來自靈魂的拷問——知道什麼是SQL執行計劃嗎？

面試官說：工做這麼久了，應該知道sql執行計劃吧，講講Sql的執行計劃吧！
看了看面試官手臂上紋的大花臂和一串看不懂的韓文，吞了吞口水，暗示本身鎮定點，整理了一下思緒緩緩的對面試官說：我不會
面試官：。。。。，回去等通知吧
我：%^&%$!@#

1、前言

當咱們工做到了必定的年限以後，一些應該掌握的知識點，咱們是必須須要去了解的，好比今天面試官問的SQL執行計劃
當咱們執行一條SQL的時候，能夠直接對應的結果，可是你並不曉得，它會經歷多深遠黑暗的隧道，經過鏈接器、查詢緩存、分析器、優化器、執行器重重篩選，纔有可能展現到咱們面前，有時候當你等待N長時間，可是展示的倒是 timeout，這個時候想砸電腦的心都有了，不過當你看了今天的SQL執行計劃後，你不再用砸電腦了，看懂了這篇文章你就會知道這都不是事，讓咱們一塊兒來揭曉這裏面的奧妙

在實際的應用場景中，爲了知道優化SQL語句的執行，須要查看SQL語句的具體執行過程，以加快SQL語句的執行效率。
一般會使用explain+SQL語句來模擬優化器執行SQL查詢語句，從而知道mysql是如何處理sql語句的。

官網地址： https://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/explain-output.html

首先咱們來下面的一條sql語句，其中會有id、select_type 、table 等等這些列，這些就是咱們執行計劃中所包含的信息，咱們要弄明白的就是這些列是用來幹嗎的，以及每一個列可能存在多少個值。
explain select * from emp;

2、執行計劃中包含的信息

列(Column)	含義(Meaning)
id	The SELECT identifier（每一個select子句的標識id）
select_type	The SELECT type（select語句的類型）
table	The table for the output row（當前表名）
partitions	The matching partitions （顯示查詢將訪問的分區，若是你的查詢是基於分區表）
type	The join type（當前表內訪問方式）
possible_keys	The possible indexes to choose（可能使用到的索引）
key	The index actually chosen（通過優化器評估最終使用的索引）
key_len	The length of the chosen key （使用到的索引長度）
ref	The columns compared to the index（引用到的上一個表的列）
rows	Estimate of rows to be examined （要獲得最終記錄索要掃描通過的記錄數）
filtered	Percentage of rows filtered by table condition（存儲引擎返回的數據在server層過濾後，剩下知足查詢的記錄數量的比例）
extra	Additional information （額外的信息說明）

貼心的小農已經把sql複製出來了，只須要放到數據庫中執行便可，方便簡單快捷 

														 ——牧小農

建表語句：

SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0;
DROP TABLE IF EXISTS `dept`;
CREATE TABLE `dept` (
  `DEPTNO` int NOT NULL,
  `DNAME` varchar(14) DEFAULT NULL,
  `LOC` varchar(13) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`DEPTNO`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `dept` VALUES ('10', 'ACCOUNTING', 'NEW YORK');
INSERT INTO `dept` VALUES ('20', 'RESEARCH', 'DALLAS');
INSERT INTO `dept` VALUES ('30', 'SALES', 'CHICAGO');
INSERT INTO `dept` VALUES ('40', 'OPERATIONS', 'BOSTON');

DROP TABLE IF EXISTS `emp`;
CREATE TABLE `emp` (
  `EMPNO` int NOT NULL,
  `ENAME` varchar(10) DEFAULT NULL,
  `JOB` varchar(9) DEFAULT NULL,
  `MGR` int DEFAULT NULL,
  `HIREDATE` date DEFAULT NULL,
  `SAL` double(7,2) DEFAULT NULL,
  `COMM` double(7,2) DEFAULT NULL,
  `DEPTNO` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`EMPNO`),
  KEY `idx_job` (`JOB`),
  KEY `jdx_mgr` (`MGR`),
  KEY `jdx_3` (`DEPTNO`),
  KEY `idx_3` (`DEPTNO`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `emp` VALUES ('7369', 'SMITH', 'CLERK', '7902', '1980-12-17', '800.00', null, '20');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7499', 'ALLEN', 'SALESMAN', '7698', '1981-02-20', '1600.00', '300.00', '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7521', 'WARD', 'SALESMAN', '7698', '1981-02-22', '1250.00', '500.00', '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7566', 'JONES', 'MANAGER', '7839', '1981-02-02', '2975.00', null, '20');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7654', 'MARTIN', 'SALESMAN', '7698', '1981-09-28', '1250.00', '1400.00', '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7698', 'BLAKE', 'MANAGER', '7839', '1981-01-05', '2850.00', null, '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7782', 'CLARK', 'MANAGER', '7839', '1981-09-06', '2450.00', null, '10');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7839', 'KING', 'PRESIDENT', null, '1981-11-17', '5000.00', null, '10');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7844', 'TURNER', 'SALESMAN', '7698', '1981-09-08', '1500.00', '0.00', '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7900', 'JAMES', 'CLERK', '7698', '1981-12-03', '950.00', null, '30');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7902', 'FORD', 'ANALYST', '7566', '1981-12-03', '3000.00', null, '20');
INSERT INTO `emp` VALUES ('7934', 'MILLER', 'CLERK', '7782', '1982-01-23', '1300.00', null, '10');

DROP TABLE IF EXISTS `emp2`;
CREATE TABLE `emp2` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `empno` int DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8;
INSERT INTO `emp2` VALUES ('1', '111');
INSERT INTO `emp2` VALUES ('2', '222');

DROP TABLE IF EXISTS `salgrade`;
CREATE TABLE `salgrade` (
  `GRADE` int NOT NULL,
  `LOSAL` double DEFAULT NULL,
  `HISAL` double DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`GRADE`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO `salgrade` VALUES ('1', '700', '1200');
INSERT INTO `salgrade` VALUES ('2', '1201', '1400');
INSERT INTO `salgrade` VALUES ('3', '1401', '2000');
INSERT INTO `salgrade` VALUES ('4', '2001', '3000');
INSERT INTO `salgrade` VALUES ('5', '3001', '9999');

DROP TABLE IF EXISTS `t_job`;
CREATE TABLE `t_job` (
  `id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `job` varchar(9) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `j` (`job`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

2.1 id

select查詢的序列號，包含一組數字，表示查詢中執行select子句或者操做表的順序

id號分爲三種狀況：

​ 一、若是id相同，那麼執行順序從上到下

-- 左關聯
explain select * from emp e left  join dept d on e.deptno = d.deptno;
-- 右關聯
explain select * from emp e right join dept d on e.deptno = d.deptno;

經過left join 和 right join 驗證；id同樣（注意執行計劃的table列），left join 先掃描e表，再掃描d表；right join 先掃描d表，再掃描e表

​ 二、若是id不一樣，若是是子查詢，id的序號會遞增，id值越大優先級越高，越先被執行

explain select * from emp e where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

在下面的表中回先查詢 id 爲 2的數據 也就是咱們的 d表（注意：咱們能夠看到d表中select_type爲 SUBQUERY 也就是子查詢的 意思），而後根據d表中的deptno去查詢 e表中的數據

​ 三、id相同和不一樣的，同時存在：相同的能夠認爲是一組，從上往下順序執行，在全部組中，id值越大，優先級越高，越先執行

explain select * from emp e join dept d on e.deptno = d.deptno join salgrade sg on e.sal between sg.losal and sg.hisal where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

在這裏先從id爲2的執行，若是id是同樣的，就按照順序執行

2.2 select_type

主要用來分辨查詢的類型，是普通查詢仍是聯合查詢仍是子查詢

select_type 值	含義(Meaning）
SIMPLE	簡單的查詢不包含 UNION 和 subqueries
PRIMARY	查詢中若包含任何複雜的子查詢，最外層查詢則被標記爲Primary
UNION	若第二個select出如今union以後，則被標記爲union
DEPENDENT UNION	跟union相似，此處的depentent表示union或union all聯合而成的結果會受外部表影響
UNION RESULT	從union表獲取結果的select
SUBQUERY	在select或者where列表中包含子查詢
DEPENDENT SUBQUERY	subquery的子查詢要受到外部表查詢的影響
DERIVED	from子句中出現的子查詢，也叫作派生類
UNCACHEABLE SUBQUERY	表示使用子查詢的結果不能被緩存
UNCACHEABLE UNION	表示union的查詢結果不能被緩存

--simple:簡單的查詢，不包含子查詢和union
explain select * from emp;

--primary:查詢中若包含任何複雜的子查詢，最外層查詢則被標記爲Primary
explain select * from emp e where e.deptno = (select d.deptno from dept d where d.dname = 'SALES');

--union:若第二個select出如今union以後，則被標記爲union
explain select * from emp where deptno = 10 union select * from emp where sal >2000;

--dependent union:跟union相似，此處的depentent表示union或union all聯合而成的結果會受外部表影響
explain select * from emp e where e.empno  in ( select empno from emp where deptno = 10 union select empno from emp where sal >2000);

--union result:從union表獲取結果的select
explain select * from emp where deptno = 10 union select * from emp where sal >2000;

--subquery:在select或者where列表中包含子查詢
explain select * from emp where sal > (select avg(sal) from emp) ;

--dependent subquery:subquery的子查詢要受到外部表查詢的影響
explain select * from emp e where e.deptno = (select distinct deptno from dept where deptno = e.deptno);

--DERIVED: from子句中出現的子查詢，也叫作派生類，
explain select * from (select ename staname,mgr from emp where ename = 'W' union select ename,mgr from emp where ename = 'E') a;

-- UNCACHEABLE SUBQUERY：表示使用子查詢的結果不能被緩存
 explain select * from emp where empno = (select empno from emp where deptno=@@sort_buffer_size);

--uncacheable union:表示union的查詢結果不能被緩存
explain select * from emp where exists (select 1 from dept where  emp.deptno = dept.deptno union select 1 from dept where  deptno = 10);

2.3 table

對應行正在訪問哪個表，表名或者別名，多是臨時表或者union合併結果集
一、若是是具體的表名，則代表從實際的物理表中獲取數據，也能夠是表的別名
explain select * from emp where sal > (select avg(sal) from emp) ;

​ 二、表名是derivedN的形式，表示使用了id爲N的查詢產生的衍生表
explain select * from (select ename staname,mgr from emp where ename = 'WARD' union select ename staname,mgr from emp where ename = 'SMITH') a;

derived2 ： 代表咱們須要從衍生表2中取數據

​ 三、當有union result的時候，表名是union n1,n2等的形式，n1,n2表示參與union的id
explain select * from emp where deptno = 10 union select * from emp where sal >2000;

2.4 type

type顯示的是訪問類型，訪問類型表示我是以何種方式去訪問咱們的數據，最容易想的是全表掃描，直接暴力的遍歷一張表去尋找須要的數據，效率很是低下，訪問的類型有不少，效率從最好到最壞依次是：

system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery > range > index > ALL

通常狀況下，得保證查詢至少達到range級別，最好能達到ref

--all:全表掃描，通常狀況下出現這樣的sql語句並且數據量比較大的話那麼就須要進行優化。
explain select * from emp;

--index：全索引掃描這個比all的效率要好，主要有兩種狀況，一種是當前的查詢時覆蓋索引，即咱們須要的數據在索引中就能夠索取，或者是使用了索引進行排序，這樣就避免數據的重排序
explain  select empno from emp;

--range：表示利用索引查詢的時候限制了範圍，在指定範圍內進行查詢，這樣避免了index的全索引掃描，適用的操做符： =, <>, >, >=, <, <=, IS NULL, BETWEEN, LIKE, or IN() 
explain select * from emp where empno between 7000 and 7500;

--index_subquery：利用索引來關聯子查詢，再也不掃描全表
explain select * from emp where emp.job in (select job from t_job);

--unique_subquery:該鏈接類型相似與index_subquery,使用的是惟一索引
 explain select * from emp e where e.deptno in (select distinct deptno from dept);

--ref_or_null：對於某個字段即須要關聯條件，也須要null值的狀況下，查詢優化器會選擇這種訪問方式
explain select * from emp e where  e.mgr is null or e.mgr=7369;

--ref：使用了非惟一性索引進行數據的查找
 create index idx_3 on emp(deptno);
 explain select * from emp e,dept d where e.deptno =d.deptno;

--eq_ref ：使用惟一性索引進行數據查找
explain select * from emp,emp2 where emp.empno = emp2.empno;

--const：這個表至多有一個匹配行，
explain select * from emp where empno = 7369;

--system：表只有一行記錄（等於系統表），這是const類型的特例，平時不會出現

2.5 possible_keys

​ 顯示可能應用在這張表中的索引，一個或多個，查詢涉及到的字段上若存在索引，則該索引將被列出，但不必定被查詢實際使用

explain select * from emp,dept where emp.deptno = dept.deptno and emp.deptno = 10;

2.6 key

​ 實際使用的索引，若是爲null，則沒有使用索引，查詢中若使用了覆蓋索引，則該索引和查詢的select字段重疊。

explain select * from emp,dept where emp.deptno = dept.deptno and emp.deptno = 10;

2.7 key_len

表示索引中使用的字節數，能夠經過key_len計算查詢中使用的索引長度，在不損失精度的狀況下長度越短越好。
一、通常地，key_len 等於索引列類型字節長度，例如int類型爲4 bytes，bigint爲8 bytes；
二、若是是字符串類型，還須要同時考慮字符集因素，例如utf8字符集1個字符佔3個字節，gbk字符集1個字符佔2個字節
三、若該列類型定義時容許NULL，其key_len還須要再加 1 bytes
四、若該列類型爲變長類型，例如 VARCHAR（TEXT\BLOB不容許整列建立索引，若是建立部分索引也被視爲動態列類型），其key_len還須要再加 2 bytes
字符集會影響索引長度、數據的存儲空間，爲列選擇合適的字符集；變長字段須要額外的2個字節，固定長度字段不須要額外的字節。而null都須要1個字節的額外空間，因此之前有個說法：索引字段最好不要爲NULL，由於NULL讓統計更加複雜，而且須要額外一個字節的存儲空間。

-- key_len的長度計算公式：

-- varchar(len)變長字段且容許NULL      : len*(Character Set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)+1(NULL)+2(變長字段)
-- varchar(len)變長字段且不容許NULL    : len*(Character Set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)+2(變長字段)

-- char(len)固定字段且容許NULL         : len*(Character Set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)+1(NULL)
-- char(len)固定字段且不容許NULL       : len*(Character Set：utf8=3,gbk=2,latin1=1)

explain select * from emp,dept where emp.deptno = dept.deptno and emp.deptno = 10;

2.8 ref

顯示索引的哪一列被使用了，若是可能的話，是一個常數

explain select * from emp,dept where emp.deptno = dept.deptno and emp.deptno = 10;

2.9 rows

根據表的統計信息及索引使用狀況，大體估算出找出所需記錄須要讀取的行數，此參數很重要，直接反應的sql找了多少數據，在完成目的的狀況下越少越好

explain select * from emp;

2.10 extra

包含額外的信息。

--using filesort:說明mysql沒法利用索引進行排序，只能利用排序算法進行排序，會消耗額外的位置
explain select * from emp order by sal;

--using temporary:創建臨時表來保存中間結果，查詢完成以後把臨時表刪除
explain select ename,count(*) from emp where deptno = 10 group by ename;

--using index:這個表示當前的查詢時覆蓋索引的，直接從索引中讀取數據，而不用訪問數據表。若是同時出現using where 表名索引被用來執行索引鍵值的查找，若是沒有，表面索引被用來讀取數據，而不是真的查找
explain select deptno,count(*) from emp group by deptno limit 10;

--using where:使用where進行條件過濾
explain select * from emp2 where empno = 1;

三 總結

到這裏執行計劃就講完了，sql的執行計劃並非很難，主要是記住每一個列表明的意思和如何進行優化，這個是須要大量的訓練和實操實現的， 有興趣的小夥伴能夠自行去試試，仍是頗有趣的，本文只是簡單介紹一下MySQL執行計劃，想全面深刻了解MySQL,可優先閱讀MySQL官方手冊，你們加油~