最詳細的 MySQL 執行計劃和索引優化！

不管是工作中，還是面試中，關於mysql的explain執行計劃以及索引優化，都是非常值得關注的。

#本文目錄

一，案例
二，explain 執行計劃
• 
  
• 2.1，id
• #2.2，select_type
• 2.3， type
• 2.4，possible_keys
• #2.5，key
##2.6，key_len
2.7，ref
2.8，rows
• ##2.9，Extra

• 三，索引遵循規則（失效問題）###
• 
  
• 1，全值符合
• 2，最左前綴法則
• 3，不在索引列上做任何動作
• 4，如果索引中間有使用範圍，那麼後邊的索引失效
• 5，盡量使用覆蓋索引
• 6，mysql 在使用不等於（！= 或a8093152e673feb7aba1828c43532094），not in ， not exists 的時候無法使用索引會導致全表掃描
• 7，is null,is not null 一般情況下也無法使用索引
• 8，like
• 9，字串不加單引號會造成作用失效

• 四，不走索引常見類型

• 五，常見sql 最佳化

• 
  
#in 和exsits 最佳化
count(*) 查詢最佳化
Order by 與Group by 最佳化

• 分頁查詢最佳化

• join 連線查詢最佳化

六，字段資料型別講解

#七，總結

##一，案例

1，建表###

 CREATE TABLE `employees` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `name` varchar(24) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名',
 `age` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '年龄',
 `position` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '职位',
 `hire_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '入职时间',
 PRIMARY KEY (`id`),
 KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE
 ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='员工记录表';

###2，增加索引###

#增加普通索引
ALTER TABLE `employees` ADD INDEX `idx_hire_time` (`hire_time`) USING BTREE
#增加联合索引(这里只是写一下索引的增加和删除方式)
alter table employees add index idx_n_a(name,age);

###3，查看表中的全部索引信息，以下兩種方式都可以###

show index from employees;
show KEYS from employees;

###4，刪除索引###

drop index idx_n_a on employees

###5，插入資料###

INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('LiLei',22,'manager',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('HanMeimei', 23,'dev',NOW());
INSERT INTO employees(name,age,position,hire_time) VALUES('Lucy',23,'dev',NOW());

6，再插入 10w 条数据

drop procedure if exists insert_emp;
 delimiter ;;
 create procedure insert_emp()
 begin
 declare i int;
 set i=1;
 while(i<=100000)do
 insert into employees(name,age,position) values(CONCAT(&#39;zhenghuisheng&#39;,i),i,&#39;dev&#39;);
 set i=i+1;
 end while;
 end;;
 delimiter ;
call insert_emp();

二，explain 执行计划

再次之前可以先去了解一下 b + 树的数据结构，再根据 b + 树来了解索引底层。

EXPLAIN select * from employees where date(hire_time) ='2022-05-03 11:01:17';

使用 explain 关键字可以模拟优化器质性 sql 查询语句，从而知道 mysql 是如何处理 sql 语句的。explain + sql 语句，来查看执行计划的包含信息，接下来对这些参数进行初步讲解。

2.1，id

id 的序列号表示 select 执行的顺序，如一个 sql 中有子查询这种，则通过 id 表示哪个 select 优先执行。当 id 相同时，顺序是由上到下，id 不同时，如果是子查询，id 的序号会递增，id 值越大，优先级越高，越先执行。看以下执行结果。

EXPLAIN select * from employees e inner join (select id from employees order by name limit 90000,5) ed on e.id = ed.id;

图片

2.2，select_type

用于区分查询类型，是简单查询还是复杂查询 simple：简单查询，不包含子查询或者 union，如一条简单查询 primary：复杂查询的最外层标记，即最外层 select。如有子查询 subquery：包含在 select 中的子查询（不在 from 子句中） derived：临时表如上面那个 ed 表就是一个临时表 union：排重 union result：结果合并

2.3，type

这一列表示关联类型或者访问类型，即 MySQL 决定如何查找表中的行，查找数据行记录的大概范围 最好到最差：system > const > eq_ref > ref > range > index > all System：表中只有一行匹配的数据 (实际开发中不会出现)，属于 const 里面的一种特例 const：表示通过索引一次找到，如主键索引和唯一索引 eq_ref：唯一索引扫描，表中只有一条记录与之匹配，如表连接查询时关联表的主键索引或者唯一索引，如上面图中的 id=2 的类型，即使用主键 id 进行 join 连接查询 ref：非唯一索引扫描，即使用的普通索引，可以找到多个符合条件的行 (实际开发中的最好达到这个要求)

#name字段加了索引
select * from employees where name = 'zhenghuisheng11'

range：范围。只检索给定范围的行，如 in()， between ，> ，c893da083c05843b2ce4e9bfa642a723= 如果范围太大的话也会降低效率 (实际开发中的最低要求) index：全索引扫描，一般指的是二级索引扫描，直接走叶子节点遍历扫描，一般为覆盖索引，效率较慢，但是叶子结点数据较小，所以效率依旧比 all 快 all：全表遍历，一般指的是聚簇索引，如主键索引。一级索引在叶子结点里面存储的是对应的 value，而二级索引叶子结点里面存储的只是指向对应 value 的指针，即地址，所以一级索引的也结点相对较大，查询速率先对较慢。所以一般在主键索引和覆盖索引里面，会优先选择走覆盖索引。

2.4，possible_keys

这一列显示查询可能使用了哪些索引。explain 时可能出现 possible_keys 有列，而 key 显示 NULL 的情况，这种情况是因为表中数据不多，mysql 认为索引对此查询帮助不大，选择了全表查询。如果该列是 NULL，则没有相关的索引。在这种情况下，可以通过检查 where 子句看是否可以创造一个适当的索引来提高查询性能，然后用 explain 查看效果。

2.5，key

#這一列顯示該語句具體使用了那個索引，如果出現null 不走索引，也可以使用force index 強制走索引，但效率不高

2.6，key_len

索引使用的位元組數，越短越好

2.7，ref

顯示索引的哪一列被使用了，如果可能的話，是一個常數。那些列或常數被用於查找索引列上的值

2.8，rows

根據表統計信息及索引選用情況，大致估算找到所需記錄所需讀取的行數

2.9，Extra

常见的有 Using index 和 Using filesort「Using index」：使用覆盖索引，如果 select 后面查询的字段都可以从这个索引的树中获取，这种情况一般可以说是用到了覆盖索引，extra 里一般都有 using index，如果出现回表的情况，如在查询字段中有一个字段没有加索引或者出现索引失效的问题，导致 sql 回表走了全表扫描，就可以使用覆盖索引进行优化；覆盖索引一般针对的是辅助索引，整个查询结果只通过辅助索引就能拿到结果，不需要通过辅助索引树找到主键，再通过主键去主键索引树里获取其它字段值「Using filesort」：将用外部排序而不是索引排序，数据较小时从内存排序，否则需要在磁盘完成排序

三，索引遵循规则（失效问题）

根据该表的联合索引，来考虑以下的事情

KEY `idx_name_age_position` (`name`,`age`,`position`) USING BTREE

1，全值匹配

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 22 AND position ='manager';

为简单查询，type 类型为 ref，key 为具体使用了哪个索引，即这个联合索引被使用了，长度 140，三个字段都使用到了索引，通过 ref 也可以发现三个字段都是使用 const，即为一个常量

2，最左前缀法则

在联合索引中，需要从左往前依次使用索引，才能生效。即 a_b_c 这个索引，需要使用了 a，b 才能使用 c，即中间不能断，如果没有使用 b 的话那么 c 这个索引会失效。这个可以从 b + 树的底层了解。可以参考之前写的一篇博客

Mysql为何使用B+树？

如下图为一棵联合索引的索引树，每个节点相当于由三个字段组成，会根据字段顺序进行先后排序。以叶子节点为例，该叶子节点的排序会根据第一个字段进行比较，如果第一个字段一样，则开始比较第二个字段，以此类推；如果第一个字段不一样，则会根据 「ASCII」 码进行比较，如 a 在 b 前面，依次比较；如果所有字段都一样，那可以确定是一个二级索引，因为主键索引不可能一样，二级索引的话可以再根据主键 id 再进行比较。也就是说，b + 树底层已经帮我们排好序了，如果直接没有使用第一个字段 name，直接使用第二个字段 age 的话，那么可以发现叶子节点上的第二行 age 字段是并没有排序好的，就会导致重新走全表扫描，导致改索引失效。这就是最左前缀原则。当然如果中间索引没用的话，也会导致后面的索引失效，如直接使用 name 字段和 position 字段，没用用 age 字段，那么 position 字段也会失效。根据 key_len 和 ref 可知只使用了 name 一个索引字段，name 字段长度为 24，所以 24x3+2 = 74。

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND position ='manager';

图片

3，不在索引列上做任何操作

如果在索引列上进行计算、函数、（自动 or 手动）类型转换，那么可能出现导致索引失效。1，如在 hire_time 字段使用日期函数，可能不走索引，但是使用范围查询，就可能会走索引

EXPLAIN select * from employees where date(hire_time) ='2022-05-03 12:58:17';

图片

EXPLAIN select * from employees where hire_time BETWEEN '2022-05-01 18:26:05' and '2022‐05‐04 00:00:00';

图片

4，如果索引中间有使用范围所以，那么后边的索引失效

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age > 22 AND position ='manager';

图片

5，尽量使用覆盖索引

即减少使用 **select ** _的使用，将_改成具体的字段，防止有查到没有索引或者不在索引树的字段，导致为了查这个字段回表。回表就是说又需要通过 id 再次进行全表扫描，找出对应的那个字段的值。

EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND age = 23 AND position
='manager';

6，mysql 在使用不等于（！= 或者 a8093152e673feb7aba1828c43532094），not in ，not exists 的时候无法使用索引会导致全表扫描

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name != 'zhenghuisheng111'

图片

7，is null,is not null 一般情况下也无法使用索引

mysql 底层会把那些为空的字段全部放在一个连续的空间，因此在查询 is null 的时候，会直接去拿那几个值，不需要通过走索引。

8，like

1，like 在使用通配符的情况下，% 在前面不走索引 即 liek %xx

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like '%zhenghuisheng11'

2，like 在有字符串作为前缀的时候会走索引 like xx%。这个依旧是想想 b + 树的底层就知道了，和最左前缀匹配原则一致

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name like 'zhenghuisheng11%'

3，使用覆盖索引，查询字段必须是建立覆盖索引字段，来查询 %xx%

EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name like '%zhenghuisheng%';

图片

9，字符串不加单引号会造成作用失效

字符串不加单引号会造成作用失效，会走全表扫描。如果是一个 1000，那么 mysql 会自动将这个字符串转化为整型，和第三点一样，在索引列上进行了操作，导致索引失效，走了全表扫描

四，不走索引常见类型

1，联合索引第一个字段使用范围，不走索引，因为 mysql 内部可能觉得第一个字段就用范围，结果集应该很大，回表效率不高，还不如就全表扫描。也可以添加 force index 来强制走索引，但是一般效率不高。

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name > 'zhenghuisheng01' AND age = 22 AND position ='manager';
#强制走索引
EXPLAIN SELECT * FROM employees force index(idx_name_age_position) WHERE name > 'zhenghuisheng01' AND age = 22 AND position ='manager';

2，一般在 select * 不走索引时，可以通过覆盖索引来实现走索引，即使用具体的字段来查询

EXPLAIN SELECT name,age,position FROM employees WHERE name > 'zhenghuisheng01' AND age = 22 AND position ='manager';

3，in 和 or 在表数据量比较大的情况会走索引，在表记录不多的情况下会选择全表扫描 4，like KK% 一般情况都会走索引

五，常见 sql 优化

5.1，Order by 与 Group by 优化

根据最左前缀原则，中间字段不能断，所以只走了 name 索引字段。优化方式和常见的优化差不多

EXPLAIN SELECT * FROM employees WHERE name= 'LiLei' AND position ='dev'order by age;

5.2，分页查询优化

select * from employees limit 10000,10;

实际这条 SQL 是先读取 10010 条记录，然后抛弃前 10000 条记录，然后读到后面 10 条想要的数据，因此越到后面效率越低，因此有以下几种优化方式「方式一」根据自增且连续的主键排序的分页查询

 select * from employees where id > 90000 limit 5;
#前提条件是数据id必须连续且自增，如果中间数据删除了几条，则不适应此优化方式
#该语句走了索引，并且扫描的行数大大降低

「方式二」

select * from employees ORDER BY name limit 90000,5;
#根据非主键字段排序的分页查询，name为联合索引第一个，该方式用到了文件排序
#但是由于并没有走索引，并且扫描了全部的行，走了全表扫描，效率更低

「方式三 (推荐)」

select * from employees e inner join (select id from employees order by name limit 90000,5) ed on e.id = ed.id;
#通过内连接查询，首先内连接查出全部id，会走name字段索引，再通过id进行联表查五个值即可

图片

5.3，join 连接查询优化

表关联主要有两种常见的算法 嵌套循环连接 Nested-Loop Join(NLJ) 算法 基于块的嵌套循环连接 Block Nested-Loop Join(BNL) 算法 接下来来一个示例，创建两张表，一张表插入 100 条数据，一张表插入 10000 条数据。如下

CREATE TABLE `t1` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `a` int(11) DEFAULT NULL,
  `b` int(11) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_a` (`a`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
#保证两表的结构一样
create table t2 like t1;

-- 插入一些示例数据
-- 往t1表插入1万行记录
drop procedure if exists insert_t1; 
delimiter ;;
create procedure insert_t1()        
begin
  declare i int;                    
  set i=1;                          
  while(i<=10000)do                 
    insert into t1(a,b) values(i,i);  
    set i=i+1;                       
  end while;
end;;
delimiter ;
call insert_t1();

-- 往t2表插入100行记录
drop procedure if exists insert_t2; 
delimiter ;;
create procedure insert_t2()        
begin
  declare i int;                    
  set i=1;                          
  while(i<=100)do                 
    insert into t2(a,b) values(i,i);  
    set i=i+1;                       
  end while;
end;;
delimiter ;
call insert_t2();

「1、 嵌套循环连接 Nested-Loop Join(NLJ) 算法」这里主要针对建了索引的字段

EXPLAIN select * from t1 inner join t2 on t1.a= t2.a;

优化器一般会优先选择小表做驱动表，用 where 条件过滤完驱动表，然后再跟被驱动表做关联查询。而且小表走的是全表扫描，大表是 ref ，并且走了索引，因此效率比较高。在该算法中，使用 left join 时，左表是驱动表，右表是被驱动表，当使用 right join 时，右表时驱动表，左表是被驱动表，当使用 join 时，mysql 会选择数据量比较小的表作为驱动表，大表作为被驱动表，一般驱动表会选择数据较小的表作为驱动表。因此在上面的算法中，mysql 的流程如下：先选择 t2 表作为驱动表，然后先从表中取一条数据 a，在和 t1 表中的数据进行比对，由于 t1 表直接走了索引，索引 t2 表取一次，t1 表也可以通过索引一次找到，并且返回给客户端。所以只需要比对 100+100 次就可以将数据找出，即两百次。「2，基于块的嵌套循环连接 Block Nested-Loop Join(BNL) 算法」这里主要针对在关联查询时没有建立索引的字段

EXPLAIN select * from t1 inner join t2 on t1.a= t2.a;

在该算法中，mysql 的流程如下：也会选择表中数据较少的表作为驱动器，即把 t2 的所有数据放入到 join_buffer 中，再把表 t1 中每一行取出来，跟 join_buffer 中的数据做对比，由于该字段没有建索引，所以该字段在 sql 中是无序的，所以需要对表 t1 和 t2 都做一次全表扫描，因此扫描的总行数为 10000(表 t1 的数据总量) + 100(表 t2 的数据总量) = 10100。并且 join_buffer 里的数据是无序的，因此对表 t1 中的每一行，都要做 100 次判断，所以内存中的判断次数是 100 * 10000= 100 万次。

针对上诉的 join 联表描述，作一下总结「1，关联字段加索引」「2，小表驱动大表」「3，最多关联不要超过三张表」

5.4，in 和 exsits 优化

原则：小表驱动大表，即小的数据集驱动大的数据集

select * from A where id in (select id from B)  
#in：当B表的数据集小于A表的数据集时，in优于exists

select * from A where exists (select 1 from B where B.id = A.id)
#exists：当A表的数据集小于B表的数据集时，exists优于in

5.5count(*) 查询优化

mysql> EXPLAIN select count(1) from employees;  1
mysql> EXPLAIN select count(id) from employees;  2
mysql> EXPLAIN select count(name) from employees;  3
mysql> EXPLAIN select count(*) from employees;  4

在经过测试之后，可以发现四个 sql 的执行计划一样，说明这四个 sql 执行效率应该差不多 1 和 4 效率差不多 > count(字段) > count(主键 id)，因为二级索引比主键索引小，数据比主键索引少，所以 count(字段) > count(主键 id)。如果 name 没有索引，则 id > 字段

六，字段数据类型讲解

这里主要讲解字段数据类型和 key_len 的关系，基本常用的如下 字符串

一个数字   或字母占1个字节，一个汉字占3个字节
char(n)：如果存汉字长度就是 3n 字节
varchar(n)：如果存汉字则长度是 3n + 2 字节，加的2字节用来存储字符串长度，因为
varchar是变长字符串

数值类型

tinyint：1字节
smallint：2字节
int：4字节
bigint：8字节

时间类型

date：3字节
timestamp：4字节
datetime：8字节

而索引列数据类型本身占用空间 + 额外空间，所以像上面的 name 字段走索引，他的 key_len 长度就为 24 x 3 + 2 = 74。所以在设计表的时候就不要直接写 255 长度了。最好根据实际大小填写。最后解释一下这个 int(n)，这个 n 不是代表实际的长度，而是代表可见的长度。

七，总结

接下来以一个是否走索引的图表来总结

以上是最詳細的 MySQL 執行計劃和索引優化！的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！