MySQL性能优化神器Explain的基本使用分析

简介

MySQL 提供了一个 EXPLAIN 命令, 它可以对 SELECT 语句进行分析, 并输出 SELECT 执行的详细信息, 以供开发人员针对性优化.

EXPLAIN 命令用法十分简单, 在 SELECT 语句前加上 Explain 就可以了, 例如:

EXPLAIN SELECT * from user_info WHERE id < 300;

为了接下来方便演示 EXPLAIN 的使用, 首先我们需要建立两个测试用的表, 并添加相应的数据:

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 = utf8INSERT 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);

EXPLAIN 命令的输出内容大致如下:

mysql> explain select * from user_info where id = 2\G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: constpossible_keys: PRIMARY   key: PRIMARY  key_len: 8   ref: const   rows: 1  filtered: 100.00  Extra: NULL1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

id: SELECT 查询的标识符. 每个 SELECT 都会自动分配一个唯一的标识符.
select_type: SELECT 查询的类型.
table: 查询的是哪个表
partitions: 匹配的分区
type: join 类型
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.
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.
filtered: 表示此查询条件所过滤的数据的百分比
extra: 额外的信息

接下来我们来重点看一下比较重要的几个字段.

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\G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: constpossible_keys: PRIMARY   key: PRIMARY  key_len: 8   ref: const   rows: 1  filtered: 100.00  Extra: NULL1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> EXPLAIN (SELECT * FROM user_info WHERE id IN (1, 2, 3)) -> UNION -> (SELECT * FROM user_info WHERE id IN (3, 4, 5));+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+| id | select_type | table  | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref | rows | filtered | Extra   |+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+| 1 | PRIMARY  | user_info | NULL  | range | PRIMARY  | PRIMARY | 8  | NULL | 3 | 100.00 | Using where  || 2 | UNION  | user_info | NULL  | range | PRIMARY  | PRIMARY | 8  | NULL | 3 | 100.00 | Using where  || NULL | UNION RESULT | <union1,2> | NULL  | ALL | NULL   | NULL | NULL | NULL | NULL |  NULL | Using temporary |+----+--------------+------------+------------+-------+---------------+---------+---------+------+------+----------+-----------------+3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

表示查询涉及的表或衍生表

type

type 字段比较重要, 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

type 常用的取值有:

system: 表中只有一条数据. 这个类型是特殊的 const 类型.
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\G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: constpossible_keys: PRIMARY   key: PRIMARY  key_len: 8   ref: const   rows: 1  filtered: 100.00  Extra: NULL1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM user_info, order_info WHERE user_info.id = order_info.user_id AND order_info.user_id = 5\G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: constpossible_keys: PRIMARY   key: PRIMARY  key_len: 8   ref: const   rows: 1  filtered: 100.00  Extra: NULL*************************** 2. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: order_info partitions: NULL   type: refpossible_keys: user_product_detail_index   key: user_product_detail_index  key_len: 9   ref: const   rows: 1  filtered: 100.00  Extra: Using index2 rows in set, 1 warning (0.01 sec)

例如下面的例子就是一个范围查询:

mysql> EXPLAIN SELECT * ->   FROM user_info ->   WHERE id BETWEEN 2 AND 8 \G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: rangepossible_keys: PRIMARY   key: PRIMARY  key_len: 8   ref: NULL   rows: 7  filtered: 100.00  Extra: Using where1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

例如:

mysql> EXPLAIN SELECT name FROM user_info \G*************************** 1. row ***************************   id: 1 select_type: SIMPLE  table: user_info partitions: NULL   type: indexpossible_keys: NULL   key: name_index  key_len: 152   ref: NULL   rows: 10  filtered: 100.00  Extra: Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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 \G*************************** 1. row ***************************      id: 1 select_type: SIMPLE    table: user_info  partitions: NULL     type: ALLpossible_keys: NULL     key: NULL   key_len: NULL     ref: NULL     rows: 10   filtered: 10.00    Extra: Using where1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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.

而 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.

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

此字段是 MySQL 在当前查询时所真正使用到的索引.

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.

我们来举两个简单的栗子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id < 3 AND product_name = 'p1' AND productor = 'WHH' \G*************************** 1. row ***************************      id: 1 select_type: SIMPLE    table: order_info  partitions: NULL     type: rangepossible_keys: user_product_detail_index     key: user_product_detail_index   key_len: 9     ref: NULL     rows: 5   filtered: 11.11    Extra: Using where; Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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

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.

接下来我们来看一下下一个例子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info WHERE user_id = 1 AND product_name = 'p1' \G;*************************** 1. row ***************************      id: 1 select_type: SIMPLE    table: order_info  partitions: NULL     type: refpossible_keys: user_product_detail_index     key: user_product_detail_index   key_len: 161     ref: const,const     rows: 2   filtered: 100.00    Extra: Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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.

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:

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.

例如下面的例子:

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM order_info ORDER BY product_name \G*************************** 1. row ***************************      id: 1 select_type: SIMPLE    table: order_info  partitions: NULL     type: indexpossible_keys: NULL     key: user_product_detail_index   key_len: 253     ref: NULL     rows: 9   filtered: 100.00    Extra: Using index; Using filesort1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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

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 \G*************************** 1. row ***************************      id: 1 select_type: SIMPLE    table: order_info  partitions: NULL     type: indexpossible_keys: NULL     key: user_product_detail_index   key_len: 253     ref: NULL     rows: 9   filtered: 100.00    Extra: Using index1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

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.

总结

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