【Explain详解与索引优化最佳实践】

摘要

explain命令是查看MySQL查询优化器如何执行查询的主要方法，可以很好的分析SQL语句的执行情况。每当遇到执行慢（在业务角度）的SQL，都可以使用explain检查SQL的执行情况，并根据explain的结果相应的去调优SQL等。

要使用explain，只需在查询中的select前加上explain关键字。它会返回一行或多行信息，显示出执行计划中的每一部分和执行的次序。在查询中每个表在输出中占一行，如果查询是两个表的联接，那么输出中将有两行，因此如果一个表与自己联接，输出中也会有两行。表的含义在这里是一个很泛的含义：可以是一个子查询、一个union结果等。

Mysql安装文档参考：https://blog.csdn.net/yougoule/article/details/56680952

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 语句之前增加 explain 关键字，MySQL 会在查询上设置一个标记，执行查询会返回执行计划的信息，而不是执行这条SQL
注意：如果 from 中包含子查询，仍会执行该子查询，将结果放入临时表中

Explain分析示例

参考官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/explain-output.html
示例表：

DROP TABLE IF EXISTS `actor`;
CREATE TABLE `actor`  (`id` int(11) NOT NULL,`name` varchar(45) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,`update_time` datetime NULL DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;INSERT INTO `actor` VALUES (1, 'a', '0000-00-00 00:00:00');
INSERT INTO `actor` VALUES (2, 'b', '0000-00-00 00:00:00');
INSERT INTO `actor` VALUES (3, 'c', '0000-00-00 00:00:00');DROP TABLE IF EXISTS `film`;
CREATE TABLE `film`  (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,`name` varchar(10) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,INDEX `idx_name`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 4 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;INSERT INTO `film` VALUES (3, 'film0');
INSERT INTO `film` VALUES (1, 'film1');
INSERT INTO `film` VALUES (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) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,INDEX `idx_film_actor_id`(`film_id`, `actor_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;INSERT INTO `film_actor` VALUES (1, 1, 1, NULL);
INSERT INTO `film_actor` VALUES (2, 1, 2, NULL);
INSERT INTO `film_actor` VALUES (3, 2, 1, NULL);

explain select * from actor;

在查询中的每个表会输出一行，如果有两个表通过 join 连接查询，那么会输出两行
explain 两个变种
1）explain extended：会在 explain 的基础上额外提供一些查询优化的信息。紧随其后通过 show warnings命令可以得到优化后的查询语句，从而看出优化器优化了什么。额外还有 filtered 列，是一个半分比的值，rows * filtered/100 可以估算出将要和 explain 中前一个表进行连接的行数（前一个表指 explain 中的id值比当前表id值小的表）。

explain extended select * from film where id = 1;

show warnings;

2）explain partitions：相比 explain 多了个 partitions 字段，如果查询是基于分区表的话，会显示查询将访问的分区。

explain中的列

id：标识符
select_type：表示查询的类型
table：输出结果集的表
partitions：匹配的分区
type：表示表的连接类型
possible_keys：表示查询时，可能使用的索引
key：表示实际使用的索引
key_len：索引字段的长度
ref：列与索引的比较
rows：扫描出的行数（估算的行数）
filtered：按表条件过滤的行百分比
Extra：执行情况的描述和说明

接下来我们将展示 explain 中每个列的信息。

1. id列
   id列的编号是 select 的序列号，有几个 select 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最后执行。
2. select_type列
   select_type 表示对应行是简单还是复杂的查询。
   1）simple：简单查询。查询不包含子查询和union
   1 mysql> explain select * from film where id = 2;
   2）primary：复杂查询中最外层的 select
   3）subquery：包含在 select 中的子查询（不在 from 子句中）
   4）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（derived的英文含义）
   用这个例子来了解 primary、subquery 和 derived 类型
   1 mysql> set session optimizer_switch=‘derived_merge=off’; #关闭mysql5.7新特性对衍生表的合并优化
   2 mysql> explain select (select 1 from actor where id = 1) from (select * from film
   where id = 1) der;
   1 mysql> set session optimizer_switch=‘derived_merge=on’; #还原默认配置
   5）union：在 union 中的第二个和随后的 select
   1 mysql> explain select 1 union all select 1;
3. table列
   这一列表示 explain 的一行正在访问哪个表。
   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<union1,2>，1和2表示参与 union 的 select 行id。
4. partitions
   官方定义为The matching partitions(匹配的分区),该字段看table所在的分区, 值为NULL表示表未被分区.
5. type列
   这一列表示关联类型或访问类型，即MySQL决定如何查找表中的行，查找数据行记录的大概范围。
   性能依次从最优到最差分别为：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
   1 mysql> explain select min(id) from film;
   const, system：mysql能对查询的某部分进行优化并将其转化成一个常量（可以看show warnings 的结果）。
   用于 primary key 或 unique 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，表里只有一条元组匹配时为system
   1 mysql> explain extended select * from (select * from film where id = 1) tmp;
   1 mysql> show warnings;
   eq_ref：primary key 或 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。这可能
   是在 const 之外最好的联接类型了，简单的 select 查询不会出现这种 type。

explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = fi
lm.id;

ref：相比 eq_ref，不使用唯一索引，而是使用普通索引或者唯一性索引的部分前缀，索引要和某个值相比较，
可能会找到多个符合条件的行。
简单 select 查询，name是普通索引（非唯一索引）

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

2.关联表查询，idx_film_actor_id是film_id和actor_id的联合索引，这里使用到了film_actor的左边前缀film_id
部分。

 explain select film_id from film left join film_actor on film.id = film_ac
tor.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。

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，速度还是比较慢的，这种查询一般为使用覆盖索引，二级索引一般比较小，所以这种通常比ALL快一些。

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。通常情况下这需要增加索引来进行优化了。

explain select * from actor;

6. possible_keys列
   这一列显示查询可能使用哪些索引来查找。
   explain 时可能出现 possible_keys 有列，而 key 显示 NULL 的情况，这种情况是因为表中数据不多，mysql认为索引对此查询帮助不大，选择了全表查询。
   如果该列是NULL，则没有相关的索引。在这种情况下，可以通过检查 where 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能，然后用 explain 查看效果。
7. key列
   这一列显示mysql实际采用哪个索引来优化对该表的访问。
   如果没有使用索引，则该列是 NULL。如果想强制mysql使用或忽视possible_keys列中的索引，在查询中使用force index、ignore index。
8. key_len列
   这一列显示了mysql在索引里使用的字节数，通过这个值可以算出具体使用了索引中的哪些列。
   举例来说，film_actor的联合索引 idx_film_actor_id 由 film_id 和 actor_id 两个int列组成，并且每个int是4字节。通过结果中的key_len=4可推断出查询使用了第一个列：film_id列来执行索引查找。

explain select * from film_actor where film_id = 2;

key_len计算规则如下：
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
date：3字节
timestamp：4字节
datetime：8字节
如果字段允许为 NULL，需要1字节记录是否为 NULL
索引最大长度是768字节，当字符串过长时，mysql会做一个类似左前缀索引的处理，将前半部分的字符提取出来做索引。
9. ref列
这一列显示了在key列记录的索引中，表查找值所用到的列或常量，常见的有：const（常量），字段名（例：film.id）
10. rows列
根据表统计信息及索引选用情况大致估算出找到所需记录所要读取的行数. 当然该值越小越好。这一列是mysql估计要读取并检测的行数，注意这个不是结果集里的行数。
11. filtered
百分比值, 表示存储引擎返回的数据经过滤后, 剩下多少满足查询条件记录数量的比例。
12. Extra列
这一列展示的是额外信息。常见的重要值如下：
1）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

explain select film_id from film_actor where film_id = 1;

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

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

3）Using index condition：查询的列不完全被索引覆盖，where条件中是一个前导列的范围；

explain select * from film_actor where film_id > 1;

4）Using temporary：mysql需要创建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
到用索引来优化。
actor.name没有索引，此时创建了张临时表来distinct

explain select distinct name from actor;

film.name建立了idx_name索引，此时查询时extra是using index,没有用临时表

explain select distinct name from film;

5）Using filesort：将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
情况下一般也是要考虑使用索引来优化的。
actor.name未创建索引，会浏览actor整个表，保存排序关键字name和对应的id，然后排序name并检索行记录

explain select * from actor order by name;

film.name建立了idx_name索引,此时查询时extra是using index

explain select * from film order by name;

6）Select tables optimized away：使用某些聚合函数（比如 max、min）来访问存在索引的某个字段是

explain select min(id) from film;

总结

explain包含的信息十分的丰富, 主要关注以下几个字段信息.

1. id: select子句或表执行顺序, id相同, 从上到下执行, id不同, id值越大, 执行优先级越高.
2. type: type主要取值及其表示sql的好坏程度(由好到差排序)：system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL. 保证range, 最好到ref.
3. type:实际被使用的索引列.
4. key:关联的字段, 常量等值查询, 显示为const, 如果为连接查询, 显示关联的字段.
5. Extra: 额外信息, 使用优先级using index > using filesort > using temporary