mysql “order by”是怎么工作的？

开发应用的时候，一定会经常碰到需要根据指定的字段排序来显示结果的需求。还是以我们前面举例用过的市民表为例，假设你要查询城市是“杭州”的所有人名字，并且按照姓名排序返回前1000个人的姓名、年龄。假设这个表的部分定义是这样的：

CREATE TABLE `t` ( 
`id` int(11) NOTNULL, 
`city` varchar(16) NOTNULL, 
`name` varchar(16) NOTNULL, 
`age` int(11) NOTNULL, 
`addr` varchar(128) DEFAULTNULL, 
PRIMARY KEY (`id`), 
KEY `city` (`city`) 
) ENGINE=InnoDB;

这时，你的SQL语句可以这么写：

select city,name,age from t where city='杭州' order by name limit 1000 ;

这个语句看上去逻辑很清晰，但是你了解它的执行流程吗？今天，我就和你聊聊这个语句是怎么

执行的，以及有什么参数会影响执行的行为。

全字段排序

前面我们介绍过索引，所以你现在就很清楚了，为避免全表扫描，我们需要在city字段加上索引。在city字段上创建索引之后，我们用explain命令来看看这个语句的执行情况。

图1 使用explain命令查看语句的执行情况

Extra这个字段中的“Using filesort”表示的就是需要排序，MySQL会给每个线程分配一块内存用于排序，称为sort_buffer。

为了说明这个SQL查询语句的执行过程，我们先来看一下city这个索引的示意图。

图2 city字段的索引示意图

从图中可以看到，满足city='杭州’条件的行，是从ID_X到ID_(X+N)的这些记录。

通常情况下，这个语句执行流程如下所示：

1. 初始化sort_buffer，确定放入name、city、age这三个字段；

2. 从索引city找到第一个满足city='杭州’条件的主键id，也就是图中的ID_X；

3. 到主键id索引取出整行，取name、city、age三个字段的值，存入sort_buffer中；

4. 从索引city取下一个记录的主键id；

5. 重复步骤3、4直到city的值不满足查询条件为止，对应的主键id也就是图中的ID_Y；

6. 对sort_buffer中的数据按照字段name做快速排序；

7. 按照排序结果取前1000行返回给客户端。

我们暂且把这个排序过程，称为全字段排序，执行流程的示意图如下所示，下一篇文章中我们还

会用到这个排序。

图3 全字段排序

图中“按name排序”这个动作，可能在内存中完成，也可能需要使用外部排序，这取决于排序所需的内存和参数sort_buffer_size。

sort_buffer_size，就是MySQL为排序开辟的内存（sort_buffer）的大小。如果要排序的数据量小于sort_buffer_size，排序就在内存中完成。但如果排序数据量太大，内存放不下，则不得不利用磁盘临时文件辅助排序。

rowid排序

在上面这个算法过程里面，只对原表的数据读了一遍，剩下的操作都是在sort_buffer和临时文件中执行的。但这个算法有一个问题，就是如果查询要返回的字段很多的话，那么sort_buffer里面要放的字段数太多，这样内存里能够同时放下的行数很少，要分成很多个临时文件，排序的性能会很差。所以如果单行很大，这个方法效率不够好。

那么，如果MySQL认为排序的单行长度太大会么做呢？

接下来，我来修改一个参数，让MySQL采用另外一种算法。SET max_length_for_sort_data = 16;

max_length_for_sort_data，是MySQL中专门控制用于排序的行数据的长度的一个参数。它的意思是，如果单行的长度超过这个值，MySQL就认为单行太大，要换一个算法。 city、name、age 这三个字段的定义总长度是36，我把max_length_for_sort_data设置为16，我们再来看看计算过程有什么改变。新的算法放入sort_buffer的字段，只有要排序的列（即name字段）和主键id。

但这时，排序的结果就因为少了city和age字段的值，不能直接返回了，整个执行流程就变成如下所示的样子：

1. 初始化sort_buffer，确定放入两个字段，即name和id；

2. 从索引city找到第一个满足city='杭州’条件的主键id，也就是图中的ID_X；

3. 到主键id索引取出整行，取name、id这两个字段，存入sort_buffer中；

4. 从索引city取下一个记录的主键id；

5. 重复步骤3、4直到不满足city='杭州’条件为止，也就是图中的ID_Y；

6. 对sort_buffer中的数据按照字段name进行排序；

7. 遍历排序结果，取前1000行，并按照id的值回到原表中取出city、name和age三个字段返回

给客户端。

这个执行流程的示意图如下，称为rowid排序。

图5 rowid排序

对比图3的全字段排序流程图你会发现，rowid排序多访问了一次表t的主键索引，就是步骤7。需要说明的是，最后的“结果集”是一个逻辑概念，实际上MySQL服务端从排序后的sort_buffer中依次取出id，然后到原表查到city、name和age这三个字段的结果，不需要在服务端再耗费内存存储结果，是直接返回给客户端的。

全字段排序 VS rowid排序

如果MySQL实在是担心排序内存太小，会影响排序效率，才会采用rowid排序算法，这样排序过

程中一次可以排序更多行，但是需要再回到原表去取数据。

如果MySQL认为内存足够大，会优先选择全字段排序，把需要的字段都放到sort_buffer中，这

样排序后就会直接从内存里面返回查询结果了，不用再回到原表去取数据。

这也就体现了MySQL的一个设计思想：如果内存够，就要多利用内存，尽量减少磁盘访问。

对于InnoDB表来说，rowid排序会要求回表多造成磁盘读，因此不会被优先选择。这个结论看上去有点废话的感觉，但是你要记住它，下一篇文章我们就会用到。看到这里，你就了解了，MySQL做排序是一个成本比较高的操作。那么你会问，是不是所有的order by都需要排序操作呢？如果不排序就能得到正确的结果，那对系统的消耗会小很多，语句的执行时间也会变得更短。其实，并不是所有的order by语句，都需要排序操作的。从上面分析的执行过程，我们可以看到，MySQL之所以需要生成临时表，并且在临时表上做排序操作，其原因是原来的数据都是无序的。

你可以设想下，如果能够保证从city这个索引上取出来的行，天然就是按照name递增排序的话，是不是就可以不用再排序了呢？

所以，我们可以在这个市民表上创建一个city和name的联合索引，对应的SQL语句是：

alter table t add index city_user(city, name);

作为与city索引的对比，我们来看看这个索引的示意图。

图7 city和name联合索引示意图

在这个索引里面，我们依然可以用树搜索的方式定位到第一个满足city='杭州’的记录，并且额外确保了，接下来按顺序取“下一条记录”的遍历过程中，只要city的值是杭州，name的值就一定是有序的。

这样整个查询过程的流程就变成了：

1. 从索引(city,name)找到第一个满足city='杭州’条件的主键id；

2. 到主键id索引取出整行，取name、city、age三个字段的值，作为结果集的一部分直接返

回；

3. 从索引(city,name)取下一个记录主键id；

4. 重复步骤2、3，直到查到第1000条记录，或者是不满足city='杭州’条件时循环结束。

图8 引入(city,name)联合索引后，查询语句的执行计划

可以看到，这个查询过程不需要临时表，也不需要排序。接下来，我们用explain的结果来印证一

下。

图9 引入(city,name)联合索引后，查询语句的执行计划

这个语句的执行流程有没有可能进一步简化呢？

覆盖索引: 索引上的信息足够满足查询请求，不需要再回到主键索引上去取数据。按照覆盖索引的概念，我们可以再优化一下这个查询语句的执行流程。

针对这个查询，我们可以创建一个city、name和age的联合索引，对应的SQL语句就是：

小结

今天这篇文章，我和你介绍了MySQL里面order by语句的几种算法流程。

在开发系统的时候，你总是不可避免地会使用到order by语句。你心里要清楚每个语句的排序逻辑是怎么实现的，还要能够分析出在最坏情况下，每个语句的执行对系统资源的消耗，这样才能做到下笔如有神，不犯低级错误。

最后，我给你留下一个思考题吧。

假设你的表里面已经有了city_name(city, name)这个联合索引，然后你要查杭州和苏州两个城市中所有的市民的姓名，并且按名字排序，显示前100条记录。如果SQL查询语句是这么写的：那么，这个语句执行的时候会有排序过程吗，为什么？

如果业务端代码由你来开发，需要实现一个在数据库端不需要排序的方案，你会怎么实现呢？进一步地，如果有分页需求，要显示第101页，也就是说语句最后要改成 “limit 10000,100”，你的实现方法又会是什么呢？