用 Explain 命令分析 MySQL 的 SQL 执行

Posted 2020-12-15 程序员历小冰

在上一篇文章《MySQL常见加锁场景分析》中，我们聊到行锁是加在索引上的，但是复杂的 SQL 往往包含多个条件，涉及多个索引，找出 SQL 执行时使用了哪些索引对分析加锁场景至关重要。

比如下面这样的 SQL：

mysql> delete from t1 where id = 1 or val = 1

其中 id 和 val 都是索引，那么执行时使用到了哪些索引，加了哪些锁呢？为此，我们需要使用 explain 来获取 MySQL 执行这条 SQL 的执行计划。

什么是执行计划呢？简单来说，就是 SQL 在数据库中执行时的表现情况，通常用于 SQL 性能分析、优化和加锁分析等场景，执行过程会在 MySQL 查询过程中由解析器，预处理器和查询优化器共同生成。

MySQL 查询过程

如果能搞清楚 MySQL 是如何优化和执行查询的，不仅对优化查询一定会有帮助，还可以通过分析使用到的索引来判断最终的加锁场景。

下图是MySQL执行一个查询的过程。实际上每一步都比想象中的复杂，尤其优化器，更复杂也更难理解。本文只给予简单的介绍。

MySQL查询过程如下：

• 客户端发送一条查询给服务器。
• 服务器先检查查询缓存，如果命中了缓存，则立刻返回存储在缓存中的结果。否则进入下一阶段。
• 服务器端进行SQL解析、预处理，再由优化器生成对应的执行计划。
• MySQL根据优化器生成的执行计划，再调用存储引擎的API来执行查询。
• 将结果返回给客户端。

执行计划

MySQL会解析查询，并创建内部数据结构（解析树），并对其进行各种优化，包括重写查询、决定表的读取顺序、选择合适的索引等。

用户可通过关键字提示（hint）优化器，从而影响优化器的决策过程。也可以通过 explain 了解 数据库是如何进行优化决策的，并提供一个参考基准，便于用户重构查询和数据库表的 schema、修改数据库配置等，使查询尽可能高效。

下面，我们依次介绍 explain 中相关输出参数，并以实际例子解释这些参数的含义。

select_type

查询数据的操作类型，有如下

• simple 简单查询，不包含子查询或 union，如下图所示，就是最简单的查询语句。

• primary 是 SQL 中包含复杂的子查询，此时最外层查询标记为该值。

• derived 是 SQL 中 from 子句中包含的子查询被标记为该值，MySQL 会递归执行这些子查询，把结果放在临时表。下图展示了上述两种类型。

• subquery 是 SQL 在 select 或者 where 里包含的子查询，被标记为该值。

• dependent subquery：子查询中的第一个 select，取决于外侧的查询，一般是 in 中的子查询。

• union 是 SQL 在出现在 union 关键字之后的第二个 select ，被标记为该值；若 union 包含在 from 的子查询中，外层select 被标记为 derived。

• union result 从 union 表获取结果的 select。下图展示了 union 和 union result 的 SQL 案例。

• dependent union 也是 union 关键字之后的第二个或者后边的那个 select 语句，和 dependent subquery 一样，取决于外面的查询。

type

表的连接类型，其性能由高到低排列为 system，const，eq_ref，ref，range，index 和 all。

• system 表示表只有一行记录，相当于系统表。如下图所示，因为 from 的子查询派生的表只有一行数据，所以 primary 的表连接类型为 system。

• const 通过索引一次就找到，只匹配一行数据，用于常数值比较PRIMARY KEY 或者 UNIQUE索引。

• eq_ref 唯一性索引扫描，对于每个索引键，表中只有一条记录与之匹配，常用于主键或唯一索引扫描。对于每个来自前边的表的行组合，从该表中读取一行。它是除了 const 类型外最好的连接类型。

  如下图所示，对表 t1 查询的 type 是 ALL，表示全表扫描，然后 t1 中每一行数据都来跟 t2.id 这个主键索引进行对比，所以 t2 表的查询就是 eq_ref。

• ref 非唯一性索引扫描，返回匹配某个单独值的所有行，和 eq_ref 的区别是索引是非唯一索引，具体案例如下所示。

• range 只检查给定范围的行，使用一个索引来选择行，当使用 =, between, >, <, 和 in 等操作符，并使用常数比较关键列时。如下图所示，其中 id 为唯一索引，而 val 是非唯一索引。

• index 与 ALL 类型类似，唯一区别就是只遍历索引树读取索引值，比 ALL 读取所有数据行要稍微快一些，因为索引文件通常比数据文件小。这里涉及 MySQL 的索引覆盖

• ALL 全表扫描，通常情况下性能很差，应该避免。

possible_keys，key 和 key_len

possible_key 列指出 MySQL 可能使用哪个索引在该表中查找。如果该列为 NULL，则没有使用相关索引。需要检查 where 子句条件来创建合适的索引提高查询效率。

key 列显示 MySQL 实际决定使用的索引。如果没有选择索引，则值为 NULL。

key_len 显示 MySQL 决定使用索引的长度。如果键为 NULL，则本列也为 NULL，使用的索引长度，在保证精确度的情况下，越短越好。因为越短，索引文件越小，需要的 I/O次数也越少。

由上图可以看出，对于 select * from t2 where id = 1 or val = 1这个语句，可以使用 PRIMARY 或者 idx_t2_val 索引，实际使用了 idx_t2_val 索引，索引的长度为5。

这些其实是我们分析加锁场景最为关心的字段，后续文章会具体讲解如何根据这些字段和其他工具一起判断复杂 SQL 到底加了哪些锁。

ref

ref 列表示使用其他表的哪个列或者常数来从表中选择行。如下图所示，从 t2 读取数据时，要判断 t2.id = t1.id，所以 ref 就是 mysql.t1.id

rows 和 filtered

rows 列显示 MySQL 认为它执行查询时必须检查的行数。

filtered 列表明了 SQL 语句执行后返回结果的行数占读取行数的百分比，值越大越好。MySQL 会使用 Table Filter 来读取出来的行数据进行过滤，理论上，读取出来的行等于返回结果的行数时效率最高，过滤的比率越多，效率越低。

如上图所示，t1表中有三条数据，rows 为 3，表示所有行都要读取出来。根据 val = 3 这个 table filter 过滤，只返回一行数据，所以 filtered 比例为33.33%，

extra

包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息。常见的值如下

• using index 表示 select 操作使用了覆盖索引，避免了访问表的数据行，效率不错。

• using where 子句用于限制哪一行。也就是读取数据后使用了 Table Filter 进行过滤。

  如下图所示，因为 id 和 val 都是有索引的，所以 select * 也是可以直接使用覆盖索引读取数据，所以 extra 中有 using index。而因为只使用 val 索引读取了3行数据，还是通过 where 子句进行过滤，filtered为 55%，所以 extra 中使用了 using where。

• using filesort MySQL 会对数据使用一个外部的索引排序，而不是按照表内的索引顺序进行读取，若出现该值，应该优化 SQL 语句。如下图所示，其中 val 列没有索引，所以无法使用索引顺序排序读取。

• using temporary 使用临时表保存中间结果，比如，MySQL 在对查询结果排序时使用临时表，常用于 order by 和 group by，如果出现该值，应该优化 SQL。根据我的经验，group by 一个无索引列，或者ORDER BY 或 GROUP BY 的列不是来自JOIN语句序列的第一个表，就会产生临时表。

• using join buffer 使用连接缓存。如下图所示，展示了连接缓存和临时表。关于连接缓存的内容，大家可以自行查阅，后续有时间在写文章解释。

• distinct 发现第一个匹配后，停止为当前的行组合搜索更多的行

后记

通过 explain 了解到 SQL 的执行计划后，我们不仅可以了解 SQL 执行时使用的索引，判断加锁场景，还可以针对其他信息对 SQL 进行优化分析，比如将 type 类型从 index 优化到 ref 等。

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