Explain

EXPLAIN 命令用于显示 PostgreSQL 执行查询的计划。它提供了查询的执行步骤、每个步骤的执行顺序以及预计的资源消耗。这有助于识别和优化性能瓶颈。EXPLAIN 可以与 ANALYZE 结合使用,以显示实际执行时的详细统计信息。

EXPLAIN [ANALYZE] [VERBOSE] query;
  • ANALYZE实际执行查询并显示实际的运行时间和行数。
  • VERBOSE:显示更详细的信息。
EXPLAIN SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 123 AND order_date > '2023-01-01';
Seq Scan on orders  (cost=0.00..431.00 rows=21 width=58)
  Filter: ((customer_id = 123) AND (order_date > '2023-01-01'::date))
EXPLAIN ANALYZE SELECT * FROM orders WHERE customer_id = 123 AND order_date > '2023-01-01';
Seq Scan on orders  (cost=0.00..431.00 rows=21 width=58) (actual time=0.016..0.021 rows=1 loops=1)
  Filter: ((customer_id = 123) AND (order_date > '2023-01-01'::date))
  Rows Removed by Filter: 5
Planning Time: 0.150 ms
Execution Time: 0.035 ms
输出说明
EXPLAIN SELECT *
FROM tenk1 t1, tenk2 t2
WHERE t1.unique1 < 100 AND t1.unique2 = t2.unique2;

                                        QUERY PLAN
------------------------------------------------------------------------------------------
 Hash Join  (cost=230.47..713.98 rows=101 width=488)
   Hash Cond: (t2.unique2 = t1.unique2)
   ->  Seq Scan on tenk2 t2  (cost=0.00..445.00 rows=10000 width=244)
   ->  Hash  (cost=229.20..229.20 rows=101 width=244)
         ->  Bitmap Heap Scan on tenk1 t1  (cost=5.07..229.20 rows=101 width=244)
               Recheck Cond: (unique1 < 100)
               ->  Bitmap Index Scan on tenk1_unique1  (cost=0.00..5.04 rows=101 width=0)
                     Index Cond: (unique1 < 100)

https://www.postgresql.org/docs/current/using-explain.html
输出一个查询计划的树结构,最底层的是扫面结点,子节点先执行,然后执行上层节点,最上层的节点是语句的总体解释。每个节点使用 -> 表示其层级关系和执行顺序

  1. Seq Scan on orders:表示对 orders 表进行顺序扫描。
  2. cost=0.00..431.00:表示预计的启动成本(0.00)和总成本(431.00)。
    • 启动成本:从开始执行到输出第一行的成本。(比如排序,或者过滤的消耗)
    • 总成本:处理完所有行的总成本。
  3. rows=21:估计的返回行数。
    返回的行数是预估的,所以不一定准确, 数据库会对数据进行采样预估
  4. width=58:每行的字节数。
  5. Filter:应用的过滤条件。
  6. actual time=0.016..0.021:实际开始时间(0.016 ms)和结束时间(0.021 ms)。
  7. rows=1:实际返回的行数。
  8. loops=1:执行的循环次数。
  9. Rows Removed by Filter: 5:被过滤条件排除的行数。
  10. Planning Time:查询计划生成所需时间。
  11. Execution Time:实际查询执行所需时间。

常见的节点操作类型

扫描

Seq Scan:逐行扫描整个表,检查每一行是否符合查询条件。

适用于小表或无索引的查询。
全表扫描,可能会较慢,对于大表特别不高效。

Index Scan:使用索引扫描,适用于有索引的列。

适用于有索引的表。
更快的查询速度,因为只扫描符合条件的部分数据。
会连接原来的表数据
对于范围查询,Index Scan会先查找范围的起始值,然后顺序读取所有符合条件的条目。

Index Only Scan:仅使用索引数据,无需访问表数据。
Bitmap Heap Scan:结合位图索引扫描和堆扫描。

Bitmap Index Scan:首先,数据库系统使用位图索引扫描(Bitmap Index Scan)来查找符合查询条件的行的位图。这些位图是索引的“位图表示”,标识了哪些索引项匹配查询条件。
Bitmap Heap Scan:然后,数据库系统使用生成的位图来访问堆表(即实际数据表),从中提取符合条件的行。
适用范围:
范围扫描:当查询条件匹配的数据范围较大,Bitmap Heap Scan 可以更高效地处理这种情况。(比起index scan 不用遍历过去)
多条件查询:当查询涉及多个条件时,位图索引扫描可以有效地结合多个索引的结果

连接

  • Join Type
    内连接,左连接,右连接,全连接
  • Inner Unique
    内表的连接键是否有唯一约束
Nested Loop Join:嵌套循环连接,用于小数据集。

对外部表的每一行执行内表的扫描,寻找匹配的行。

Hash Join:使用哈希表来执行连接操作。

首先对一个表进行哈希,然后使用这个哈希表来查找另一个表中匹配的行。
适用于连接大表,特别是当连接键的选择性较低时。

Merge Join:先对两个表按连接键排序,然后合并匹配的行。

适用于已排序的表或可以快速排序的表。
对于连接键的选择性较高时性能较好。

其他

Hash:计算哈希值
Aggregate 执行聚合操作,例如 SUM(), COUNT(), AVG() 等。
Sort 对数据进行排序操作
Group 用于对数据进行分组,通常与聚合操作一起使用。
Limit 限制查询结果的返回行数
Materialize 用于临时存储中间结果集,以便在查询执行过程中重复使用这些结果 ,比如CTE
  • Parallel Aware :能否并行
  • Parent Relationship: 和父节点的关系
    • Outer:表示这个节点是作为其父节点的外部部分执行的。例如,在连接操作中,这个节点可能是外部表的扫描操作。
    • Inner:表示这个节点是作为其父节点的内部部分执行的。例如,在连接操作中,这个节点可能是内表的扫描操作。
    • Top:表示这是查询计划的顶层操作,通常是最终的结果集。

注意如果添加了 ANALYZE, 后面的语句会实际执行,所以如果想要不影响数据库的现有数据,需要执行

BEGIN;
EXPLAIN ANALYZE ...;
ROLLBACK;

所以实际使用的时候,并不时一定会使用索引的,比如如果只是过滤一下主键,过滤出来的数据集还是很大,那么可能用顺序扫描,如果指定主键是谁,那么会用index扫描

pgadmin里面可以直接用Explain按钮,带有图形化界面,很方便
_serial :执行顺序,越大的越先执行

statistics :有哪些节点类型,执行了多少次,参与了哪些表,表里面什么扫描,扫描了多少次

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