[大数据] explain 查看SQL执行计划

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[大数据]explain 查看SQL执行计划

一、环境准备

MySQL EXPLAIN命令是查询性能优化不可缺少的一部分,常常用到explain这个命令来查看一个这些SQL语句的执行计划，查看该SQL语句有没有使用上了索引，有没有做全表扫描。

一、环境准备

创建2张表user_info 和order_info

#创建user_info 表
CREATE TABLE `user_info` (
    `id`   BIGINT(20)  NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
    `age`  INT(11)   DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `name_index` (`name`)
)ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8;


INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('xys', 20);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('a', 21);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('b', 23);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('c', 50);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('d', 15);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('e', 20);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('f', 21);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('g', 23);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('h', 50);
INSERT INTO user_info (name, age) VALUES ('i', 15);

#创建order_info表
CREATE TABLE `order_info` (
    `id`           BIGINT(20)  NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `user_id`      BIGINT(20)           DEFAULT NULL,
    `product_name` VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',
    `productor`    VARCHAR(30)          DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)
)ENGINE = InnoDB DEFAULT CHARSET = utf8;

INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p2', 'WL');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (1, 'p1', 'DX');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (2, 'p5', 'WL');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (3, 'p3', 'MA');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (4, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (6, 'p1', 'WHH');
INSERT INTO order_info (user_id, product_name, productor) VALUES (9, 'p8', 'TE');

二、explain 输出解释

mysql> explain select * from user_info;
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
| id | select_type | table     | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 |       |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------+

expain出来的信息有10列，分别是id、select_type、table、type、possible_keys、key、key_len、ref、rows、Extra,下面对这些字段出现的可能进行解释：

列名	描述
id	执行编号，标识select所属的行。如果在语句中没子查询或关联查询，只有唯一的select，每行都将显示1 否则，内层的select语句一般会顺序编号，对应于其在原始语句中的位置
select_type	显示本行是简单或复杂select。如果查询有任何复杂的子查询，则最外层标记为PRIMARY（DERIVED、UNION、UNION RESUlT）
table	访问引用哪个表（引用某个查询，如“derived3”）
type	数据访问/读取操作类型（ALL、index、range、ref、eq_ref、const/system、NULL）
possible_keys	此次查询中可能选用的索引
key	此次查询中确切使用到的索引.
key_len	显示mysql在索引里使用的字节数
ref	哪个字段或常数与 key 一起被使用
rows	显示此查询一共扫描了多少行. 这个是一个估计值.
Extra	额外信息，如using index、filesort等

id

id是用来顺序标识整个查询中SELELCT 语句的，在嵌套查询中id越大的语句越先执行。该值可能为NULL，如果这一行用来说明的是其他行的联合结果。

select_type

select_type?表示了查询的类型, 它的常用取值有:

SIMPLE, 表示此查询不包含 UNION 查询或子查询
PRIMARY, 表示此查询是最外层的查询
UNION, 表示此查询是 UNION 的第二或随后的查询
DEPENDENT UNION, UNION 中的第二个或后面的查询语句, 取决于外面的查询
UNION RESULT, UNION 的结果
SUBQUERY, 子查询中的第一个 SELECT
DEPENDENT SUBQUERY: 子查询中的第一个 SELECT, 取决于外面的查询. 即子查询依赖于外层查询的结果.

最常见的查询类别应该是?SIMPLE?了, 比如当我们的查询没有子查询, 也没有 UNION 查询时, 那么通常就是 SIMPLE 类型, 例如:

mysql> explain select * from user_info where id = 2;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table     | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 |       |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+

如果我们使用了 UNION 查询, 那么 EXPLAIN 输出的结果类似如下:

mysql> explain select * from user_info where id = 1 union select * from user_info where id = 2;
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type  | table      | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | PRIMARY      | user_info  | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 |       |
|  2 | UNION        | user_info  | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 |       |
| NULL | UNION RESULT | <union1,2> | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  | NULL |       |
+----+--------------+------------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+

table

表示查询涉及的表或衍生表

关联优化器会为查询选择关联顺序，左侧深度优先
当from中有子查询的时候，表名是derivedN的形式，N指向子查询，也就是explain结果中的下一列
当有union result的时候，表名是union 1,2等的形式，1,2表示参与union的query id

注意：MySQL对待这些表和普通表一样，但是这些“临时表”是没有任何索引的

type

type显示的是访问类型，它提供了判断查询是否高效的重要依据依据,通过 type 字段, 我们判断此次查询是全表扫描还是索引扫描等.

type 常用类型：

1）system

表中只有一条数据. 这个类型是特殊的 const 类型.

2）const

针对主键或唯一索引的等值查询扫描, 最多只返回一行数据. const 查询速度非常快, 因为它仅仅读取一次即可.

例如下面的这个查询, 它使用了主键索引, 因此 type 就是 const 类型的.

mysql> explain select * from user_info where id = 2;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table     | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | const | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const |    1 |       |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+

3）eq_ref

此类型通常出现在多表的 join 查询, 表示对于前表的每一个结果, 都只能匹配到后表的一行结果. 并且查询的比较操作通常是 =, 查询效率较高.

例如:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id;
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type   | possible_keys             | key                       | key_len | ref                     | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | index  | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 254     | NULL                    |    9 | Using index |
|  1 | SIMPLE      | user_info  | eq_ref | PRIMARY                   | PRIMARY                   | 8       | test.order_info.user_id |    1 |             |
+----+-------------+------------+--------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------------------+------+-------------+

4）ref

此类型通常出现在多表的 join 查询, 针对于非唯一或非主键索引, 或者是使用了最左前缀规则索引的查询.

例如下面这个例子中, 就使用到了 ref 类型的查询:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id AND order_info.user_id = 5;
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys             | key                       | key_len | ref   | rows | Extra                    |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | user_info  | const | PRIMARY                   | PRIMARY                   | 8       | const |    1 |                          |
|  1 | SIMPLE      | order_info | ref   | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 9       | const |    1 | Using where; Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+-------+------+--------------------------+

5）range

表示使用索引范围查询, 通过索引字段范围获取表中部分数据记录. 这个类型通常出现在 =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, <=>, BETWEEN, IN() 操作中.

当 type 是 range 时, 那么 EXPLAIN 输出的 ref 字段为 NULL, 并且 key_len 字段是此次查询中使用到的索引的最长的那个.

例如：

mysql> explain select * from user_info where id between 1 and 8;

+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table     | type  | possible_keys | key     | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | range | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | NULL |    8 | Using where |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+---------+---------+------+------+-------------+

例子：

在where后面使用范围，如果该列不是主键（普通索引、唯一索引）则索引不起作用，如果是组合索引那么索引会被利用
单独在user_id 上加上普通索引

mysql> explain select o.p_name,u.name from order_info o left join user_info u on o.user_id = u.id where u.id > 2;
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+----------------+------+-------------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys | key     | key_len | ref            | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+----------------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | o     | ALL    | NULL          | NULL    | NULL    | NULL           |    9 | Using where |
|  1 | SIMPLE      | u     | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | test.o.user_id |    1 | Using where |
+----+-------------+-------+--------+---------------+---------+---------+----------------+------+-------------+


#给order_info增加组合索引u_pname_p(user_id,p_name,p)则索引能利用上

mysql> explain select o.p_name,u.name from order_info o left join user_info u on o.user_id = u.id where u.id > 2;
+----+-------------+-------+--------+---------------+-----------+---------+----------------+------+--------------------------+
| id | select_type | table | type   | possible_keys | key       | key_len | ref            | rows | Extra                    |
+----+-------------+-------+--------+---------------+-----------+---------+----------------+------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | o     | range  | u_pname_p     | u_pname_p | 9       | NULL           |    4 | Using where; Using index |
|  1 | SIMPLE      | u     | eq_ref | PRIMARY       | PRIMARY   | 8       | test.o.user_id |    1 | Using where              |
+----+-------------+-------+--------+---------------+-----------+---------+----------------+------+--------------------------+

6）index

表示全索引扫描(full index scan), 和 ALL 类型类似, 只不过 ALL 类型是全表扫描

而 index 类型则仅仅扫描所有的索引, 而不扫描数据.

index 类型通常出现在: 所要查询的数据直接在索引树中就可以获取到（这种一般指的是innodb引擎）, 而不需要扫描数据. 当是这种情况时, Extra 字段会显示?Using index.

mysql> EXPLAIN SELECT name FROM  user_info;
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table     | type  | possible_keys | key        | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | index | NULL          | name_index | 152     | NULL |   10 | Using index |
+----+-------------+-----------+-------+---------------+------------+---------+------+------+-------------+

上面的例子中, 我们查询的 name 字段恰好是一个索引, 因此我们直接从索引中获取数据就可以满足查询的需求了, 而不需要查询表中的数据. 因此这样的情况下, type 的值是 index, 并且 Extra 的值是 Using index.

7）ALL

表示全表扫描, 这个类型的查询是性能最差的查询之一. 通常来说, 我们的查询不应该出现 ALL 类型的查询, 因为这样的查询在数据量大的情况下, 对数据库的性能是巨大的灾难. 如一个查询是 ALL 类型查询, 那么一般来说可以对相应的字段添加索引来避免.

下面是一个全表扫描的例子, 可以看到, 在全表扫描时, possible_keys 和 key 字段都是 NULL, 表示没有使用到索引, 并且 rows 十分巨大, 因此整个查询效率是十分低下的.

mysql> EXPLAIN SELECT age FROM  user_info WHERE age = 20;
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table     | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | user_info | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   10 | Using where |
+----+-------------+-----------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+

通常来说, 不同的 type 类型的性能关系如下:

ALL < index < range ~ index_merge < ref < eq_ref < const < system

ALL 类型因为是全表扫描, 因此在相同的查询条件下, 它是速度最慢的.
index 类型的查询虽然不是全表扫描, 但是它扫描了所有的索引, 因此比 ALL 类型的稍快.

后面的几种类型都是利用了索引来查询数据, 因此可以过滤部分或大部分数据, 因此查询效率就比较高了.

一般来说，得保证查询至少达到range级别，最好能达到ref。

possible_keys

possible_keys?表示 MySQL 在查询时, 能够使用到的索引. 注意, 即使有些索引在 possible_keys 中出现, 但是并不表示此索引会真正地被 MySQL 使用到. MySQL 在查询时具体使用了哪些索引, 由?key?字段决定.

key

key列显当前查询时所真正使用到的索引.。

如果没有选择索引，键是NULL。要想强制MySQL使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用FORCE INDEX、USE INDEX或者IGNORE INDEX。

key_len

表示查询优化器使用了索引的字节数. 这个字段可以评估组合索引是否完全被使用, 或只有最左部分字段被使用到.

key_len 的计算规则如下:

字符串

- char(n): n 字节长度
- varchar(n): 如果是 utf8 编码, 则是 3 n + 2字节; 如果是 utf8mb4 编码, 则是 4 n + 2 字节.

数值类型:

- TINYINT: 1字节
- SMALLINT: 2字节
- MEDIUMINT: 3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

字段属性: NULL 属性占用一个字节. 如果一个字段是 NOT NULL 的, 则没有此属性.

key_len列显示MySQL决定使用的键长度。如果键是NULL，则长度为NULL。使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好。

举个例子：

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH';
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+------+------+--------------------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys             | key                       | key_len | ref  | rows | Extra                    |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+------+------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | range | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 9       | NULL |    4 | Using where; Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------------------+---------------------------+---------+------+------+--------------------------+

上面的例子是从表 order_info 中查询指定的内容, 而我们从此表的建表语句中可以知道, 表 order_info 有一个联合索引:

KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)

不过此查询语句?WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH'?中, 因为先进行 user_id 的范围查询, 而根据?最左前缀匹配?原则, 当遇到范围查询时, 就停止索引的匹配。

因此实际上我们使用到的索引的字段只有 user_id, 因此在 EXPLAIN 中, 显示的 key_len 为 9. 因为 user_id 字段是 BIGINT, 占用 8 字节, 而 NULL 属性占用一个字节, 因此总共是 9 个字节. 若我们将user_id 字段改为?BIGINT(20) NOT NULL DEFAULT '0', 则 key_length 应该是8.

上面因为最左前缀匹配原则, 我们的查询仅仅使用到了联合索引的 user_id 字段, 因此效率不算高.

再例如：

mysql>  EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1';
+----+-------------+------------+------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------+------+--------------------------+
| id | select_type | table      | type | possible_keys             | key                       | key_len | ref         | rows | Extra                    |
+----+-------------+------------+------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------+------+--------------------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | ref  | user_product_detail_index | user_product_detail_index | 161     | const,const |    2 | Using where; Using index |
+----+-------------+------------+------+---------------------------+---------------------------+---------+-------------+------+--------------------------+

这次的查询中, 我们没有使用到范围查询, key_len 的值为 161. 为什么呢? 因为我们的查询条件 WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1' 中, 仅仅使用到了联合索引中的前两个字段, 因此：

keyLen(user_id) + keyLen(product_name) = 9 + 50 * 3 + 2 = 161

ref

哪个字段或常数与 key 一起被使用

rows

rows 也是一个重要的字段. MySQL 查询优化器根据统计信息, 估算 SQL 要查找到结果集需要扫描读取的数据行数. 这个值非常直观显示 SQL 的效率好坏, 原则上 rows 越少越好.。注意这是一个预估值。

Extra

EXplain 中的很多额外的信息会在 Extra 字段显示, 常见的有以下几种内容:

1）Using filesort

当 Extra 中有 Using filesort 时, 表示 MySQL 需额外的排序操作, 不能通过索引顺序达到排序效果. 一般有 Using filesort, 都建议优化去掉, 因为这样的查询 CPU 资源消耗大.

例如：

mysql>  EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY product_name;
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key                       | key_len | ref  | rows | Extra                       |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | index | NULL          | user_product_detail_index | 254     | NULL |    9 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

我们的索引是

KEY `user_product_detail_index` (`user_id`, `product_name`, `productor`)

但是上面的查询中根据 product_name 来排序, 因此不能使用索引进行优化, 进而会产生 Using filesort. 如果我们将排序依据改为?ORDER BY user_id, product_name, 那么就不会出现 Using filesort 了.

例如:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY user_id, product_name;

+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key                       | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | index | NULL          | user_product_detail_index | 254     | NULL |    9 | Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------+---------------------------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

如果对于利用组合索引进行排序，那么多个排序的顺序应该是一致的，否则还是会using filesort

mysql> explain select * from order_info order by user_id asc,p_name asc ,p desc ;
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-----------------------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | Extra                       |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | index | NULL          | u_pname_p | 255     | NULL |    6 | Using index; Using filesort |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-----------------------------+

必须是:

mysql> explain select * from order_info order by user_id desc,p_name desc ,p desc ;
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table      | type  | possible_keys | key       | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | order_info | index | NULL          | u_pname_p | 255     | NULL |    6 | Using index |
+----+-------------+------------+-------+---------------+-----------+---------+------+------+-------------+

2）Using index

"覆盖索引扫描", 表示查询在索引树中就可查找所需数据, 不用扫描表数据文件, 往往说明性能不错

3）Using temporary

查询有使用临时表, 一般出现于排序, 分组和多表 join 的情况, 查询效率不高, 建议优化.

4）Distinct

MySQL发现第1个匹配行后,停止为当前的行组合搜索更多的行。

5）Not exists

MySQL能够对查询进行LEFT JOIN优化,发现1个匹配LEFT JOIN标准的行后,不再为前面的的行组合在该表内检查更多的行。

6）Using where

WHERE 子句用于限制哪一个行匹配下一个表或发送到客户。

7）Using sort_union(...), Using union(...), Using intersect(...)

这些函数说明如何为index_merge联接类型合并索引扫描