MySQL group by语句如何优化

在MySQL中，新建立一张表，该表有三个字段，分别是id，a，b，插入1000条每个字段都相等的记录，如下：

mysql> show create table t1\G*************************** 1. row ***************************    Table: t1Create Table: CREATE TABLE `t1` ( `id` int(11) NOT NULL, `a` int(11) DEFAULT NULL, `b` int(11) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), KEY `a` (`a`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf81 row in set (0.00 sec)mysql> select * from t1 limit 10;+----+------+------+| id | a  | b  |+----+------+------+| 1 |  1 |  1 || 2 |  2 |  2 || 3 |  3 |  3 || 4 |  4 |  4 || 5 |  5 |  5 || 6 |  6 |  6 || 7 |  7 |  7 || 8 |  8 |  8 || 9 |  9 |  9 || 10 |  10 |  10 |+----+------+------+10 rows in set (0.00 sec)

mysql> explain select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m limit 10;+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra                    |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------+| 1 | SIMPLE   | t1  | NULL    | index | PRIMARY,a   | a  | 5    | NULL | 1000 |  100.00 | Using index; Using temporary; Using filesort |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------+1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

using index：覆盖索引
using temporary：使用了内存临时表
using filesort：使用了排序操作

为了更好的理解这个group by语句的执行过程，我画一个图来表示：

对照上面这个表，我们不难发现，这个group by的语句执行流程是下面这样的：

a、首先创建内存临时表，内存表里有两个字段m和c，主键是m；m是id%10，而c是统计的count(*) 个数

b、扫描表t1的索引a，依次取出叶子节点上的id值，计算id%10的结果，记为x；此时如果临时表中没有主键为x的行，就插入一个记录(x,1);如果表中有主键为x的行，就将x这一行的c值加1；

c、遍历完成后，再根据字段m做排序，得到结果集返回给客户端。（注意，这个排序的动作是group by自动添加的。）

如果我们不想让group by语句帮我们自动排序，可以添加上order by null在语句的末尾，这样就可以去掉order by之后的排序过程了。如下：

mysql> explain select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null;+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+------------------------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra            |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+------------------------------+| 1 | SIMPLE   | t1  | NULL    | index | PRIMARY,a   | a  | 5    | NULL | 1000 |  100.00 | Using index; Using temporary |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+------------------------------+1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m;+------+-----+| m  | c  |+------+-----+|  0 | 100 ||  1 | 100 ||  2 | 100 ||  3 | 100 ||  4 | 100 ||  5 | 100 ||  6 | 100 ||  7 | 100 ||  8 | 100 ||  9 | 100 |+------+-----+10 rows in set (0.00 sec)mysql> select id%10 as m, count(*) as c from t1 group by m order by null;+------+-----+| m  | c  |+------+-----+|  1 | 100 ||  2 | 100 ||  3 | 100 ||  4 | 100 ||  5 | 100 ||  6 | 100 ||  7 | 100 ||  8 | 100 ||  9 | 100 ||  0 | 100 |+------+-----+10 rows in set (0.00 sec)

我们当前这个语句，表t1中一共有1000条记录，对10取余，只有10个结果，在内存临时表中还可以放下，内存临时表在MySQL中，通过tmp_table_size来控制。

mysql> show variables like "%tmp_table%";+----------------+----------+| Variable_name | Value  |+----------------+----------+| max_tmp_tables | 32    || tmp_table_size | 39845888 |+----------------+----------+2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

group by优化之索引

从上面的描述中不难看出，group by进行分组的时候，创建的临时表都是带一个唯一索引的。如果数据量很大，group by的执行速度就会很慢，要想优化这种情况，还得分析为什么group by 需要临时表？

这个问题其实是因为group by的逻辑是统计不同的值出现的次数，由于每一行记录做group by之后的结果都是无序的，所以就需要一个临时表存储这些中间结果集。如果我们的所有值都是排列好的，有序的，那情况会怎样呢？

例如，我们有个表的记录id列是：

0,0,0,1,1,2,2,2,2,3,4,4，

当我们使用group by的时候，就直接从左到右，累计相同的值即可。这样就不需要临时表了。

上面的结构我们也不陌生，当我们以在某个数据列上创建索引的时候，这个列本身就是排序的，当group by是以这个列为条件的时候，那么这个过程就不需要排序，因为索引是自然排序的。为了实现这个优化，我们给表t1新增一个列z，如下：

mysql> alter table t1 add column z int generated always as(id % 10), add index(z);Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0mysql> select z as m, count(*) as c from t1 group by z;+------+-----+| m  | c  |+------+-----+|  0 | 100 ||  1 | 100 ||  2 | 100 ||  3 | 100 ||  4 | 100 ||  5 | 100 ||  6 | 100 ||  7 | 100 ||  8 | 100 ||  9 | 100 |+------+-----+10 rows in set (0.00 sec)mysql> explain select z as m, count(*) as c from t1 group by z;+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra    |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+| 1 | SIMPLE   | t1  | NULL    | index | z       | z  | 5    | NULL | 1000 |  100.00 | Using index |+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+-------------+1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

所以，使用索引可以帮助我们去掉group by依赖的临时表

group by优化---直接排序

如果我们已经知道表的数据量特别大，内存临时表肯定不足以容纳排序的时候，其实我们可以通过告知group by进行磁盘排序，而直接跳过内存临时表的排序过程。

其实在MySQL中是有这样的方法的：在group by语句中加入SQL_BIG_RESULT这个提示（hint），就可以告诉优化器：这个语句涉及的数据量很大，请直接用磁盘临时表。当我们使用这个语句的时候，MySQL将自动利用数组的方法来组织磁盘临时表中的字段，而不是我们所周知的B+树。关于这个知识点，这里给出官方文档的介绍：

SQL_BIG_RESULT or SQL_SMALL_RESULT can be used with GROUP BY or DISTINCT to tell the optimizer that the result set has many rows or is small, respectively. For SQL_BIG_RESULT, MySQL directly uses disk-based temporary tables if they are created, and prefers sorting to using a temporary table with a key on the GROUP BY elements. For SQL_SMALL_RESULT, MySQL uses in-memory temporary tables to store the resulting table instead of using sorting. This should not normally be needed.

整个group by的处理过程将会变成：

a、初始化sort_buffer，确定放入一个整型字段，记为m；

b、扫描表t1的索引a，依次取出里面的id值, 将 id%100的值存入sort_buffer中；

c、扫描完成后，对sort_buffer的字段m做排序（如果sort_buffer内存不够用，就会利用磁盘临时文件辅助排序）；

d、排序完成后，就得到了一个有序数组。类似0,0,0,1,1,2,2,3,3,3,4,4,4,4这样

e、根据有序数组，得到数组里面的不同值，以及每个值的出现次数。

昨天的文章中我们分析了union 语句会使用临时表，今天的内容我们分析了group by语句使用临时表的情况，那么MySQL究竟什么时候会使用临时表呢？

MySQL什么时候会使用内部临时表？

1、如果语句执行过程可以一边读数据，一边直接得到结果，是不需要额外内存的，否则就需要额外的内存，来保存中间结果；

2、如果执行逻辑需要用到二维表特性，就会优先考虑使用临时表。比如union需要用到唯一索引约束， group by还需要用到另外一个字段来存累积计数。

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