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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

示例表:

CREATE TABLE `actor` (
 `id` int(11) NOT NULL,
 `name` varchar(45) DEFAULT NULL,
 `update_time` datetime DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `actor`(`id`,`name`,`update_time`)VALUES(1,'a','2017‐12‐22 15:27:18'), (2,'b','2017‐12‐22 15:27:18'), (3,'c','2017‐12‐22 15:27:18');

CREATE TABLE `film`(
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `name` varchar(10) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`),
 KEY `idx_name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `film` (`id`,`name`)VALUES(3,'film0'),(1,'film1'),(2,'film2');

CREATE TABLE `film_actor` (
 `id` int(11) NOT NULL,
 `film_id` int(11) NOT NULL,
 `actor_id` int(11) NOT NULL,
 `remark` varchar(255) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`),
 KEY `idx_film_actor_id` (`film_id`,`actor_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `film_actor`(`id`,`film_id`,`actor_id`)VALUES(1,1,1), (2,1,2),(3,2,1);

mysql> explain select * from actor;

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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)。

   
   
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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

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

   mysql> explain select * from film where id = 2;
   

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   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

   mysql> set session optimizer_switch='derived_merge=off'; #关闭mysql5.7新特性对衍 生表的合并优化
mysql> explain select (select 1 from actor where id = 1) from (select * from film where id = 1) der;
mysql> set session optimizer_switch='derived_merge=on'; #还原默认配置
   

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   5. union:在 union 中的第二个和随后的 select

   mysql> explain select 1 union all select 1;
   [图片上传失败...(image-34666f-1568765910916)]

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 <derivenN> 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. 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。
   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

   mysql> explain select min(id) from film;
   

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   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

   mysql> explain extended select * from (select * from film where id = 1) tmp;
   

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   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。

   mysql> explain select * from film_actor left join film on film_actor.film_id = film.id;
   

   image

   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。

   1. 简单 select 查询，name是普通索引(非唯一索引)
   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。

   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。

   mysql> explain select * from actor where id > 1;
   

   image

   index:扫描全表索引，这通常比ALL快一些。

   mysql> explain select * from film;
   [图片上传失败...(image-4ba98-1568765910916)]

   ALL:即全表扫描，意味着mysql需要从头到尾去查找所需要的行。通常情况下这需要增加索 引来进行优化了
   explain select * from actor;
   [图片上传失败...(image-2e2c29-1568765910916)]

5. 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。

6. 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。

7. 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;
   

   image

   key_len计算规则如下:

   1. 字符串
      a.char(n):n字节长度
      b.varchar(n):2字节存储字符串长度，如果是utf-8，则长度 3n +2
   2. 数值类型
      a. tinyint:1字节
      b. smallint:2字节
      c. int:4字节
      d. bigint:8字节
   3. 时间类型
      a. date:3字节
      b. timestamp:4字节
      c. datetime:8字节
   4. 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。

8. 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)

9. rows列
   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。

10. 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

       mysql> explain select film_id from film_actor where film_id = 1;
       

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

       mysql> explain select * from actor where name = 'a';
       [图片上传失败...(image-dc6cdc-1568765910916)]

    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;

       mysql> explain select * from film_actor where film_id > 1;
       

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    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。

       1. actor.name没有索引，此时创建了张临时表来distinct

          mysql> explain select distinct name from actor;
          

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

          mysql> explain select distinct name from film;
          

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    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。

       1. 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

          mysql> explain select * from actor order by name;
          

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

       mysql> explain select * from film order by name;
       

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    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

       mysql> explain select min(id) from film;
       

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索引最佳实践

示例表

CREATE TABLE `employees`(
    `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
    `age` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
    `position` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '职位',
    `hire_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '入职时间',PRIMARY KEY (`id`),
    KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE
)ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='员工记录表';

INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time)VALUES('LiLei',22,'mana ger',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time)VALUES('HanMeimei', 23,'dev',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('Lucy',23,'dev',NOW());

1. 全值匹配

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei';
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22;
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22 AND position ='manager';
   

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2. 最左前缀法则
   如果索引了多列，要遵守最左前缀法则。指的是查询从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列。

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE age = 22 AND position ='manager';
   [图片上传失败...(image-99071d-1568765910916)]

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE position = 'manager';
   [图片上传失败...(image-ed5245-1568765910916)]

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'LiLei';
   

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3. 不在索引列上做任何操作(计算、函数、(自动or手动)类型转换)，会导致索引失效而转 向全表扫描

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'LiLei';
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE left(name,3) = 'LiLei';
   

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4. 存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22 AND position ='manager';
   [图片上传失败...(image-4eb8d9-1568765910916)]

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age > 22 AND position ='manager';
   

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5. 尽量使用覆盖索引(只访问索引的查询(索引列包含查询列))，减少select *语句

   EXPLAIN SELECT name,age FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 23 AND position ='manager';
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 23 AND position ='manager';
   

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6. mysql在使用不等于(!=或者<>)的时候无法使用索引会导致全表扫描

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name != 'LiLei';
   [图片上传失败...(image-10abfd-1568765910916)]

7. is null,is not null 也无法使用索引

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name is null;
   

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8. like以通配符开头('$abc...')mysql索引失效会变成全表扫描操作

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like '%Lei';
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like 'Lei%';
   

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   问题: 解决 like '%字符串%' 索引不被使用的方法?

   1. 使用覆盖索引，查询字段必须是建立覆盖索引字段

      EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name like '%Lei%';
      

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   2. 如果不能使用覆盖索引则可能需要借助搜索引擎

9. 字符串不加单引号索引失效

   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = '1000';
   

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   EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 1000;
   

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10. 少用or或in，用它查询时，非主键字段的索引会失效，主键索引有时生效，有时不生效， 跟数据量有关，具体还得看mysql的查询优化结果

    EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name = 'LiLei' or name = 'HanMeimei';
    

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索引使用总结:

假设index(a,b,c)

like KK%相当于=常量，%KK和%KK% 相当于范围