来看时就会明了了。

1. 查看表的读取顺序
2. 哪些索引可以使用
3. 数据读取操作的操作类型
4. 哪些索引被实际使用
5. 表之间的引用
6. 每张表有多少行被优化器查询

Explain使用

语法： Expalin + 一条完整的SQL语句。
如：explain select * from dept;

注意：在5.7以前的版本中，想要显示partitions需要使用explain partitions命令；想要显示filtered需要使用explain extended命令。在5.7版本后，默认explain直接显示partitions和filtered中的信息。

各字段含义

1. 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。执行顺序描述如下：id值相同时，执行顺序由上至下；id值不同时，数字越大的越先执行。
案例：查看下面的执行语句分析MySQL的执行顺序。

EXPLAIN SELECT t2.* FROM t2, (SELECT * FROM t3 WHERE t3.content='') s3 WHERE s3.id=t2.id;

解释：我们看id列，1,1,2三个数值，数字越大越先执行，2对应的表为t3表，所以先读取t3表，即执行（SELECT * FROM t3 WHERE t3.content=’ '），然后两个1相同，则自上往下顺序执行，先读取derived2即有id为2的衍生出的衍生表s3，最后再读取t2表。（此图为5.5版本）

2. select_type

select_type用来指明查询类型，可能的取值如下：

含义：

• simple：表示不需要union操作或者不包含子查询的简单select查询。有连接查询时，外层的查询为simple，且只有一个。
• primary：一个需要union操作或者含有子查询的select，位于最外层的查询即为primary。且只有一个。
• union：union连接的select查询，除了第一个表外，第二个及以后的表查询都是union。
• dependent union：与union一样，出现在union 或union all语句中，但是这个查询要受到外部查询的影响
• union result：包含union的结果集，在union和union all语句中,因为它不需要参与查询，所以id字段为null
• subquery：除了from子句中包含的子查询外，其他地方出现的子查询都可能是subquery
• dependent subquery：与dependent union类似，表示这个subquery的查询要受到外部表查询的影响
• derived：from子句中出现的子查询。
• materialized：被物化的子查询
• UNCACHEABLE SUBQUERY：对于外层的主表，子查询不可被物化，每次都需要计算（耗时操作）
• UNCACHEABLE UNION：UNION操作中，内层的不可被物化的子查询（类似于UNCACHEABLE SUBQUERY）

3. table

表示这一行的数据是关于哪张表的，可以是真实的表名，也可以是衍生表，如< derived N>表示该表来自于某个查询衍生出来的，后边的N就是执行计划中的id。<union M,N>表示这个结果来自于union查询的id为M,N的结果集。

4. partitions

版本5.7以前，该项是explain partitions显示的选项，5.7以后成为了默认选项。该列显示的为分区表命中的分区情况。非分区表该字段为空（null）。

5. type

type是访问类型，可能的取值按从好到坏的排序依次是：system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range(尽量保证) > index > ALL

需要记住的是：system>const>eq_ref>ref>range>index>ALL
一般来说，得保证查询至少达到range级别，最好能达到ref级别

• system：表中只有一行数据，且只能用于myisam和memory表。如果是Innodb引擎表，type列在这个情况通常都是all或者index。这是const类型的特列，平时不会出现，这个也可以忽略不计。
• const：使用主键或者唯一索引（primary key 或者 unique key），只匹配一行数据，也叫做唯一索引扫描。
• eq_ref：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，如一个公司的CEO只有一个，对应的部门为总裁办，只有一条记录与之对应。
• ref：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值的行，然而，它可能会找到多个符合条件的行，所以他应该属于查找和扫描的混合体。
• range：只检索给定范围的行，索引范围扫描，常见于使用 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN()或者like等运算符的查询中。
• index：Full Index Scan全索引扫描，index与ALL区别为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index是从索引中读取的，而all是从硬盘中读取的）
• all：Full Table Scan全表扫描，将遍历全表以找到匹配的行
• index_merge：表示查询使用了两个及以上的索引，通常出现在有 or 的关键字的sql中
• ref_or_null：对于某个字段既需要关联条件，也需要null值得情况下。查询优化器会选择用ref_or_null连接查询。
  例如：SELECT * FROM ref_table WHERE key_column=expr OR key_column IS NULL;
• unique_subquery：用于where中的in形式子查询，子查询返回不重复值唯一值
• index_subquery：用于in形式子查询使用到了辅助索引或者in常数列表，子查询可能返回重复值，可以使用索引将子查询去重。

6. 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

7.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，则该索引和查询的select字段重叠，显示的key为索引名称。

8. key_len

表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中使用的索引的长度。key_len字段能够帮你检查是否充分的利用上了索引。key_len只计算where条件用到的索引长度，而排序和分组就算用到了索引，也不会计算到key_len中。

9. ref

显示索引的哪一列被使用了，如果可能的话，是一个常数。哪些列或常量被用于查找索引列上的值。

10.rows

rows列显示MySQL认为它执行查询时必须检查的行数。估算出的行数值，不是精确值。行数越少越好。

11. filtered

使用explain extended时会出现这个列，5.7之后的版本默认就有这个字段，不需要使用explain extended了。这个字段表示存储引擎返回的数据在server层过滤后，剩下多少满足查询的记录数量的比例，注意是百分比，不是具体记录数。

12. extra

包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息。
这一列可以显示的信息有：

1. using filesort：说明mysql会对数据使用一个外部的索引排序，而不是按照表内的索引顺序进行读取。
   MySQL中无法利用索引完成的排序操作称为“文件排序”。
2. using temporary：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。
3. using index：表示相应的select操作中使用了覆盖索引(Covering Index)，避免访问了表的数据行，效率不错！如果同时出现using where，表明索引被用来执行索引键值的查找;
   如果没有同时出现using where，表明索引只是用来读取数据而非利用索引执行查找。
4. using where：表明使用了where过滤
5. using join buffer：使用了连接缓存
6. impossible where：where子句的值总是false，不能用来获取任何元组

注意：若出现上述红色的提示信息，则需要对查询语句进行相应的优化了。