深入理解MySQL执行计划：优化查询性能的关键

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2023年08月28日 16:50 · 阅读数 11

引言： MySQL是当今最受欢迎的开源关系型数据库管理系统之一，用于许多Web应用和企业级应用程序。在MySQL中，查询的性能优化是至关重要的，而深入了解MySQL执行计划是优化查询性能的关键。本文将介绍MySQL执行计划的概念，并探讨如何使用执行计划来识别和优化慢查询，从而提高数据库性能。

什么是MySQL执行计划？ MySQL执行计划是MySQL查询优化器生成的一种蓝图，用于指导MySQL如何执行查询语句。执行计划描述了MySQL在执行查询时选择使用的索引、连接方法、数据访问方式等重要信息。通过分析执行计划，我们可以了解查询是如何被执行的，从而识别可能的性能瓶颈。
如何生成执行计划？在MySQL中，我们可以使用EXPLAIN语句来生成执行计划。EXPLAIN语句在执行查询语句前加上即可，例如：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30;

执行以上语句后，MySQL会返回一张描述查询执行计划的表，包含重要的执行信息，例如访问类型、索引使用、表连接顺序等。

执行计划的重要参数解释

id：每个SELECT语句都会分配一个唯一的标识符，若有子查询，则子查询也会有一个独立的标识符。
select_type：描述了查询的类型，常见的有SIMPLE（简单查询）、PRIMARY（主查询中的子查询）、SUBQUERY（子查询中的子查询）等。
table：显示涉及到的表名。
partitions：显示涉及到的分区名（若表使用了分区）。
type：表示MySQL在表中找到所需行的方式，从最优到最差依次为const、eq_ref、ref、range、index、ALL。以下是type字段的常见取值及其含义：
1. const：表示通过索引一次就找到了匹配的唯一行。例如，使用主键或唯一索引进行查询时，type将会是const。
2. eq_ref：表示使用了唯一索引查找匹配的行。该访问方法通常用于连接操作，当连接的列具有唯一性约束时，可以使用eq_ref。
3. ref：表示使用非唯一性索引查找匹配的行。当查询使用索引的前缀、范围查询或非唯一性索引进行连接时，type将会是ref。
4. range：表示使用索引进行范围扫描，通常用于大于、小于、区间查询。
5. index：表示通过索引全表扫描，与ALL相比，index是在索引中完成查询，而不是在数据行中完成查询。
6. ALL：表示全表扫描，将对表中的所有行进行遍历，这是最不优化的情况，应尽量避免。
possible_keys：显示可能用于查询的索引。
key：实际上被查询优化器选中的索引。
key_len：表示索引中使用的字节数，长度越短越好。
ref：显示索引如何与表的列相匹配。
rows：预估查询需要扫描的行数。
filtered：表示查询条件所过滤的数据百分比。
Extra：提供了关于查询执行的其他信息，例如是否使用了文件排序、是否使用了临时表等。

优化执行计划通过分析执行计划，我们可以针对慢查询进行优化，以下是一些建议的优化技巧：

确保查询涉及的列都有合适的索引，特别是经常用于连接、过滤、排序的列。
尽量避免在WHERE子句中使用不必要的函数操作，这将导致MySQL无法使用索引。
注意MySQL对OR条件的处理，有时候将OR条件拆分成UNION查询可以提高性能。
使用覆盖索引来避免回表操作，减少IO开销。
注意JOIN查询的顺序，确保先选择返回集较小的表进行连接操作。
注意数据类型的选择，尽量使用较小的数据类型，减少存储和计算开销。

结论： MySQL执行计划是优化查询性能的重要工具。通过使用EXPLAIN语句并分析生成的执行计划，我们可以深入了解MySQL如何执行查询语句，识别慢查询，并采取相应的优化措施。持续优化数据库查询性能将有助于提高应用程序的整体性能，并为用户提供更好的体验。

好的，让我们更详细地探讨MySQL执行计划，并通过不同的查询示例来说明每种情况。

考虑以下表结构作为我们的示例：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    age INT NOT NULL,
    city VARCHAR(50) NOT NULL,
    INDEX age_index (age),
    INDEX city_index (city)
);

简单查询：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30;

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type  possible_keys  key       key_len  ref   rows  filtered  Extra
1   SIMPLE       users  NULL        range age_index      age_index 5        NULL  1000  50.00     Using where

解释：这是一个简单的SELECT语句，查询所有年龄大于30的用户。执行计划显示MySQL将使用名为age_index的索引进行范围扫描，找到满足条件的行。

联合索引的查询：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30 AND city = 'New York';

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type  possible_keys          key       key_len  ref   rows  filtered  Extra
1   SIMPLE       users  NULL        ref   age_index,city_index   age_index 5        const 500   10.00     Using where

解释：此查询涉及两个条件，并且age和city列都有索引。MySQL优化器选择了age_index，并使用const连接类型查找age大于30的行。在连接到city条件时，使用了名为city_index的索引。

使用OR条件的查询：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30 OR city = 'New York';

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type  possible_keys          key       key_len  ref   rows   filtered  Extra
1   SIMPLE       users  NULL        range age_index,city_index   age_index 5        NULL  1000   55.00     Using where

解释： MySQL在这种情况下使用了age_index，但需要注意，对于OR条件，优化器无法使用city_index，因为它只能选择一个索引进行查询。在这种情况下，优化器可能做了一个折衷，使用了age_index来查询年龄大于30的行，然后过滤掉不满足city条件的行。

覆盖索引的查询：

覆盖索引是指查询的所有数据都可以从索引中获取，而不需要回表到实际数据行。

EXPLAIN SELECT age FROM users WHERE city = 'New York';

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type  possible_keys  key        key_len  ref   rows  filtered  Extra
1   SIMPLE       users  NULL        ref   city_index     city_index 153      const 500   100.00    Using index

解释：这个查询只需要返回age列，而不需要其他数据列。MySQL优化器选择了city_index，并使用const连接类型查找city等于'New York'的行。由于city_index包含age列，因此MySQL可以直接从索引中获取所需数据，而无需回表查询实际数据行。

多表连接：

EXPLAIN SELECT * FROM users u INNER JOIN orders o ON u.id = o.user_id WHERE u.age > 30;

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type   possible_keys   key     key_len  ref         rows  filtered  Extra
1   SIMPLE       u      NULL        range  age_index       age_index 5        NULL        500   10.00     Using where; Using index
1   SIMPLE       o      NULL        ref    user_id_index   user_id  4        db.u.id     5     100.00    Using index

解释：这是一个包含多表连接的查询。优化器首先选择了users表，并使用age_index来查找年龄大于30的行。然后，在连接到orders表时，使用了user_id_index索引来查找匹配的行。注意到"Using index"的标记表示索引覆盖，避免了回表操作。

文件排序：

EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30 ORDER BY city;

执行计划示例：

id  select_type  table  partitions  type  possible_keys  key       key_len  ref   rows  filtered  Extra
1   SIMPLE       users  NULL        range age_index      age_index 5        NULL  1000  50.00     Using where; Using filesort

解释：在这个查询中，我们对city列进行排序。虽然age_index可以满足age > 30的条件，但它不能直接满足ORDER BY子句，因此MySQL需要使用文件排序来对结果进行排序。

以上示例涵盖了一些常见的查询场景，通过分析执行计划，我们可以更好地理解MySQL是如何执行查询的，并根据执行计划来优化查询性能。持续地优化数据库查询，对于保障应用程序的高性能和用户体验至关重要。