MySQL-执行计划、explain关键字查询执行计划以及explain案例分析

news2025/2/22 17:39:46

一、执行计划

MySQL 的执行计划（Execution Plan）是数据库查询优化器生成的一种指导性信息，它描述了 MySQL 执行查询时所采用的具体执行策略。执行计划通常由 MySQL 的查询优化器根据查询语句、表结构、索引等信息进行生成，并且用于指导 MySQL 数据库引擎执行查询操作。

下面是 MySQL 执行计划的一般生成过程和主要内容：

  1. 查询解析与语法分析：

    • MySQL 首先对查询语句进行解析和语法分析，以确定查询的语义和语法是否正确。如果语句无法通过解析或语法分析阶段，MySQL 将返回相应的错误信息。

  2. 查询优化：

    • 在确定查询语句的语法正确后，MySQL 的查询优化器开始优化查询。优化过程包括但不限于以下几个方面：
      • 表的访问顺序：优化器决定查询中各个表的访问顺序，以尽可能减少查询中需要访问的数据量。(确定驱动表、被驱动表)
      • 索引选择：优化器确定是否使用索引以及使用哪个索引来执行查询，以加速数据检索。
      • 连接算法：对于连接查询（如 INNER JOIN、LEFT JOIN 等），优化器选择合适的连接算法来执行连接操作，以提高查询效率。
      • 子查询优化：对于存在子查询的查询语句，优化器会尝试将其转换为更高效的方式来执行。
      • 其他优化策略：优化器可能还会考虑一些其他的优化策略，如临时表的使用、排序策略等。

  3. 生成执行计划：

    • 在完成查询优化后，MySQL 的查询优化器将生成执行计划。执行计划是一个执行查询的具体步骤序列，它描述了 MySQL 数据库引擎在执行查询时的具体策略和顺序。

  4. 执行查询：

    • MySQL 数据库引擎根据生成的执行计划，执行查询操作。执行计划中的每一步都对应着一个具体的执行操作，如全表扫描、索引扫描、连接操作等。数据库引擎会按照执行计划中的步骤顺序执行查询，并且根据需要将中间结果暂存到临时表中。

  5. 返回结果：

    • 当查询执行完成后，MySQL 数据库引擎将查询结果返回给客户端。客户端可以根据查询结果来进行相应的后续处理。

二、explain关键字——查询执行计划

EXPLAIN 是 MySQL 中用于查看查询执行计划的关键字，通过执行 EXPLAIN 可以获取查询的执行计划信息。EXPLAIN 输出的结果是一组记录，每条记录包含一些字段，这些字段提供了关于查询执行计划的详细信息。下面是 EXPLAIN 输出结果中每种字段的作用和分类：

  1. id：

    • 这是每个查询操作在执行计划中的唯一标识符。如果查询中包含子查询或联合查询等复杂结构，可能会有多个 id。

  2. select_type：

    • 表示查询的类型，常见的有：
      • SIMPLE：简单的 SELECT 查询，不包含子查询或 UNION。
      • PRIMARY：主查询（外层查询）。
      • SUBQUERY：子查询。
      • UNION：UNION 查询。
      • DERIVED：派生表查询，表示从 FROM 子句中派生出的临时表。
      • UNION RESULT：UNION 查询的结果。

  3. table：

    • 表示查询操作涉及的表名。如果查询使用了别名，则显示别名。

  4. type：

    • 表示访问表的方式，常见的有：
      • const：通过常量条件进行检索，通常是主键或唯一索引的等值查询。
      • eq_ref：使用索引进行连接，且连接条件是唯一索引。
      • ref：使用非唯一索引进行连接。
      • range：通过范围查找，通常出现在带有范围条件（如 BETWEEN、IN）的查询中。
      • index：全索引扫描，访问全表索引，但不需要读取实际的数据行。
      • all：全表扫描，需要遍历整张表。

  5. possible_keys：

    • 表示可能应用到查询中的索引列表，这是一个提示性信息，不一定实际使用到了所有的索引。

  6. key：

    • 表示实际使用到的索引。如果该值为 NULL，则表示没有使用到索引。

  7. key_len：

    • 表示索引使用的长度。如果使用了复合索引，该字段表示索引使用的总长度。

  8. ref：

    • 表示对索引的哪个列进行了引用。常见的有列名、常量等。

  9. rows：

    • 表示 MySQL 估计需要扫描的行数。这是一个估算值，不一定与实际扫描的行数完全相符。

  10. filtered：

    • 表示在某个表上执行条件过滤的百分比。越大，数据越精确

  11. Extra：

    • 表示额外的信息，常见的有：
      • Using index：表示使用了覆盖索引，查询只用到了索引而不需要访问表。
      • Using where：表示使用了 WHERE 条件过滤。
      • Using temporary：表示使用了临时表。
      • Using filesort：表示使用了文件排序。

通过分析 EXPLAIN 输出的结果，可以了解查询的执行计划、访问方式、是否使用了索引、是否存在性能瓶颈等信息，从而优化查询语句和索引设计，提高查询性能。

三、使用explain案例

假设有以下表结构：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    age INT,
    email VARCHAR(100),
    INDEX idx_age (age),
    INDEX idx_name_email (name, email)
);

现在我们来分析几个查询语句的执行计划：

  1. 简单的等值查询：
EXPLAIN SELECT id,name,age FROM users WHERE id = 1;

在这里插入图片描述

  • type 是 const，表示使用了常量条件进行检索，因为是根据主键等值查询，所以性能很高。
  • key 是 PRIMARY，表示使用了主键索引。
  • rows 是 1，表示 MySQL 只需扫描 1 行数据。
  1. 使用索引的范围查询：
EXPLAIN SELECT id,name,age FROM users WHERE age > 30;

在这里插入图片描述

  • type 是 ALL，表示使用了全表查找，这里理论上type=range，但是优化器也会将数据量作为参考的标准，数据量小，走索引便没有必要了，毕竟索引维护也需要成本。
  • possible_key 是 idx_age，表示可供选择的索引：有 age 列的索引。
  • rows 是 估算的行数，表示 MySQL 需要扫描的行数。
  1. 使用覆盖索引的查询：
EXPLAIN SELECT name, email FROM users WHERE age > 30;
  • type 是 index，表示使用了索引扫描。
  • key 是 idx_age，表示使用了 age 列的索引。
  • Extra 中有 Using index，表示查询只使用了索引而不需要访问表数据。
  1. 多列索引的查询：
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE name = 'Alice' AND email = 'alice@example.com';

在这里插入图片描述

  • type 是 ref，表示使用了非唯一索引进行连接。
  • key 是 idx_name_email，表示使用了 name 和 email 列的联合索引。
  • rows 是 估算的行数，表示 MySQL 需要扫描的行数。
  1. 联合查询：
EXPLAIN SELECT id,name,age,email FROM users WHERE age > 30 UNION SELECT * FROM users WHERE name = 'Alice';

在这里插入图片描述

  • select_type 是 union，表示使用了 UNION 查询。
  • key 和 Extra 字段显示的信息与各个子查询类似。
  1. 带有连接条件的联合查询：
EXPLAIN SELECT u1.name,u1.age,u1.email FROM users u1 INNER JOIN users u2 ON u1.age = u2.age WHERE u1.name = 'Alice';

在这里插入图片描述

  • type 是 ref，表示使用了非唯一索引进行连接。
  • key 是 idx_age，表示使用了 age 列的索引。
  • rows 是 估算的行数，表示 MySQL 需要扫描的行数。
  1. 子查询：
EXPLAIN SELECT id,name,age,email FROM users WHERE age > (SELECT AVG(age) FROM users);

在这里插入图片描述

  • 主查询的 type 是 range，表示使用了范围查找。
  • 子查询的 type 与具体情况有关，可能是 subquery 或 derived。
  • key 和 rows 字段显示的信息与主查询类似。
  1. 使用函数的查询：
EXPLAIN SELECT id,name,age,email FROM users WHERE SUBSTRING(name, 1, 1) = 'A';

在这里插入图片描述

  • type 是 ALL，表示使用了全表扫描。
  • Extra 中有 Using where，表示查询使用了 WHERE 条件过滤。
  • 使用了函数对值或者格式进行修改了，不走索引

通过分析这些查询语句的 EXPLAIN 输出，我们可以了解到更复杂查询的执行计划、访问方式、是否使用了索引等信息。这些信息可以帮助我们优化查询语句、索引设计以及数据库结构，从而提高查询性能。

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